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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。
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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