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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
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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为计算ф25 mm×100 mm 40Cr圆柱试件喷雾淬火冷却过程的换热系数,采用四通道采样系统测定了喷雾淬火过程的冷却曲线,并用反传热法中的非线性估算法计算出换热系数。计算结果表明,喷雾淬火过程分3个阶段:膜沸腾阶段、核沸腾阶段和对流换热阶段,并在冷却到120℃时,换热系数达到峰值9800 W·m-2·℃-1。采用此换热系数作边界条件,对40Cr钢的喷雾淬火过程进行了数值模拟,得到淬火过程中不同时刻的温度场、组织场、硬度场和应力场。
采用不同的渗钒温度、渗钒时间和渗剂使用次数进行了40Cr钢的表面固体渗钒试验,并以这些实验数据作为训练样本和验证样本,建立了一个四层神经网络系统,对40Cr钢表面固体渗钒试样的性能进行了预测。结果表明,经过训练的四层神经网络,对未学习的40Cr钢表面固体渗钒样本数据具有较好的识别能力和较高的预测精度:硬度的预测值与试验值之间的相对误差在0.31%~2.62%之间;耐磨失重的相对误差在0.35%~2.96%之间;渗层深度的相对误差在0.75%~2.35%之间。
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