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为提高40Cr钢的抗磨及耐蚀性能,用304不锈钢冲孔板制成的活性屏对40Cr钢进行离子渗氮(ASPN)处理,研究了活性屏与工件的距离对渗层组织结构和性能的影响,并与普通直流离子渗氮(DCPN)进行了比较。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、辉光放电光谱仪(GDOES)、显微硬度计、往复摩擦磨损试验机和电化学工作站对渗层组织、相成分、硬度、耐磨及耐腐蚀性能进行分析。结果表明:经不锈钢活性屏离子渗氮处理后,试样表面得到了致密均匀的渗氮层,渗层主要由ε-Fe2-3N、γ′-Fe4N和CrN相组成,且随着试样与活性屏距离从10mm、20mm增加到30mm,对应的渗层厚度从6μm、4.7μm减小到3.5μm。经氮化处理后,40Cr钢的耐磨性和耐腐蚀性都有显著的提高,ASPN处理后试样的耐腐蚀性较DCPN有明显的提高。
讨论了焊后热处理对Ti Al合金与40Cr热轧钢摩擦焊接头显微组织及力学性能的影响。焊态下,钢侧界面层附近发生马氏体转变,界面层中碳原子富集生成Ti C,降低了接头的力学性能;Ti Al合金侧形成了羽毛状及魏氏体组织。经580°C和630°C保温2 h焊后热处理,界面层附近形成回火索氏体组织,碳弥散分布,接头的抗拉强度由焊态时的86 MPa分别提高至395 MPa和330 MPa。焊态下,接头沿界面层断裂;热处理后,接头呈准解理断裂,断裂位置位于Ti Al合金侧,距界面层约1 mm。
激光冲击强化作为一种前沿的表面处理技术,具备“三高一快”(高压、高能、超快、高应变率)特点,可以广泛应用在金属和零部件的强化上。各国研究人员已经对激光冲击强化技术进行了系统研究,但都是在航空铝合金材料方面,而在航空工业有重要作用的高质量合金钢的科学研究则比较少。40Cr钢在航空工业上常使用在高速和冲击负荷小的工作环境中,而传统的表面强化方法主要存在效率低、温度高、工作环境差等缺点。
针对上面提到的问题,本文以40Cr钢为研究对象,采用ABAQUS有限元软件系统研究了不同工艺参数(冲击次数、光斑直径、冲击波加载时间、激光能量和压力幅值上升时间)对激光冲击强化的影响。对不同的搭接率布置方案激光冲击强化进行了分析。研究了正反表面同时冲击和间隔冲击在残余应力和表面变形的差异,并探讨了正反表面间隔冲击两次,三种顺序对残余应力和“残余应力洞”的影响。采用脉冲激光器对40Cr钢方块试样进行激光冲击强化处理并与模拟结果进行对比。分析“残余应力洞”产生原理、以及不同工艺参数对其影响,研究了两种对“残余应力洞”抑制的方法。
采用等离子喷涂法在40Cr钢表面制备了Al2O3-Ti O2涂层和Mo/Al2O3-Ti O2复合涂层。利用扫描电镜（SEM）对涂层的微观形貌进行观察,并对涂层的结合强度、抗热震性能以及涂层的耐腐蚀性进行研究。结果表明:涂层与基体、涂层与涂层之间结合良好;复合涂层抗热震性能优于Al2O3-Ti O2涂层;在40Cr钢喷涂Mo/Al2O3-Ti O2复合涂层后可显著提高耐腐蚀性。对涂层进行封孔处理后,可进一步提高耐腐蚀性。
一种材料为40Cr钢的汽车转向节,锻造后经常规调质处理后,质量不稳定,某些锻件出现粗大晶粒或魏氏组织。为稳定转向节锻件的热处理质量,对之进行了锻造余热淬火试验。试验方案为,坯件的锻造加热温度分别为1 035℃、1 070℃、1 100℃、1 150℃和1 200℃,淬火介质分别为水、柴油和5%PAG水溶液。根据试验结果确定的适合于转向节坯件的锻造余热淬火工艺为:加热温度为1 070~1 100℃,在900℃左右终止锻造并立即淬入5%PAG水溶液,可使转向节获得令人满意的显微组织。
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