为了提高刀具用42CrMo钢板的耐磨性能采用电弧离子镀技术在其表面沉积制备TiAlSiN涂层并测试分析了励磁电压对其组织结构及摩擦学性能的影响。研究结果表明:提高电压后涂层表面粗糙度也随之增大制得厚度更大的TiAlSiN涂层从初的2.16μm持续增大到4.85μm表面粗糙度增大。随电压升高涂层沿垂直基体表面的方向生长获得了更明显的柱状晶空隙数量也进一步增加降低了涂层的组织致密度。随着电压的上升等离子体离化率也明显制备得到了硬度更高的涂层涂层的厚度也明显增大。电压增加过程中TiAlSiN涂层的摩擦系数和磨损率表现出先下降再升高的变化规律当电压达到30 V电压时获得了 磨损率。涂层存在磨粒磨损现象可以观察到部分涂层发生了剥落。30 V电压时涂层表面变得更加平整形成了更加致密的组织耐磨性显著提高。 

   针对石油平台35CrMo钢大齿轮、42CrMo钢板小齿轮的齿面缺陷修复任务对齿轮材质、零件现状开展了工艺修复研究。通过对CO2气体保护焊、氩弧焊、光纤激光焊三种焊接工艺进行分析比较发现光纤激光焊修复齿轮缺陷优势明显。经过齿轮实际修复后的检测与试验取得了比较好的效果。 

  通过显组织观察和力学性能检测分析了42crmo钢板在不同回火温度下观组织形貌和力学性能的变化。通过三维原子探针（3DAP）技术分析500℃回火温度下42CrMo钢中元素分布情况研究了Cr、Mn、Mo等合金元素对钢性能的影响。结果表明42CrMo钢水淬后在450℃回火时显组织为回火屈氏体在500～650℃区间回火时显组织均为回火索氏体随着回火温度的增加颗粒状碳化物增多;抗拉强度和规定塑性延伸强度降低-40℃低温冲击性能升高。在500℃回火可达到12.9级螺栓力学指标（Rm≥1200 MPaKV2≥27 J）力学性能 且满足低温环境下螺栓用钢的使用要求。3DAP结果表明钢中的合金元素通过固溶强化和沉淀强化提高了钢的性能。 

      

   

目的确定42CrMo钢板感应淬火过程的奥氏体相变动力学参数并验证其可靠性。方法根据不同加热速率下42CrMo钢奥氏体膨胀曲线基于经典JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）模型和Kissinger方法确定了42CrMo钢奥氏体化相变动力学的参数。建立ABAQUS局部移动式感应淬火模型选取淬火区域加热过程中点的温度变化曲线作为验证奥氏体化模型的对象。‘

  基于Scheil法则和JMAK相变动力学模型采用文中求解得到的奥氏体化参数采用Matlab对42CrMo连续转变过程离散为每个时间间隔的等温相变并求解并对照相关学者采用的扩展解析动力学模型和JAMK模型加以验证。结果根据上述方法得到的42CrMo奥氏体相变动力学参数为:能Q为2.04×106 J/mol指前因子lnk0的值取230.78Avrami指数n取0.427。42crmo钢板将淬火加热过程离散为数量很大的均匀时间间隔并以求解的动力学模型在每个间隔内进行对应温度条件下奥氏体体积分数的求解并顺次叠加以模拟得到的奥氏体转变时间和转变温度等作为依据该模型有良好的表现性。结论对42CrMo非等温且加热速度不恒定的连续奥氏体转变过程JAMK模型拟合表现良好采用文中求解的参数组对表面感应淬火的奥氏体转变历程进行仿真预测是可行的。

  42CrMo钢蜗轮蜗杆在装配时发现蜗杆表面开裂通过宏观分析、化学成分分析、淬火表面残余应力测试、观分析、金相检验、能谱分析、硬度测试等方法对蜗杆开裂的原因进行了分析。结果表明:该42CrMo钢板蜗杆表面裂纹为淬火应力裂纹蜗杆材料中的锰的质量分数偏高以及淬火过程中热应力与组织应力叠加导致蜗杆沿轴线方向开裂。 

对磨煤机减速机齿轮进行失效分析结果表明:齿轮齿根弯曲疲劳强度不足轮齿断裂属于多次累积损伤产生的疲劳断裂42crmo钢板而且齿轮内部不仅存在魏氏体组织还存在较大的偏析区因而在材料内部产生较大的组织应力该组织应力与工作应力叠加容易诱发裂纹的形成及扩展.分析结果还发现齿轮表面并没有经过表面热处理表面硬度未达到设计要求. 

   利用激光熔覆技术在42CrMo钢板表面制备了Stellite-6钴基涂层然后在不同的温度下对涂层进行热处理探究了热处理温度对涂层显组织、硬度、耐蚀性和摩擦学性能的影响。结果表明:热处理能有效减小涂层内部的残余应力裂纹、孔洞等缺陷;在900℃下进行热处理后FCC结构的钴演变为HCP结构的钴亚稳态M7C3型碳化物演变为稳态M23C6型碳化物;经过900℃×1 h的热处理后涂层的近表面硬度是未热处理涂层的1.5倍

  约为1300 HV;未热处理涂层的摩擦因数为0.42磨损机理主要表现为塑性变形、犁沟及脆性剥落;热处理后涂层的摩擦因数降至0.29磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损;热处理后生成的稳态M23C6型碳化物具有强化合金、涂层力学性能的作用;未热处理涂层与热处理涂层的自腐蚀电流密度均约为3.3×10-3 A·cm-2自腐蚀电位均在-0.29 V左右单个容抗弧特征近乎重合。热处理过程中发生的再结晶和晶粒尺寸变化、马氏体相变对钴基涂层耐蚀性的影响不大。

 制造水平的不断对复杂精密的机械装备、零件的品质要求也越来越高而塑性加工技术和热处理技术作为材料成型及改善材料性能的关键手段在制造加工工业中发挥着关键性作用。42crmo钢板材料处理过程中材料的终性能受多方面因素的影响如塑性加工过程中的加载速度、几何形状、摩擦与接触条件热处理过程中的温度分布、组织分布和应力分布等如果仅通过试验来摸索设计工艺参数费时费力无法满足实际生产需求。现阶段可以通过计算机进行塑性加工和热处理过程的数值模拟辅助工艺设计和工艺优化缩短研发周期提高产品质量降低成本。因此研究如何提高数值模拟的准确性具有十分重要的意义。

用同轴送粉的方式在42CrMo表面激光熔覆Fe-WC合金粉末通过扫描电镜、光学显镜、能谱仪观察分析熔覆层的显组织特征、WC陶瓷颗粒对熔覆层组织性能的影响、WC陶瓷颗粒分布特征及WC周围块状共晶物的组成成分;用显硬度计、摩擦磨损试验仪、高精度电子天平测量基体与熔覆层的性能及质量损失分析了引起性能曲线变化的原因。结果表明熔覆层底部到顶部的组织变化为平面晶、晶界明显的胞状晶、交错生长的柱状树枝晶、42cr钢板排列紧密的胞状晶、方向均一的柱状树枝晶; WC陶瓷颗粒具有细化枝晶、阻断枝晶生长增强熔覆层性能的能力; WC陶瓷颗粒在熔覆层中聚集分布形成较宽的陶瓷带; WC陶瓷颗粒周围的块状共晶物是由WC部分分解得到的其组成元素包括C、W、Fe、P、Cr。熔覆层平均硬度达到850 HV0.3是基体平均硬度的3.4倍。摩擦因数为0.275左右比基体小0.525。基体的质量损失是熔覆层的11倍多。说明Fe-WC合金熔覆层能够有效基体的硬度及其抗磨损能力。

  在42CrMo钢板的基础成分上增加Al、Ti元素通过末端淬火试验和截面硬度试验对比分析Al对42CrMo钢淬透性的影响差异通过常规力学性能检测对比其与42CrMo钢的力学性能差异。结果表明Al、Ti元素添加可进一步提高淬透性并且使钢的强度达到1200 MPa级-40℃下KV2≥27 J满足低温环境下螺栓用钢的使用要求。采用化学相分析方法对钢中析出相进行了定性、定量分析结果表明Ti在钢中添加发挥明显固氮作用提高了Al元素的固溶量利用热膨胀法对比测定试验钢的等温转变曲线证明了增加Al含量降低了奥氏体临界转变温度使C曲线右移明显改善了钢的淬透性。 

  通过宏观及观分析手段对42CrMo钢板阀体内孔表面裂纹开裂原因进行分析。42crmo钢板结果表明:铸造缺陷、非金属夹杂物含量较多、调质处理温度过高、保温时间较长以致形成粗大珠光体和大量的魏氏组织是造成锻件开裂的主要原因应力过大导致了锻件的开裂。 

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