通过激光冲击强化对42CrMo钢板中碳合金钢进行了表面强化处理。采用显组织观察、硬度测试、摩擦磨损实验研究了不同脉冲能量的激光冲击强化处理对42CrMo钢组织和性能的影响。结果表明:未经激光冲击强化的42CrMo钢组织中铁素体均匀连续珠光体片层间铁素体较为明显。随着激光冲击强化输出能量的增加组织中铁素体越来越分散珠光体片层组织越来越不明显激光冲击强化后42CrMo钢中有大量位错、亚晶出现。在32～36 J的脉冲能量范围内激光冲击强化的该钢的表面硬度和耐磨性显著提高并在表面形成了厚度0.75 mm的硬化层。激光冲击强化冲击能量越高42CrMo钢硬度越高耐磨性越好。 

  目的探究二次喷丸工艺参数对42CrMo钢零件表面完整性的影响规律。方法建立三维随机喷丸有限元模型并通过实验验证有限元模型预测残余应力的准确性。将一次喷丸后零件的表面形貌和应力应变结果作为初始状态导入到二次喷丸模型中构建出二次喷丸预测模型。分析二次喷丸参数对42CrMo钢零件表面残余应力场、表面粗糙度以及等效塑性形变场的影响情况。

  结果二次喷丸后42CrMo钢板零件近表层（0～100μm）的残余压应力值均比初始状态有所增加。增加二次喷丸覆盖率对表面残余应力的作用为明显 可比初始状态提高63.3%而增加二次喷丸直径对残余应力的改善效果42crmo钢板不明显。过度增加二次喷丸速度会导致表面粗糙度明显增加提高二次喷丸覆盖率可显著降低表面粗糙度覆盖率为300%时粗糙度比初始状态减小了14.4%。表层PEEQ值随着二次喷丸速度、弹丸直径和覆盖率的增加而增加但当二次喷丸速度、弹丸直径和覆盖率增加到一定程度后表层PEEQ值会趋于饱和。

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。 

   针对42CrMo合结钢轧材超声波探伤合格率低的问题利用扫描电镜等设备对探伤不合样品进行分析发现探伤不合样品中有直径为100μm左右的球形夹杂物或者尺寸为1 000μm左右的长条形夹杂物。42crmo钢板通过钢液内生夹杂和生产过程接触的原辅料的分析比对认为大尺寸夹杂物主要由于外来夹杂进入钢液中终造成轧材探伤合格率低。通过增加硅钙线用量、钢包浇铸后期不下渣、浸入式水口侵蚀速率小于1.5 mm/h、结晶器液位波动不大于±3 mm和恒定拉速浇铸等控制方式减少了钢中外来大尺寸夹杂提高了钢液洁净度使探伤合格率提高到97.5%以上。 

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。

对于大倾覆力矩、重载疲劳和高冲击高磨损的轴承材料通常采用感应淬火进行表面强化但存在软带和变形大等问题。而使用激光淬火硬化层深度在1 mm以内42crmo钢板且横截面硬化层为"月牙形"试样表面各点硬化层分布不均较浅处易提前发生损坏。

   为解决以上问题利用COMSOL软件模拟激光深层淬火过程温度场时空分布与常规激光淬火不同激光深层淬火采用了宽光斑、低速扫描且辅助用于提高吸光率的涂料在软件中设定不同激光功率、扫描速度和光斑尺寸分析得到不同工艺参数下的温度场分布、硬化层形貌和特征尺寸并在模拟指导下进行实验得到深层硬化层并探究光斑尺寸对硬化层深度、宽度、均匀性的影响。模拟结果表明选择适当的激光功率密度和扫描速度进行激光淬火温度场的模拟可以得到3.6 mm深的硬化层。以此进行光纤耦合半导体激光器淬火实验实验所得有效硬化层深度为3.7 mm硬化层平均硬度为774 HV0.3。42crmo钢板将实验所得硬化层形貌和模拟结果进行对比平均误差为6.5%。模拟结果还表明在激光功率、光斑面积和扫描速度不变时改变光斑的宽度硬化层的宽度与光斑的宽度成正比例硬化层的深度随光斑宽度增加先增加后减小。随着光斑宽度增加硬化层分布更加均匀。

  利用金相显镜、洛氏硬度计和扫描电镜对经过预备热处理（退火、淬火、调质）+亚温淬火+高温回火处理（又称临界区淬火+回火）后的42CrMo钢的组织、冲击性能以及断口形貌进行了观察和分析。结果表明预备热处理为退火处理时亚温处理后残留的铁素体粗大不均;且在回火索氏体之间分布不均匀;预备热处理为淬火处理和调质处理时残留的铁素体形态细小且与回火索氏体均匀分布。采用不同预备热处理时亚温处理后的硬度差别很小。亚温处理后42CrMo钢的冲击性能均高于常规调质处理后的冲击性能;预备热处理为调质处理时亚温处理后的冲击功 从其断口形貌中可以看出其起裂区和裂纹纤维扩展区所占比例较退火处理和淬火处理时要大。因此调质处理更适合作为42CrMo钢的预备处理。