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为明确转炉→LF精炼→连铸工艺条件下生产40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理,采用扫描电镜、阴极发光仪以及FactSage 7.1热力学软件,对40Cr钢水口结瘤形貌及分层结构进行了研究。结果表明,浸入式水口结瘤物分为水口脱碳层、凝钢层、夹杂物堆积层、凝钢层和表面疏松层。分析了40Cr钢在连铸过程中钢中Al2O3、Al2O3-CaO（SiO2）和Al2O3-MgO尖晶石在水口内壁上的分层沉积现象。结合现场工艺,研究了双凝钢层的形成机理,并通过热力学计算解释了结瘤物的形成机理。
激光表面重熔后的平均硬度约378 HV,相比于基体硬度增加了45%。激光表面重熔处理后,表面存在残余拉应力, 值为310 MPa,随着深度的增加,残余拉应力迅速减小到零并转变为残余压应力,残余压应力 值为133 MPa。激光表面重熔试样的Paris常数C和m分别为7.00874×10-8和3.02707,未处理试样的C和m分别为2.63445×10-7和2.71917。通过疲劳裂纹扩展速率表达式得知,经过激光表面重熔后调质40Cr钢的疲劳裂纹扩展速率明显下降。激光表面重熔处理后组织的细化及次表面残余压应力的出现是裂纹扩展速率降低的主要原因。根据摩擦系数和磨损量数据可知,激光表面重熔处理后试样的磨损量和摩擦系数明显低于未处理试样,说明激光表面重熔处理可以改善调质40Cr钢的磨损性能。对于未处理试样,随着载荷的增加,其磨损机制由粘着磨损和磨粒磨损逐渐演变为疲劳磨损;对于激光表面重熔处理试样,磨粒磨损是整个磨损过程的主要磨损机制,并伴有不同程度的氧化磨损
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采用电沉积方法在汽车传动部件用40Cr钢表面制备Ni-nanoSiC复合镀层。以复合镀层中SiC质量分数和复合镀层的硬度作为指标,通过正交实验优化施镀工艺参数,得到 施镀工艺参数:搅拌速度为300 r/min、镀液中SiC颗粒质量浓度为20 g/L、温度为50℃、阴极电流密度为14 A/dm2。结果表明:采用 施镀工艺参数制备的Ni-SiC复合镀层表面平整、组织致密,其磨损机制为轻度磨粒磨损,平均摩擦因数约为0.45,低于40Cr钢的0.6;磨损量约为6.27 mg,相比40Cr钢约降低25.6%。Ni-nanoSiC复合镀层能够提供有效的防护,改善和提高40Cr钢的抗磨损性能。
对0.027%S的XGML40Cr和0.006%S的ML40Cr盘条试样进行进刀量0.015 mm/r,切削深度0.1 mm,切削速度1230 m/min的切削试验。试验结果表明,XGML40Cr断屑性能优于ML40Cr,其切削长度为ML40Cr钢1/53/5,XGML40Cr切削过程产生更低的切削热,蓝色切屑比例为10%,ML40Cr钢为70%,XGML40Cr切屑变形系数低于ML40Cr,XGML40Cr表面粗糙度（Ra 10.2μm）优于ML40Cr（Ra 22.4μm）。含硫XGML40Cr钢的力学性能与ML40Cr相当,870℃淬火和500℃回火后的力学性能为抗拉强度1 082 MPa,断面收缩率70%,HRC硬度值40,冲击功AKV272 J
就热处理工艺对40Cr钢表面粗糙度影响的问题,进行试验研究。通过五种不同的热处理工艺,得到五种不同的表面粗糙度,由此确认热处理工艺与40Cr钢表面粗糙度的关系。基于两者的关系,可以通过热处理工艺来使机械零件达到表面粗糙度要求。 针对40Cr铸坯锭型偏析缺陷,利用碳硫分析法对不同连铸工艺条件下该钢种铸坯截面各处碳元素偏析值及偏析极差进行分析。结果表明:连铸拉速控制在0.7-0.75 m/min、过热度控制在15-25℃、比水量控制在0.25 L/kg、结晶器电磁搅拌参数控制在180 A、3 Hz(单向旋转)、末端电磁搅拌参数控制在400 A、8 Hz条件下,铸坯碳元素偏析极差可控制在0.05%以内。
活塞杆在往复试验过程中,导块滑槽部位发生开裂故障现象。通过显微硬度计、体视显微镜、扫描电镜等手段对开裂的40Cr钢导块的硬度、裂纹形态及扩展方式、断口表面特征及显微组织进行分析。结果表明:导块淬火不充分,组织转变不完全,调质处理后基体硬度低是导块产生裂纹的根本原因。
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