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热加工工艺 2014年第4期43卷 195-196页

作者：古璟周石桥江苏南京航空机电系统综合航空科技重点实验室江苏南京210061

选取25Cr3MoA钢为研究对象,采用不同的机加工方式结合干湿吹砂的方法,制备了不同表面粗糙度的25Cr3MoA钢。采用JB-3C型粗糙度仪测试钢的表面粗糙度,然后对不同粗糙度的25Cr3MoA钢进行氮化处理,用FM-7显微维氏硬度计和体视显微镜对氮化... 详细信息

选取25Cr3MoA钢为研究对象,采用不同的机加工方式结合干湿吹砂的方法,制备了不同表面粗糙度的25Cr3MoA钢。采用JB-3C型粗糙度仪测试钢的表面粗糙度,然后对不同粗糙度的25Cr3MoA钢进行氮化处理,用FM-7显微维氏硬度计和体视显微镜对氮化层进行观察,研究粗糙度对氮化层深度和组织的影响,分析产生不同差异的原因。

关键词：表面粗糙度氮化深度氮化组织 25Cr3MoA

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形变织构及亚结构对Ti-6Al-4V合金氮化复合时效组织影响研究

形变织构及亚结构对Ti-6Al-4V合金氮化复合时效组织影响研究

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作者：冷科哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

Ti-6Al-4V(TC4)合金是世界上应用最广泛的钛合金,但硬度低、耐磨性差,本文设计820℃固溶处理+冷轧变形+450℃低温等离子渗氮及时效的复合工艺以提升Ti-6Al-4V整体综合性能。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱分析、透射电... 详细信息

Ti-6Al-4V(TC4)合金是世界上应用最广泛的钛合金,但硬度低、耐磨性差,本文设计820℃固溶处理+冷轧变形+450℃低温等离子渗氮及时效的复合工艺以提升Ti-6Al-4V整体综合性能。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱分析、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、背散射电子衍射技术(EBSD)等手段分析表征变形组织及氮化组织变化,利用摩擦磨损测试、显微硬度测试考核评价了硬度和耐磨性。变形组织结构分析显示,Ti-6Al-4V合金在820℃固溶处理冷却过程中发生了β-Ti向α-Ti的转变,随着变形量的增加,基体内部可能存在的亚稳态的α’相和β’相在轧制过程中进一步分解产生β-Ti,β-Ti的含量增多且分布在α-Ti晶界处,晶粒转动导致Burgers位向关系被破坏;试样经过急速水冷后,内部存在大量残余应力并在晶界处产生了大量的位错,位错互相缠结形成位错墙和位错胞,随着变形程度的增加,位错不断向晶粒内部运动、增殖,位错密度不断增大。合金织构随着变形量的增大发生了变化,由近似横向织构转变为横向织构,基面位向集中在TD方向,柱面位向集中在RD方向。氮化组织结构研究表明,Ti-6Al-4V合金试样经过变形渗氮后,试样中没有氮化层、扩散层的明显界面,N元素扩散深入合金基体内部贯通于整个试样当中,生成了高硬TiN相,表面TiN含量高于心部含量,30%变形量试样TiN含量最多,分布最均匀。渗氮后试样内部β-Ti较渗氮前增多,发生了时效强化作用,部分α-Ti转变为β-Ti。生成的一部分TiN的{001}晶面、{110}晶面分别平行于β-Ti的{110}、{111}晶面在α-Ti晶界处与β-Ti中的Ti元素结合生成并向β-Ti生长;另有一部分TiN的{110}晶面沿着α-Ti{1120}晶面在α-Ti晶粒内部的位错处形核生成。未变形试样在450℃渗氮22h过程中发生了再结晶现象,晶粒尺寸减小了大约一倍,小角度晶界减少;30%变形量试样和50%变形量试样在渗氮过程中发生了回复与再结晶,50%变形试样的再结晶程度不如30%变形试样。影响TiN生成的材料内部因素主要有三个:位错密度、回复再结晶程度以及晶粒取向,生成TiN的含量由三者综合作用决定。位错密度越大、再结晶程度越高(晶界数量越多)、晶体织构越接近横向织构(基面位向集中在TD方向,柱面位向集中在RD方向),生成TiN越多,因此三者综合作用30%变形量试样的TiN含量最高。性能研究显示,冷轧变形对合金耐磨性有提升作用;经过渗氮后摩擦系数和体积磨损率整体上进一步减小,30%变形量试样的体积磨损率最小。渗氮前试样的磨损机制主要为粘着磨损+疲劳磨损+少量磨粒磨损,冷轧变形后,磨粒磨损增多,30%变形量试样磨粒磨损现象最为明显;渗氮后,试样的磨损机制以磨粒磨损为主,同时渗氮22h试样心部硬度大幅度提升,说明冷轧形变促渗+低温渗氮及时效工艺能够有效地提升试样表面和心部性能,材料整体综合性能得到了较高提升。

关键词： Ti-6Al-4V合金复合工艺变形组织氮化组织 EBSD 耐磨性能

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