为研究42CrMo钢板的冲击动态力学性能及本构模型进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热理论分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理得到了应变率效应的描述.基于此本文提出含高应变率效应的动态本构模型通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点并与模型进行耦合.该模型能很好地描述42Cr Mo钢的准静态和冲击动态力学行为特别是应变硬化效应和应变率效应. 

  42CrMo钢因具有良好的淬透性、强度以及韧性被广泛应用于拉矫辊制造中但是这种材料的耐蚀性、耐磨损性及耐疲劳性还不够理想限制了拉矫辊连续工作能力。为进一步提高拉矫辊基材强度和耐磨损性能利用激光熔凝技术对调质后42CrMo钢进行了激光强化工艺研究。采用光学显镜、金相显镜、显硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对42CrMo钢激光熔凝后的显组织、42crmo钢板相结构、强度及摩擦磨损性能进行了分析研究了激光功率、扫描速度对熔凝层性能的影响规律。结果表明:工艺参数对熔凝区力学性能影响较大激光功率显著影响熔凝层的深度扫描速度影响表面成形质量;调质后42CrMo钢板基体组织主要为回火马氏体+残余奥氏体经过激光熔凝后基体组织发生转变马氏体含量显著提高。 

  采用硬度测试、显组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢板零件渗氮后氧化渗层性能的影响。结果表明:在渗氮后氧化处理过程中渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加但脆性等级变化不大。当渗氮温度为560℃时42CrMo钢零件可获得表面硬度≥600 HV、渗层（白亮层）深度≥15μm、1级脆性等级、2级疏松等级的渗层。 

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。

利用三维原子探针（3DAP）分析元素分布。结果表明Al-Ti、Al-B的添加均使42CrMo钢板淬透性提高Al-B配合添加的42CrMo钢淬透性 直接淬火后截面心部马氏体组织大于90%;并且使钢的抗拉强度Rm≥1200MPa-40℃下冲击吸收功KV2≥27J力学性能满足低温环境下12.9级螺栓用钢的使用要求。

   通过化学相分析实验和CCT曲线测定表明Al-Ti配合添加Ti发挥固氮作用形成TiN使Al固溶于铁素体中抑制贝氏体产生;Al-B配合添加当Al的添加含量较高使得相同温度下AlN优先BN析出这一部分Al发挥固氮作用另外一部分Al与B共同固溶于钢中抑制珠光体和铁素体的转变增加实验钢在较低的冷速下获得马氏体的能力提高钢的淬透性。通过3DAP实验分析钢中各元素的分布情况其中Al元素在钢中弥散分布抑制C的扩散从而抑制贝氏体的形成提高钢的淬透性。

  采用电弧离子镀技术在刀具42CrMo钢板表面沉积制备TiAlSiN涂层实验测试分析励磁电压对其的组织结构及其摩擦性能的影响。研究结果表明不同电压制备的TiAlSiN涂层表面形成了大量孔洞。随着电压升高后涂层的粗糙度和厚度明显增加。所有层都形成了紧密结合状态未产生明显缝隙结构涂层都形成了具有柱状结构。当电压上升后产生了更多的空隙导致涂层致密度发生减小。逐渐提高电压后获得了具备更高显硬度的涂层达到了比合金钢基体更高的硬度。随着电压升高涂层的摩擦系数和磨损率先降低再升高到达30 V电压时达到了小的磨损率。涂层主要发生了42crmo钢板磨粒磨损的情况。30 V电压时形成了更加平整的涂层表面涂层的组织结构也变得更加致密显著提高了耐磨性。 

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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