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本文通过金相、显微硬度等方法对110 mm 40Cr钢梯形丝杠的感应加热调质样品进行了检验与分析。结果表明,该40Cr钢梯形丝杠样品的整体组织并非正常的回火索氏体,局部存在板条状回火马氏体形态,而且硬度较常规调质的偏高。因此,该工件的质量不符合工艺设计要求,原因是感应加热时回火不充分所致。
研究了40Cr钢试样感应淬火后的组织和淬硬层深度。感应加热的电流频率为15 k Hz,加热功率及感应圈与试样之间的相对移动速度分别为40 k W、5.0~11.0 mm/s和70 k W、6.5~11.0 mm/s。结果表明,试样经感应淬火后表面至心部的组织依次为马氏体、马氏体加铁素体、马氏体加铁素体加珠光体和珠光体加铁素体。经40 k W、11.0 mm/s感应淬火的试样,淬硬层马氏体成分不均匀;而经70 k W、6.5 mm/s淬火的试样,淬硬层马氏体比较粗大;其他试样淬硬层马氏体细小。试样的淬硬层深度均为0.80~2.27 mm,过渡层与淬硬层的深度比为24%~38%。
为了提高汽车半轴耐磨性,采用射频磁控溅射仪在汽车半轴用钢(40Cr钢)表面沉积了一系列不同Si含量的W-Si-N涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪等对W-Si-N涂层的结构、力学性能和高温摩擦磨损性能进行了表征。结果表明:W-Si-N涂层由面心立方的W-Si-N相和非晶Si3N4相组成,呈(200)择优生长;随Si含量增加,W-Si-N涂层的硬度先升高后降低,Si含量为13.2%时硬度达到 值,约为37.0 GPa;室温环境下,随Si含量增加,摩擦系数和磨损率均呈先减小后增大趋势;Si含量为13.2%的WSi-N涂层的摩擦系数和磨损率均小,分别为0.3和4.0×10-6mm3/(N·mm);与WN涂层相比,W-Si-N涂层的力学性能和室温摩擦磨损性能均得到显著提高。
利用金相、XRD、硬度、极化曲线、阻抗谱等研究了热处理工艺对40Cr钢表面氮化后的组织和性能的影响。结果表明:回火处理能改变氮化物的分布和硬度梯度,随着温度的增加,有效渗层的厚度先增加后减小;40Cr钢调质后540℃渗氮6 h并经过520℃高温回火15 min再150℃低温回火3 h能获得 的硬度和耐蚀性。
利用Gleeble3800型热力模拟试验机对40Cr试样进行热压缩试验,得到不同温度和应变速率下的应力-应变曲线。用XRD、SEM和OM对热压缩后试样表面物相和金相形貌进行表征,分析了不同温度和不同应变速率下,热压缩对试样表面组织性能的影响。结果表明:变形抗力与应变速率成正比,与试验温度成反比,残留奥氏体含量同样遵循此规律;650℃时表面以片状珠光体为主,750℃时表面组织以马氏体和贝氏体为主,随着温度升高,材料表面出现轻微氧化;在650℃时可获得约350 MPa的平均残余应力,且在同一温度下,应变速率的提高有利于提高表面残余应力,这将有利于提高材料的抗疲劳性能。
基于对超细化预处理的40Cr/40Cr电场作用下超塑性焊接可行性的分析,在非真空、无保护气氛下,以电场作用下40Cr/40Cr的超塑性焊接工艺为研究对象,探讨其在非真空、无保护气氛下,有、无电场作用下40Cr钢的压缩及40Cr/40Cr的超塑性焊接工艺,根据压缩试验结果选E=0和2 k V/cm进行压接。结果表明:在750℃、应变速率为1.5×10-4s-1、保温时间20 min条件下压缩时,E=2 k V/cm时电场作用效果明显;并选E=0和2 k V/cm焊接试样拉伸强度分别为636.7和657.8 MPa,通过扫描电镜对压缩、焊接试样及拉伸断口进行微观分析,可以看出加2 k V/cm电场的试样组织更细化,结合更紧密,说明电场是有利于超塑性固态焊接的。
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