衔稀土对高碳钢回火转变及动力学影响的研究

从非等温动力学理论出发，应用扫描量热法，研究了稀土对高碳钢回火过程及马氏体和残余奥氏体分解动力学的影响。结果表明：稀土使马氏体和残余奥氏体分解温度升高，热效应值降低，激活能升高，相变机制发生变化。     

稀土氧化物提高中高碳钢堆焊试样抗开裂性机制的研究

采用5CrNiMo热锻模具钢作为研究对象，分析了堆焊试样上的裂纹形貌，测定了堆焊残余应力场并进行了数值模拟。在此基础上，分析了稀土氧化物改善堆焊金属结晶组织和变质夹杂物的作用。结果表明：堆焊裂纹主要在粗大的树枝晶之间、夹杂物和热影响区粗大奥氏体晶粒处形成，并且，在堆焊金属中心和热影响区残余拉应力作用下扩展。堆焊金属中加入稀土氧化物能细化一次柱状晶组织；变质夹杂物。同时，降低堆焊金属马氏体相变温度，从而降低上述危险部位的拉应力峰值。     

一种高碳钢低温干摩擦行为的研究

在20 ℃至-55 ℃范围内以球-盘摩擦形式考察了一种1.08%C高碳钢在滑动速度0.319 m/s,载荷在0.5～2.5 N下与GCr15钢球干摩擦时的摩擦磨损行为,利用SEM、EDS、XPS等观察了磨痕形貌,考察了磨屑中氧含量的变化,分析了摩擦氧化反应.结果发现,与常温环境相比,在0 ℃以下的低温环境显著提高了该钢铁摩擦副之间的摩擦系数,且摩擦系数基本不随温度发生变化.随着温度的降低该高碳钢的磨损量增加,黏着磨损程度增强,屑中氧含量减小.分析认为温度的降低伴随着湿度的降低,低温、低湿度环境减弱了摩擦氧化反应,减少了起隔离作用的金属氧化物的生成,加剧了摩擦副之间的黏着,从而导致摩擦系数和磨损量增大.     

La2O3对高碳钢堆焊金属组织与耐磨性的影响

研制了不同La2O3加入量的高碳钢堆焊用药芯焊丝,并制作了相应的堆焊试样。采用金相显微镜对其显微组织进行了观察,X射线衍射仪对其相组成进行了分析,洛氏硬度计和砂带式摩擦磨损试验机对其宏观硬度和耐磨性进行了检测,场发射扫描电子显微镜对其磨损表面进行了观察。结果表明:堆焊金属的组织主要由黑色针状马氏体、白色网状高合金马氏体及残余奥氏体组成。随着La2O3加入量的增加,高合金马氏体含量增加,堆焊金属的硬度和耐磨性也增加,当La2O3加入量为3.44%(质量分数)时,二者均达到最大值。堆焊金属中加入La2O3使初生奥氏体晶粒细化,提高了其基体组织的强硬性,与作为耐磨相的高合金马氏体共同作用,使堆焊金属的耐磨性提高。     

稀土对高碳钢焊缝中碳化物的变质作用

研究了Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ强化的高碳焊缝中轻稀土（Ｌａ、Ｃｅ）对碳化物的变质作用。结果表明，稀土强烈影响碳化物的数量、形态和分布。具有高能表面的稀土化合物质点，在焊接冶金过程中领先析出于过热液相内，充当了包裹式碳化物颗粒的非自发晶核核心。稀土化合物核心的存在，形成了同核心的多维析出机制，诱发碳化物早期大量析出并使之弥散和团球化     

含稀土氧化物堆焊金属试样残余应力场的数值模拟

采用红外热像仪和X射线应力仪分别测定了采用含稀土氧化物的堆焊焊条，对中高碳钢试件进行堆焊过程的温度场和残余应力场，根据实验数据和材料的物理、力学参数，采用二维有限元计算方法，建立了堆焊应力场模型，根据这一模型，分析了马氏体相变对堆焊金属残余应力场的影响。结果表明：焊条药皮中添加稀土氧化物和金属镍可以降低马氏体相变温度，而降低马氏体相变温度可以降低堆焊金属表面的残余拉应力，从而提高了堆焊金属的抗开裂性能。     

高碳钢中稀土元素与碳相互作用的研究

高碳钢中溶解有一定量的稀土。固溶稀土不仅在晶界偏聚，也存在于晶内。它存在于铁素体中，但更多地存在于渗碳体中。稀土使碳化物球化、细化并均匀分布。稀土还使珠光体形貌退化。俄歇能谱分析表明，固溶于渗碳体中的稀土，改变了渗碳体的组成和结构。在较高稀土和碳含量下，能生成稀土化物。     

无碳化物贝氏体高碳钢滚动接触疲劳失效分析

对无碳化物贝氏体高碳钢开展滚动接触疲劳试验, 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、三维轮廓仪、显微硬度计和纳米压痕等分析方法, 对比分析低应力和高应力水平下的失效行为, 研究其失效机制. 结果表明, 无碳化物贝氏体高碳钢在1.8 GPa低接触应力下有更优异的滚动接触疲劳性能, 其失效形式为表面剥落; 在2.6 GPa高接触应力水平下, 表面出现严重的塑性变形, 表面粗糙度增加导致最大剪切应力增加, 位置逐渐靠近表面. 在2.6 GPa接触应力下塑性变形层形成梯度结构, 但是在1.8 GPa接触应力下并未发现梯度结构, 在塑性变形层发现大量的孔洞.     

稀土氧化物对中高碳钢堆焊金属中夹杂物变质作用的热力学分析

采用热力学方法,研究了稀土氧化物对中高碳钢堆焊金属中夹杂物的变质作用。夹杂物生成的热力学分析表明,在堆焊熔池中,稀土氧化物可以被碳还原成稀土元素,稀土元素可以与氧、硫生成稀土氧化物、稀土硫化物和稀土硫氧化物,从而达到脱氧、脱硫、净化堆焊熔池的作用;稀土氧化物还可以直接与硫作用,生成稀土硫氧化物,起到脱硫的效果。     

深冷处理对高碳钢抗磨粒磨损性能影响的研究

利用ＭＬ－２３型磨粒磨损试验机和ＨＲ－１５０Ｄ型硬度计研究了深冷处理前后Ｔ１２高碳钢磨损性能的变化,并采用扫描电子显微镜对其微观形貌进行了观察和分析,研究结果表明,Ｔ１２高碳钢在深冷处理后的硬度提高了１￣２ＨＲＣ,耐磨性提高了５０％￣６０％,其原因是深冷处理可以减少有害裂纹的产生,从而改善耐磨性。