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1、粉有众助鹅耳里粗年第期 改善钦合金耐磨性和疲劳性能的表面处理 等 里昂中央高等工业学校 己 ,我 不习 一 卜 合金得到 了广 泛应用 , 许 多文章研究 了该 合金的 疲劳性能和耐 磨性 能 。 很清楚 , 一 卜 复杂的 显 微 组织 对疲劳破裂有重要影 响 , 而这种合金 的耐磨 性能很差 。 任何一种靠表而处 理而 过分改善 耐磨强度的做法都会引起疲劳极 限大幅度下 降 。 本文研究的哪 一一 的表面处 理能 够提高合金的耐磨强度而不降低疲劳性 能 , 这种研究需姿考虑 显微组织全都是和日 相 , 扮 一 , , 沪 在冷却或应变过程中 一可能 发生的各 种相变 , 马氏体 衰劳裂纹的
2、形成和生 长机制 为了描述特殊的表面行为选择三种表面 处理 , 但不进行分类 。 冷加工硬化 固溶硬化 表面涂层化学结 合 , 硬化层 ,二 试验 采用片 一环磨擦计、 夹 一 柱 】试验 重量范围内 , 日相特征温度最大值和磁 化率最小值与原子向结合 特 征的变化有 关 “二。 在氢溶解子日相 的开 始阶段 内能并 高 , 在氢浓度高的区间内 , 和开始增 高 。 但在 一 定的浓度范围内 , 与原始日相比 较 , 其数 值保持在较低的水平上 。 这 意味 着 , 由于嫡因子 的关系 , 相的热力势仍将 降低 , 只有当氢浓度相当高 、 内能的升高胜 过嫡因子的增加 工 , 日相的热力势才开
3、 始升 岛 。 当氢浓度更高时 。 , 日相中 出现氢化物 。 另一方面 , 在所研究勺合金 中浓度低于 约。重量时 , 氢会降低日相 的热力 势 。 在 图中 , 表示含氢的日相 热力 势 变化 的曲线将位子不含氢的相应 曲线的下方 。 因 此 , 氢的存在必然使所有的临界点向日 稳定 元素浓度较低的方向移动 。 只育相应于形成 。相的临界浓度例外 。 文献 表明 , 氢在 。相 中的溶解 , 导 致 。相的不稳定 。 因此 , 含氢。相的热力势 必然高于鸟氏体和日相的热力势 , 淬火 不会 形成 。相 。 在日合金淬火时 , 氢将主要浓 集于日相 , 使其性能提高 山 。 这样就使其 自由
4、能比氢均匀分布于瓦和日相或集中 分布 于相时低 。 基 于电子结构 、 物理性能和热力学状态 函数之间密切相关这一假定所进 行的钦及钦 合金相稳定性的热力学研究 , 对 于二元系统 和更复杂的合金系统都得到了满意的结果 。 通过合金的电子结构和晶休点阵动力学 确定物理性能 , 并用热力学的主婴原理对这 些物理性能作进一 步的实验研究 , 将使我们 能定量估计合金相的稳定性 。 ,带文橄略 邓至谦译 马柳莺校 期改善钦合金耐翻翻娜职磷能的表面处理 机及旋转梁装置 , 研究了耐磨性能 、 夹 紧 强度不下疲劳性能 。 用 于 试验 和疲劳试 验 的样品均经过退火 , 并 从直径或毫米的棒材上切下来
5、 , 然后进 行 表面处理 。 磨擦计试验的片是毫米见方 的 卜 一 合金板片 , 环用回火钢 心 制做 。 试验在水 中进行 , 使用载 荷 牛顿 , 速度为转 分 。 表面处理之前 , 每个试样用 金 刚石抛 光膏抛光 。 试 验也在水中进行 , 负荷设计方 案如下毫 米试释的载荷为牛顿, 毫米试样的载 荷为牛顿 , 速度都是转分 。 试片用 号砂纸机械抛光 。 磨擦计试验是用来分 析表面层化学变化的特殊试 验 。 试 验用 重 量损失作为耐磨性的判断标准 。 疲劳 试验 的振动频率为赫芝 , 当抓 环次数 达 到时不发生突然失效 , 即可认为试样是 可靠的 。 每项试验均以试样切割前进行
6、退火 为标准 , 现将第一 次处理概括在表中 。 的试验结果是对所有的处理方 式都有一个很 大的改进 , 然而 , 对经 过处理的柱和火出现 了不 同结果 。 片 一 环试验也有同样的趋 势 , 但 象 一 中退火或离子氮化这类渗奴 热处理 , 对 改进耐磨性的作用 最 。 例 如 , 经过渗氮处理 的试样 , 在牛 顿下 试 验小 时只有很小的重量损失小于毫克 , 而 未经处理的试样 , 在牛顿 一 下试验便出现立 即卡住 。 图中的结果表 明 , 制度退火 使 合 金 具有 良好的疲劳极限 , 并且很快能推 出下 对 结论 硬化层有一种十分不利 灼影 响 一 粗大 的显粉组织性能较给 。
7、此外 , 衰初步试验所用的衰面处理 处理 温度域 表面化 学成分 梯度 表面层 林皿 小 无无无无有右无无退火 在 一 中退火 氧化 喷砂 离子姐化 日 “ 日 十 日 , 观察表明 , 初始裂 纹从切剂痕 处形成 , 重要 的是切割寝总是在某些丧拍处 理后看到 的 。 但我们可以认为 , 由于扩 散过 程降低了缺口效应 , 使这种切割痕变得 没有 什么害处 。 因此 , 表面几何形态虽是 一种爪 要的参数 , 但它并不是解释不 同行为的主拼 因素 。 事实上 , 重要的差别在 一几残留应力 , 因 为 , 处 理都是 在加热前进行 切 割的 。 所以 , 由于切割产生的残留应力会消 失 ,
8、我们得到仅仅由于冷却而不是由任 何相 变引起的残留应力 。 结果与讨论 衰 。试验的盆 扭失 护鳍 一李华算 一 曰斗军升阵军华 , 二牛竺一 处理的往 味 “ “ 处严的夹 旁 臀尸 。 ” “ 竺塑二一一阵二圳圳州竺二 处理的往 “ 退劣的夹 , 旁 瞿 总 一 一 王 牲 “工 表给出试验结果 。 主要 期待 为了更好地理解所考虑到的主要参数 , 我们 限制本研究只有氮一种元素加入 到表面 层中 , 渗氮可以得到厚的氮化层离 子 氮化或固溶体气体渗氮 。 根据下列因 素分析瘫劳和摩擦试验结果 喷砂或机加工 引起的残留应力 表面化学 基体的热处理和时效 在日或日区进行各种热处理均会降低 处
9、理试样的疲劳极限 。 图表示在离子氮化 时所得到的厚的化合层与氢气退火有 稀有金属材料与工程 期 水 、 、 , 二 、 、一一一 一 一 、 、 、二, 一, 气 一 二 目 么芝 卜 七 循环 次数 表叙述的几种热处理试 样的 尹 曲线 氮化并经 过表面喷砂后 , 氮化层依然存在 , 但 已破 裂 , 要考虑这种情况对疲劳性能有不利 影响 。 以上结果与残留应力对疲劳性能有利 的影响是完全一致的 , 甚至存在表面硬化层 时也不例外 。 与退火试片相比 , 所有这些表面处理均 可改善耐磨强度 , 但 由于喷砂使氮 化层破 裂 , 产生少量的裂痕 , 降低了耐磨性能 。 最后 , 对采用与处理
10、相同的 方法在 。气体氮化的试样进行机加工 , 反倒获 得高的疲劳极限图 。 这就从另一方面 证 明了表面层 中残留应力的作用 。 卜 门上 口 钊目了 七 心劫 。 ,口, 结论 必 盆产 七 扭环次傲 图氮化处理过的几种试 片的 曲线 在 。虹气中退火 热处理后机加工的试片 人 疲劳试验前室温时效一个月 喷砂 类似结果图 。 这后一 种处理 引起一 种轻度污染 , 这种污染可用辉光放电 光谱 检测 出 。 在日区的气体氮化 引起复杂 的表面化学现象图并大大降 低了疲劳极限图 。 但这种处 理具有 良 好的耐磨强度表 。 若采用室 温时效 , 可改进其疲劳性能 , 例如 , 室 温时效一个月
11、 使疲劳极 限接近在氢气 中处理 的数值 。 我 们 注 意到 氢从表面层析出 , 并且 , 如假设 的那 样 , 我们认为氮化沉淀能产生残留应力 。 此 外 , 磨 擦计试验 的分析表明 , 这些表 面层是很不稳定 的图和图 。 另一 重要结果是喷砂处理对于若干 种表 面层有重要影响 。 我们可以使疲劳极 限增加 到退火试样达到的数值 。 特别 是离子 对表面处理 过的 一 一 试样所 进 行的试验表明 , 残留应力的影响是主要 的 。 就表面处理而 言 , 一般采用预先机械加工 过 的试片进行试验 , 以保持扩散层 。 因讹 , 由 于机加工而引起的残留应力消失 , 并且冷却 时无组织变化
12、 , 从而防止产生新的内应力 。 我们认为 , 对改进疲劳和耐磨性能 两者 都有益处的最好的处理方法可能是带有化学 不稳定层的处理 , 为此 , 我们可以建议采用 氮化处理 。 产生有利的残留应力的另一 种途径可以 通 过合金基体内的组织变化获得 。 我们正在 气 , 挑泥 深度 , 卜 图在。区气体奴化后合金的 分布图 年第期粉有全月材料与工程 焊接钦管的涡流探伤问题 等 日本矿业有限公 司 概述 流探伤条件之间的关 系也进行了研究 。 研究 结果如 一 。 焊接钦管由于质量 及抗腐蚀性 能的进一 步改善而广泛用 于各种使用海水冷却的 电站 热交换器 。 在焊接 钦管质 量标准 巾 , 将涡
13、 流探伤定为可以使用的无损检 测方法之一 。 但是 , 在涡 流探伤中遇到这样 的情况在用 其 它无损探伤方法 没有发现 缺 陷的地方 , 出现 了与校正标准缺阶指示信号 相似的信号 。 为弄清这个问题 , 我 们对此噪声信 一号的 起因进 行了研究 。 同时对 噪声 信 号波高与涡 噪声信号的起因 在对大量焊接钦管外径毫 米 , 壁厚毫米进行涡流探伤 时发现 , 某 些 管材上产生的信号波高接近直径。毫米钻 孔产生 的校准信号波高 , 如图 所示 。 但 对 这些管材进行内外表面目视 检查和超声 波探 伤 , 都没有发现缺 陷 。 进一步对产生噪声信 豉盘位进行 射线探伤 、 显微检验及其
14、色方 法的检验 , 仍然不 能确定噪声信 号的起因 。 曰 ,口口口目, 口口 门口 口口,口叨口,甲 , 门 切州 ”二 月 , ”,”户 ,口口,妇护,口, , ,月口 口口口内, 。 、 合 , 、 占 尸、 乞 住 夕 、试验前 、 峨 尹尹 产 试脸前 ,一一 一一一一 , 、, 引 鉴笋 , , 衬定愁一 、 一 一言宁护犷卞有戈爪而而汽赫而厂一 下 丫少之 , 卜 在 牛顿 一 磨擦计试验后 氮的 弓分布引 深 度 , 林 、,、 、 自朋门了旧口丙 卜比曰尸 叹 褪 形 研究疲劳应变时 组织转变的可能性 。 最近 和指 , 处 理并水淬的 试样具有 良好的疲劳性能 , 并 一且 与疲劳性能 改进相应的相 组成是 , 日和 “声 相 。 对于低周疲劳试验 , 我们正在注视基体 的稳定性 , 发现在某几 种处 理温度下 , 疲劳 应变引起相变和疲劳破 裂滞后 。 图在牛顿下磨擦计试验后铝 的 分布图 最后 的结论是 , 经 表面处理 的 一 卜 合金 , 其疲劳性能主要应通 过残 留应力 的性质来分析 。 需要有一个预先存在 的应力 来防止疲劳极限急剧 下降 , 但是在表面层 和 基体 中可能出现 的相变 尚需要探索 。 吴 以琴译李 佐臣校