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热处理对SLM h13钢组织和摩擦磨损性能的影响

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钢铁 2024年

作者：韩李雄王岩张朝晖刘世锋刘伟左乾隆党宇重庆安德瑞源科技有限公司西安建筑科技大学冶金工程学院

系统探讨了热处理对选区激光熔化（selective laser melting，SLM）技术制备的h13工具钢的微观组织和摩擦磨损性能的影响。基于780℃和830 ℃ 2种热处理温度，通过改变热处理条件来研究其对SLM-h13钢微观结构和摩擦磨损性能的影响。试... 详细信息

系统探讨了热处理对选区激光熔化（selective laser melting，SLM）技术制备的h13工具钢的微观组织和摩擦磨损性能的影响。基于780℃和830 ℃ 2种热处理温度，通过改变热处理条件来研究其对SLM-h13钢微观结构和摩擦磨损性能的影响。试验采用电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度测试及摩擦磨损试验等方法进行材料表征。研究发现，热处理显著改变了材料的微观组织，780 ℃和830 ℃热处理的样品展示了不同的组织演变，组织变化导致磨损性能也有所不同。在室温下，未经热处理的SLM-h13钢表现出细小的细胞状网格和柱状晶体结构，这些特征是SLM工艺快速凝固过程的典型结果，同时显示出最优的摩擦磨损性能，具有较低的摩擦系数和磨损率，其磨损机制主要为磨粒磨损。对经过780 ℃和830 ℃热处理的样品进行了系统分析，结果表明热处理显著改变了SLh-h13钢的微观结构，主要表现为熔池边界逐渐消失，晶粒出现粗化，晶界开始均匀重组，此外，残余奥氏体和马氏体的晶体取向也发生了演变，这些微观结构的变化对摩擦磨损性能有直接影响，表现为780 ℃和830 ℃的磨损率都较打印态样品的磨损率出现了增加，其磨损机制为磨粒磨损与疲劳磨损，随着热处理温度升高还表现出氧化磨损的特征。研究表明，适当的热处理可以调整SLM-h13钢的微观结构，但对其磨损性能的提升作用有限，这一发现对于SLM h13钢在苛刻工况下的应用提供了重要的微观机制理解和指导。

关键词：选区激光熔化 h13钢热处理残余奥氏体和马氏体摩擦磨损

扩散退火对h13钢显微组织和成分偏析的影响

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金属热处理 2024年第1期49卷 211-214页

作者：樊明强赵英利李素芳梁佳王超徐军君王建强赵峥嵘河钢材料技术研究院河北石家庄052165 河钢集团有限公司河北石家庄050023 河钢集团张宣科技河北宣化075100

采用OM、SEM等微观组织分析手段研究了h13钢铸态组织和扩散退火过程中显微组织和成分偏析的演变规律。结果表明,h13钢电渣锭的铸态组织为粗大马氏体+贝氏体+液析碳化物,枝晶间和晶界处分布着高熔点液析碳化物和大尺寸二次碳化物,存在严... 详细信息

采用OM、SEM等微观组织分析手段研究了h13钢铸态组织和扩散退火过程中显微组织和成分偏析的演变规律。结果表明,h13钢电渣锭的铸态组织为粗大马氏体+贝氏体+液析碳化物,枝晶间和晶界处分布着高熔点液析碳化物和大尺寸二次碳化物,存在严重的枝晶偏析和成分偏析。随着扩散退火温度的升高,组织中的碳化物逐渐回溶到基体中,枝晶内的碳化物溶解速度和元素扩散速度明显快于枝晶间和晶界处,会优先达到成分均匀性要求。在1240℃进行扩散退火时,枝晶间的大尺寸二次碳化物几乎全部回溶到基体中,晶界处的高熔点液析碳化物数量明显减少,仅残存少量未完全溶解的小颗粒液析碳化物。从节能和提高成材率方面考虑,建议h13钢较佳的扩散退火工艺为1240℃×10 h。

关键词： h13钢扩散退火显微组织成分偏析液析碳化物

电火花加工对h13钢表面完整性及力学性能的影响

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机械工程材料 2024年第2期48卷 41-48页

作者：杨会凯吴晓春(导师) 左鹏鹏上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444 上大鑫仑材料科技(广东)有限公司肇庆526105 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100

对h13钢进行电火花加工,研究了电火花加工对其微观形貌、物相组成、残余应力、显微硬度和冲击性能的影响。结果表明:电火花加工后h13钢表面出现熔融颗粒、陨石坑、孔洞、微裂纹等缺陷,截面分为白亮层、热影响区、回火区和基体;白亮层中... 详细信息

对h13钢进行电火花加工,研究了电火花加工对其微观形貌、物相组成、残余应力、显微硬度和冲击性能的影响。结果表明:电火花加工后h13钢表面出现熔融颗粒、陨石坑、孔洞、微裂纹等缺陷,截面分为白亮层、热影响区、回火区和基体;白亮层中存在柱状晶、柱状树枝晶、等轴晶、共晶组织等,显微组织包括马氏体、残余奥氏体、Fe_(3)C、Fe_(7)C_(3)、(Cr,Fe)_(7)C_(3)、Fe_(0.3)Mn_(2.7)C等相;相比基体,白亮层中的碳元素和残余奥氏体含量增加;电火花加工后h13钢表层的残余应力和显微硬度均高于基体,且随着距表面距离增加,均先增大后减小,最大分别为575 MPa、647.3 hV;电火花加工后h13钢的冲击功比磨削加工后下降了35.56%,冲击断口出现大量撕裂棱,还有韧窝、解理面、大尺寸剥离面,为准解理断裂。

关键词： h13钢电火花加工表面完整性白亮层显微硬度冲击功

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一种h13钢端部法兰杯形件成形工艺

锻压技术 2024年第5期49卷 17-23页

作者：张超孙红星王涛汪金保刘光辉刘华郑州机械研究所有限公司河南郑州450001 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 三一重机有限公司江苏昆山215300

针对4Cr5MoSiV1(ASTM h13)钢在锻造过程中易产生表面裂纹等问题,以一种h13钢的端部法兰杯形锻件为研究对象,进行成形工艺开发。首先,通过高温压缩试验获得了h13钢的真实应力-真实应变曲线。其次,结合工艺试验结果,采用有限元模拟软件DEF... 详细信息

针对4Cr5MoSiV1(ASTM h13)钢在锻造过程中易产生表面裂纹等问题,以一种h13钢的端部法兰杯形锻件为研究对象,进行成形工艺开发。首先,通过高温压缩试验获得了h13钢的真实应力-真实应变曲线。其次,结合工艺试验结果,采用有限元模拟软件DEFORM-3D分析了锻造过程中金属的流动规律和应力分布,探明了试验件裂纹产生的原因,并提出了控制坯料温度均匀性、改进锻件形状等措施。最后,通过工艺改进实现了对某型h13钢杯形件的试制。试验结果表明:h13钢小锻件在锻造过程中极易出现裂纹,要尽量保证坯料温度的均匀性,控制锻造变形的一致性和接触摩擦条件。该研究对小型h13钢端部法兰杯形件的开发和生产具有一定的指导意义。

关键词： h13钢端部法兰杯形件加热方式锻造裂纹接触摩擦条件

横拉机h13钢耐磨导轨激光表面淬火+渗氮复合处理

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金属热处理 2024年第4期49卷 274-278页

作者：林春旭武汉维福利德智能装备制造有限公司湖北武汉430040

为提高横拉机h13钢耐磨导轨的使用寿命,对导轨(心部硬度约300 hV0.3)分别用激光表面淬火、气体渗氮、激光表面淬火+气体渗氮进行表面强化处理,以表面硬度、硬化层深度、硬度梯度为依据进行耐磨性的对比分析。结果表明,气体渗氮表面硬度... 详细信息

为提高横拉机h13钢耐磨导轨的使用寿命,对导轨(心部硬度约300 hV0.3)分别用激光表面淬火、气体渗氮、激光表面淬火+气体渗氮进行表面强化处理,以表面硬度、硬化层深度、硬度梯度为依据进行耐磨性的对比分析。结果表明,气体渗氮表面硬度高(>980 hV0.3),但硬化层深度较浅(仅能达到约0.27 mm);激光表面淬火成倍增加硬化层深度(可达约0.7 mm),但表面硬度不及气体渗氮(最高仅达到764 hV0.3);先激光表面淬火(P=2500 W,v=4 mm/s)后气体渗氮(540℃×25 h)复合处理则能兼有两种工艺的优点,获得更高的表面硬度(>980 hV0.3)和硬化层深度(可达0.61~0.67 mm),能有效提高导轨的耐磨性。

关键词： h13钢气体渗氮激光表面淬火横拉机导轨表面强化

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激光硬化与渗氮复合处理h13钢组织与性能

兰州理工大学学报 2024年第1期50卷 10-18页

作者：曹驰骆卫东陈志林罗丽萍陈贤武兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对h13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及... 详细信息

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对h13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对h13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明:复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1180 hV和80μm提高至1360 hV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)降低至0.59和1.35×10^(-8)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1).试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.

关键词： h13钢激光淬火离子渗氮复合处理

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h13模具钢铸坯一次碳化物分布研究

材料与冶金学报 2024年

作者：高占江吴强徐翔宇刘斌付建勋上海大学材料科学与工程学院先进凝固技术中心省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室鞍钢集团北京研究院有限公司

h13钢中大尺寸碳化物是导致其疲劳失效的主要原因，碳化物的类型、尺寸、分布等特征均会对疲劳裂纹的萌发和扩展产生影响。因此本文在Thermo-Calc热力学软件分析基础上，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、三维腐刻装置，XRD等装备对某厂... 详细信息

h13钢中大尺寸碳化物是导致其疲劳失效的主要原因，碳化物的类型、尺寸、分布等特征均会对疲劳裂纹的萌发和扩展产生影响。因此本文在Thermo-Calc热力学软件分析基础上，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、三维腐刻装置，XRD等装备对某厂h13钢铸坯中碳化物的三维形貌及尺寸和分布规律进行了研究。结果表明：h13钢铸坯中一次碳化物主要为深灰色的富V型的MC和富Mo-Cr型的M2C；从边缘到中心，一次碳化物面积占比，碳化物平均面积以及平均等效直径都呈增大的趋势；碳化物的形态从边缘到中心依次变化：粒状、块状、棒状、细长状、网状；这主要是因为铸坯凝固时不同部位冷速不同所引起的。

关键词： h13钢模具钢碳化物三维腐刻

h13热作模具钢表面强化层耐磨性能研究进展

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热加工工艺 2024年第8期53卷 1-5页

作者：张越谭慎路商剑辽宁工业大学材料科学与工程学院辽宁锦州121000

h13钢被广泛用于铝合金、镁合金等金属的热挤压模和压铸模,服役环境恶劣,常规处理淬、回火后,耐磨性严重不足,易导致热疲劳裂纹的产生,从而影响模具使用寿命和产品质量。对h13热作模具钢表面进行强化是提高耐磨性及服役寿命的有效手段... 详细信息

h13钢被广泛用于铝合金、镁合金等金属的热挤压模和压铸模,服役环境恶劣,常规处理淬、回火后,耐磨性严重不足,易导致热疲劳裂纹的产生,从而影响模具使用寿命和产品质量。对h13热作模具钢表面进行强化是提高耐磨性及服役寿命的有效手段。综述了国内外关于h13热作模具钢表面强化的研究现状及进展,并对h13模具钢表面改性技术发展方向做出展望。

关键词： h13钢化学热处理表面强化耐磨性研究进展

激光熔化沉积h13钢微观组织及力学性能研究

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铸造技术 2024年第6期45卷 574-584页

作者：高军民侯小华王果梁华耀赵海东文灿集团股份有限公司广东佛山528241 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东广州510640

激光熔化沉积技术在模具修复行业有着巨大应用前景,而沉积部件的微观组织和力学性能随激光参数变化的规律对模具修复工艺窗口的选择具有重要意义。采用激光熔化沉积技术制备了h13钢,研究了不同激光功率和扫描速度下h13钢沉积层微观组织... 详细信息

激光熔化沉积技术在模具修复行业有着巨大应用前景,而沉积部件的微观组织和力学性能随激光参数变化的规律对模具修复工艺窗口的选择具有重要意义。采用激光熔化沉积技术制备了h13钢,研究了不同激光功率和扫描速度下h13钢沉积层微观组织演变及其对力学性能的影响。结果表明,激光功率一定时,随着扫描速度由400 mm/min增加到600 mm/min,马氏体尺寸细化,含量增加,沉积层的硬度提高约3%、塑性降低约1%,而强度先增加后减少;缺陷增多导致其与基体的结合强度下降约20%。扫描速度一定时,随着激光功率由1800 W增加到2200 W,马氏体尺寸增大、含量减少,沉积层硬度降低约5%,强度和塑性分别提高约34%和2%;同时缺陷减少使得结合强度提高约58%。

关键词： h13钢激光熔化沉积微观组织力学性能