渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特征

渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特征

一、渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性(论文文献综述)

熊师兵[1](2016)在《重载铁路用新型贝氏体钢组织性能研究》文中研究指明铁路辙叉是铁路上的一种轨线平面交叉设备,用于使火车车轮由一股线路向另一股线路的转换,它是在铁路布局中最容易发生形变的部位。随着铁路运输的发展,对辙叉材料也提出了更高的要求,综合力学性能优异的贝氏体钢被认为是替代传统高锰钢的最佳材料。当列车通过铁路辙叉时,来自车轮的周期性冲击力,可能导致辙叉疲劳失效。其次,巨大的载重量日积月累之后会使辙叉产生不同程度的形变,辙叉形变量过大则会导致失效,甚至产生不可估量的后果[1,2]。故而提高铁路辙叉综合性能显得尤为重要。本论文试验研究选用的铁路辙叉贝氏体钢是来自西华大学自己研发的Si-Mn-Cr系钢种,本文研究了热处理工艺对重载铁路用贝氏体钢的组织性能的影响以及滚动接触疲劳后的形变硬化特征,为辙叉贝氏体钢的生产和实际应用提供相关的理论参考。本文首先通过奥氏体化温度、冷却方式对重载铁路用贝氏体钢的显微组织、硬度、冲击韧性的影响,进一步对重载辙叉贝氏体钢组织性能进行研究。试验表明:在奥氏体化温度相同时,重载铁路用钢空冷时的冲击韧性值最高可达75.4 J,320℃等温处理的冲击韧性次之,炉冷时的冲击韧性值最低为46.6J;重载铁路用钢空冷时的硬度最大为47.4HRC,其次是等温处理的硬度为45.4HRC,炉冷时候的硬度最低为42.3HRC。相同冷却方式下,奥氏体温度越高,重载辙叉贝氏体钢的硬度越低,冲击韧性有所提高。其次,本文研究了载荷和滚动滑差对重载铁路辙叉用钢的滚动接触疲劳性能的影响。试验表明,重载铁路辙叉用钢的滚动接触疲劳寿命随着载荷的增大而逐渐降低,且没有滑差的试样接触疲劳寿命高的多。通过对重载铁路辙叉用钢疲劳破坏形式以及裂纹扩展路径的观察,可发现重载铁路辙叉用钢疲劳破坏形式主要为麻点剥落和浅层剥落,10%滑差破坏形式主要为麻点剥落,裂纹扩展一般为不连续扩展,而没有滑差的纯滚动破坏形式主要为浅层剥落,裂纹扩展为连续扩展。最后,本文研究了形变量对重载铁路用辙叉贝氏体钢的形变组织性能的影响。研究表明,贝氏体钢在外力作用下,随着形变量的增加,贝氏体钢的硬度明显提高,增加值可高达180HV。通过扫描电镜能清晰观察到,重载铁路用辙叉贝氏体钢在塑变形后,等轴晶晶粒与压缩垂直的方向逐渐被压扁、拉长,随着压缩率的进一步增加,晶界逐渐消失并形成纤维组织,条状贝氏体逐渐碎化。通过X衍射分析表明,重载铁路用辙叉贝氏体钢中的组织为铁素体和奥氏体,部分残余奥氏体向马氏体转变。通过透射电镜观察,贝氏体铁素体板条逐渐变窄甚至弯曲断裂;随着压缩率的增加,位错相互缠结、产生位错林位错胞,固定钉扎位错阻碍位错运动,增大辙叉贝氏体钢的变形抗力,产生加工硬化现象。

李敏[2](2013)在《Ti-3Al-2V表面激光熔覆Ti-BN涂层的微观组织及反应行为研究》文中研究表明钛合金较差的耐磨性能一直限制钛合金在苛刻摩擦领域的应用。采用激光熔覆的方法在钛合金的表面涂覆耐磨涂层,以其经济、高效、快捷而成为钛合金表面强化技术的重要手段之一。采用原位合成的陶瓷-金属基复合涂层以其优异的抗磨损性能而得到广发的开发和应用。目前,对激光熔覆原位合成陶瓷-金属基复合涂层的组织-工艺-性能之间关系的研究不系统,对原位合成的机理研究相对匮乏。因此采用激光熔覆Ti-BN体系,研究熔覆工艺-组织-性能之间相互作用关系,并探讨原位合成的原位反应机理,对采用激光熔覆方法原位合成陶瓷-金属基复合强化涂层有重要的理论意义和实际应用价值。研究了激光功率、激光扫描速度、送粉速度、Ti与BN粉末的摩尔比例和BN的粒度分布对组织相分布及形貌的影响。结果表明:在适宜的工艺参数条件下,获得了原位生长的TiB-TiN复合强化钛基涂层。获得的涂层与基体结合良好,无明显的气孔和裂纹。TiN呈等轴晶形貌;TiB呈针棒状组织形貌。当激光扫描速度为6mm/s情况下,随着激光功率的提高,熔覆层厚度、熔覆层的渗透深度、热影响区深度和熔覆宽度升高,而稀释率(γ)降低;熔覆层组织中TiN和TiB晶粒逐渐粗大,激光功率从600W→1000W→1400W→1800W功率变化时,TiB强化相变化呈现出未观测到明显相→细小絮状组织(尺寸大小约为15μm100nm)→尺寸不均匀针棒状组织(尺寸范围为15μm100nm∽20μm1μm)→尺寸均匀针棒状组织(尺寸大小约为20μm1μm)的变化规律。当激光功率为1400W,激光扫描速度从3mm/s增加至12mm/s过程中,随着激光扫描速度的增加,强化相尺寸减小。熔覆层顶部的TiB由均匀的针棒状组织(平均尺寸大小约为15μm2μm)→团聚的须状组织(尺寸范围10μm1μm~10μm500nm)+针棒状组织→须状组织(尺寸大小为10μm200nm)转变。由于获得的熔覆层组织存在较大的冷却速度差别,组织分布不均匀。送粉量对熔覆组织宏观形貌及显微组织影响不大。发现BN:Ti的比例对形成TiN和TiB的形貌及分布状态具有很大的影响。在BN含量较低的情况下(BN:Ti=1:16), TiN优先在晶内形核长大,TiB在晶界形核长大;随着BN含量的增多,TiB形核质点增多,当BN:Ti的摩尔计量比为1:4的情况下,TiB与TiN在熔覆层中均匀分布。B元素的含量对TiB的形核与长大起了重要的作用,当Ti与B满足TiB的化学计量比的情况下,发生了TiB的形核与长大。此外,细小粒度的BN作为原材料有利于获得均匀的熔覆组织;发现Ti-BN体系在BN摩尔含量含量低于20%条件下,激光熔覆Ti-BN体系的凝固过程与平衡凝固过程完全不同,原位合成形成的硼化物强化相为TiB,未发现TiB2相。提出Ti-BN体系激光熔覆快速凝固过程中的凝固过程:(Ⅰ)粗大的初生TiN形核长大;(Ⅱ)液相与初生的TiN发生包晶反应,形成α-Ti;(Ⅲ)初生的TiB形核长大;(Ⅳ)最后液相发生共晶反应形成TiB+β-Ti;(Ⅴ)β-Ti向α-Ti转变;分析了原位合成强化相TiN和TiB的组织特点及形成机理:原位合成的TiN为面心立方结构,点阵常数为a=0.4245nm,由于其界面能和原子结合能具有高度的各向同性的特点以及激光熔覆快速冷却的共同作用,导致形成的TiN为等轴晶形貌。在激光功率为1400W,扫描速度为6mm/s,BN:Ti=1:8条件下,针棒状TiB结构具有多样性,发现少量粗大的具有空心结构针棒状TiB,空心结构内部孔洞不规则,各处壁厚不均匀,为初生TiB;共晶的TiB呈现细小,实心的针棒状组织形貌。TiB为B27结构,点阵常数为α=0.628nm, b=0.312nm和c=0.461nm。TiB沿[010]方向生长速度最快,TiB的的堆垛层错面平行于(100)面。TiB可以以孪晶的方式形核和长大,原位合成TiB强化相与Ti之间为半共格关系。系统研究了工艺参数对原位反应机理类型选择的影响。在激光功率越高、激光扫描速度越慢、BN含量越少以及BN粒度越小的情况下,原位合成形成陶瓷强化相颗粒均匀、弥散,反应机制主要由溶解-析出机制控制;激光功率越低、激光扫描速度越快、BN含量越大以及BN粒度越大的情况下,原位合成形成陶瓷强化相分布不均匀,并且在熔覆层顶部易出现“花朵状”组织,反应机制主要由溶解-析出机制和扩散机制共同控制;当BN:Ti=1:4,BN粒度10μm~30μm的条件下,激光热输入大于64.8W h/m时,激光熔覆过程的反应机制为溶解-析出机制控制;激光热输入小于64.8W h/m时,反应机制为溶解-析出机制和扩散机制共同控制;研究激光熔覆条件下特征”花朵”形貌的形成机理。发现在Ti-3Al-2V基体上激光熔覆Ti-BN粉末沿激光入射方向存在明显组织差异。当激光功率较低、激光扫描速度快、BN含量高和BN粒度粗大的情况下,熔覆层中表层容易形成”花朵”状熔覆层组织,探索其形成机理如下:(1)Ti与BN发生液固-固反应,形成亚计量比的TiNx和TiBx,(2)Ti-BN反应过程中反应热量与输入的激光辐射能量共同作用促进了液相L的形成。(3)从BN上扩散出来的N和B原子进入到Ti的熔体中,在固相TiNx和TiBx表面异质形核形成TiN,TiN包围在TiNx和TiBx表面,并向熔体中排出B原子;(4)当Ti,B原子比例满足TiB的计量比的时候,形成了TiB或者是TiB和Ti的共晶体;采用激光熔覆Ti-BN体系获得原位合成的TiB和TiN复合强化的涂层具有良好的硬度和抗磨损性能。随着激光功率的提高、激光扫描速度的降低、BN含量的增加,熔覆层中强化相分布均匀化程度升高,强化相体积含量增高,熔覆层的硬度呈上升趋势,熔覆层的最高硬度可达到1250HV0.5,是母材的5倍;耐磨性能呈上升的趋势。在相同的时间内,熔覆层的磨损高度损失量不到母材的1/2。母材的磨损机制主要为疲劳磨损,而熔覆层金属的磨损主要由疲劳磨损和磨粒磨损共同作用,磨粒磨损占主体作用。

黄元林,朱有利,李占明[3](2009)在《喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响》文中研究表明采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪,分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度,并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明:渗碳试样经强力喷丸后,在0~0.50 mm深的表层内形成一个喷丸硬化层,显微硬度提高了约1.1 GPa;最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa;表面粗糙度由1.255μm降为0.979μm。接触疲劳特征寿命VS与中值寿命L50均提高了2倍多,额定寿命L10提高了1倍多。

钱云鹏,何庆复,阎国臣[4](2001)在《影响接触疲劳性能的因素》文中提出对影响接触疲劳性能的主要因素,如组织结构、合金元素、润滑条件、表面粗糙度等进行了具体分析,提出了今后的研究方向。

肖宏滨,邵尔玉[5](1999)在《表面复合强化对疲劳性能的影响》文中研究说明就汽车变速箱齿轮表面不同渗碳强化工艺,及其渗碳后强力喷丸复合工艺,对接触疲劳、弯曲疲劳和小能量多次冲击疲劳性能的影响;进行了试验研究。结果表明,渗碳后强力喷丸表面复合强化可使疲劳性能得到显着改善;高浓度渗碳提高次表层强度和增加有效层深,是接触疲劳性能提高的原因之一,而强力喷丸对表面层强度的提高和引入残余压应力,可有效地弥补大量残余奥氏体所造成的不利影响;在高应力条件下,复合强化效果受到影响。

肖宏滨[6](1997)在《强力喷丸对接触疲劳性能的影响机理》文中认为对渗碳件用钢,经渗碳与强力喷丸复合强化处理后,对其强力喷丸所引入的冷作硬化、残余应力场、表面损伤以及它们在接触应力作用下的动态行为、接触疲劳裂纹的形成与扩展、接触疲劳寿命等进行了全面系统的试验研究和理论分析,探讨了强力喷丸对渗碳件接触疲劳性能的影响机理。

肖宏滨,邵尔玉,吴登真,陈朝鸿[7](1995)在《强力喷丸对汽车零部件表面性能的影响》文中研究表明对强力喷丸后的表面性能进行试验研究的结果表明,强力喷丸后表面硬度显着提高,残余奥氏体量大大减小;残余应力为高的压应力状态,但粗糙度稍有增加,局部存在显微裂纹。研究分析了这些性能在滚动滑动过程中的动态变化和其对疲劳强度的影响。

肖宏滨,陈菁,邵尔玉,吴登真,陈朝鸿,王晓实[8](1993)在《渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性》文中认为在接触疲劳试验过程中,对裂纹扩展失效的全过程进行连续追踪观测发现,渗碳后喷丸影响区内及影响区附近,裂纹的扩展不同于未喷丸试件。这是导致其接触疲劳性能不同的原因之一。

二、渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性(论文提纲范文)

(1)重载铁路用新型贝氏体钢组织性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 铁路辙叉的发展
        1.1.1 传统高锰钢辙叉材料的应用
        1.1.2 贝氏体钢的研究与开发应用
        1.1.2.1 贝氏体钢的研究现状
        1.1.2.2 贝氏体钢在生产中的应用
        1.1.3 重载铁路用辙叉的性能要求
    1.2 贝氏体组织定义及分类
    1.3 贝氏体相变机制
        1.3.1 切变机制
        1.3.2 扩散机制
        1.3.3 切变—扩散整合机制
    1.4 改善贝氏体钢性能的途径
        1.4.1 成分的控制
        1.4.2 热处理对贝氏体钢性能的影响
        1.4.3 其他强化机制
    1.5 滚动接触疲劳磨损
        1.5.1 滚动疲劳磨损及其研究意义
        1.5.2 影响接触疲劳性能及疲劳寿命的因素
        1.5.3 接触疲劳失效形态
        1.5.4 裂纹形成及萌生机制
        1.5.5 裂纹扩展机理
    1.6 本文的研究内容、意义和技术路线
        1.6.1 本文的研究内容和意义
        1.6.2 技术路线
第二章 试验内容与方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
    2.3 试验方法与内容
        2.3.1 热处理试验
        2.3.2 滚动接触疲劳试验
        2.3.3 形变硬化实验
        2.3.4 试验分析方法
第三章 热处理工艺对新型贝氏体钢的组织性能影响
    3.1 重载铁路辙叉用钢经过不同热处理后的金相显微组织
    3.2 重载铁路辙叉用钢硬度变化规律
    3.3 重载铁路辙叉用钢的冲击韧性特征
    3.4 重载铁路辙叉用钢的冲击断口形貌特征
    3.5 重载铁路辙叉用钢的物相分析
第四章 重载铁路辙叉用贝氏体钢滚动接触疲劳性能研究
    4.1 重载铁路辙叉用贝氏体钢滚动接触疲劳试验结果
    4.2 热处理工艺对辙叉贝氏体钢接触疲劳寿命的影响规律
        4.2.1 硬度对辙叉贝氏体钢触疲劳寿命的影响规律
        4.2.2 冷却方式对辙叉贝氏体钢触疲劳寿命的影响规律
    4.3 重载铁路用辙叉贝氏体钢滚动接触疲劳试验后的组织特征
    4.4 重载铁路用辙叉钢滚动接触疲劳试验后硬度变化规律
    4.5 重载铁路用辙叉贝氏体钢滚动接触疲劳损伤断口形貌
        4.5.1 重载铁路用贝氏体钢接触疲劳的剥落坑宏观形貌
        4.5.2 重载铁路辙叉贝氏体钢滚动接触疲劳后剥落坑截面形貌特征
第五章 重载铁路辙叉贝氏体钢形变硬化试验结果及分析
    5.1 重载铁路辙叉贝氏体钢的形变硬化曲线
    5.2 压缩率对重载铁路辙叉贝氏体钢组织特征的影响
    5.3 重载铁路辙叉贝氏体钢X射线衍射特征
    5.4 重载铁路辙叉贝氏体钢透射电镜分析
    5.5 重载铁路辙叉贝氏体钢形变硬化规律特征
结论
文论发表情况
致谢
参考文献

(2)Ti-3Al-2V表面激光熔覆Ti-BN涂层的微观组织及反应行为研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 综述
    1.1 前言
    1.2 钛合金激光表面改性的研究现状
        1.2.1 激光表面淬火
        1.2.2 激光表面重熔
        1.2.3 激光表面合金化
        1.2.4 激光冲击强化
        1.2.5 激光熔覆
    1.3 陶瓷基复合粉末增强钛基复合材料的研究进展
        1.3.1 国内外研究状况
        1.3.2 增强颗粒及加入方法
    1.4 原位合成增强颗粒反应机理的研究进展
    1.5 激光熔覆涂层凝固机理
    1.6 课题研究意义及研究的主要内容
第二章 试验方法和实验手段
    2.1 实验材料及步骤
        2.1.1 试板的清洗
        2.1.2 熔覆粉末的准备
        2.1.3 实验参数的选择
    2.2 高功率半导体激光及附件
        2.2.1 半导体激光器
        2.2.2 送粉器
    2.3 显微组织分析
        2.3.1 X 射线衍射分析
        2.3.2 金相组织分析
        2.3.3 扫描电镜组织观察
        2.3.4 电子探针射线显微分析
        2.3.5 透射电镜组织分析
    2.4 性能测试设备及方法
        2.4.1 硬度测试
        2.4.2 磨损性能
    2.5 本章小结
第三章 激光熔覆工艺参数对原位合成 TiB、TiN 增强 Ti 基涂层组织的影响
    3.1 熔覆层的组织结构
    3.2 激光功率对相组成和显微组织的影响
    3.3 激光扫描速度对相组织和显微形貌的影响
    3.4 送粉量对相组成和显微组织的影响
    3.5 BN 的含量对相组成和显微组织的影响
    3.6 BN 的粒度大小
    3.7 本章小结
第四章 激光熔覆 Ti-BN 体系的凝固过程及强化相生长形貌的研究
    4.1 Ti-BN 体系熔覆涂层颗粒增强相原位反应热力学分析
    4.2 Ti-BN 体系的凝固过程分析
    4.3 TiN 和 TiB 的生长形貌分析
        4.3.1 TiN 的形貌及生长分析
        4.3.2 TiB 的晶体形貌分析及生长机理
        4.3.2.1 TiB 组织形貌积及生长机理
        4.3.2.2 具有空心结构的针棒状组织
        4.3.2.3 TiB 的堆垛层错和位错
        4.3.2.4 TiB 的孪晶
        4.3.2.5 TiB 与基体 Ti 的关系
    4.4 本章小结
第五章 原位反应机制
    5.1 原位反应作用机制研究
        5.1.1 原位反应机制实验的设计及结果
        5.1.2 实验讨论
    5.2 “花朵状”熔覆组织形核反应机制
    5.3 原位合成机制作用临界值的计算
    5.4 本章小结
第六章 激光熔覆层磨损性能及机制
    6.1 激光熔覆层的显微硬度
        6.1.1 熔覆功率对显微硬度的影响
        6.1.2 激光扫描速度对显微硬度的影响
        6.1.3 BN 含量对熔覆层硬度的影响
        6.1.4 送粉量对熔覆层显微硬度的影响
    6.2 熔覆层磨损性能与磨损机制
        6.2.1 材料的磨损性能
        6.2.2 磨损机制分析
    6.4 本章小结
第七章 结论
创新点
参考文献
附录 1
攻读博士期间发表论文列表
致谢

(3)喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响(论文提纲范文)

1 试验方法
    1.1 试验材料及尺寸
    1.2 喷丸工艺
    1.3 性能评价
2 试验结果与讨论
    2.1 硬度分布
    2.2 残余应力分布
    2.3 表面粗糙度变化
    2.4 接触疲劳性能
    2.5 疲劳蚀坑SEM观察与分析
    2.6 喷丸强化对接触疲劳性能的影响机理
3 结论

(6)强力喷丸对接触疲劳性能的影响机理(论文提纲范文)

1 试验条件及内容
2 试验结果与讨论
    2.1 强力喷丸引入的冷作硬化
    2.2 强力喷丸引入的残余压应力
    2.3 强力喷丸引入的表面损伤
    2.4 强力喷丸引入的σr和Ra在接触应力作用过程中的动态行为
    2.5 强力喷丸对接触疲劳裂纹形成与扩展的影响
    2.6 强力喷丸对接触疲劳寿命的影响
3 结论

四、渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性(论文参考文献)

  • [1]重载铁路用新型贝氏体钢组织性能研究[D]. 熊师兵. 西华大学, 2016(04)
  • [2]Ti-3Al-2V表面激光熔覆Ti-BN涂层的微观组织及反应行为研究[D]. 李敏. 上海交通大学, 2013(04)
  • [3]喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响[J]. 黄元林,朱有利,李占明. 装甲兵工程学院学报, 2009(05)
  • [4]影响接触疲劳性能的因素[J]. 钱云鹏,何庆复,阎国臣. 机车车辆工艺, 2001(04)
  • [5]表面复合强化对疲劳性能的影响[J]. 肖宏滨,邵尔玉. 中国表面工程, 1999(02)
  • [6]强力喷丸对接触疲劳性能的影响机理[J]. 肖宏滨. 农业机械学报, 1997(04)
  • [7]强力喷丸对汽车零部件表面性能的影响[J]. 肖宏滨,邵尔玉,吴登真,陈朝鸿. 汽车技术, 1995(06)
  • [8]渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性[J]. 肖宏滨,陈菁,邵尔玉,吴登真,陈朝鸿,王晓实. 金属热处理学报, 1993(04)

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渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特征
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