复合处理对40CrNi3MoV钢结构和性能的影响
Saniya Arinova
Aristotel Issagulov
Gaukhar Koshebaeva
Konstantin Okishev
Assem Tuganbayeva
Gulnara Ulyeva
《Metals》:Influence of Complex Treatment on the Structure and Properties of 40CrNi3MoV Steel
Saniya Arinova,
Aristotel Issagulov,
Gaukhar Koshebaeva,
Konstantin Okishev,
Assem Tuganbayeva and
Gulnara Ulyeva
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时间:2026年05月02日
来源:Metals 2.5
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**摘要**
本研究探讨了复合纳米改性与同时施加磁场和机械振动对中合金钢40CrNi3MoV的结构形成和性能特性的影响。由于这类钢材广泛应用于承受严重载荷和磨损条件的部件中,因此改善其结构均匀性和工作性能仍是一项重要任务。通过在熔体中添加浓度为0.03%的纳米结构改性剂InS
**摘要**
本研究探讨了复合纳米改性与同时施加磁场和机械振动对中合金钢40CrNi3MoV的结构形成和性能特性的影响。由于这类钢材广泛应用于承受严重载荷和磨损条件的部件中,因此改善其结构均匀性和工作性能仍是一项重要任务。通过在熔体中添加浓度为0.03%的纳米结构改性剂InSteel-7,并对其进行磁场和振动处理,显著提高了结构的均匀性和晶粒细化程度。使用Thixomet Pro图像分析仪进行的定量金相分析显示,树枝晶结构的细化非常明显,次级树枝晶臂间距从73.9 μm减小到27.9 μm。X射线相分析确认了相组成的保持,并表明体心立方(BCC)基体的结构均匀性得到增强。能量色散光谱学和元素微映射技术证明了合金的高化学纯度以及改性剂成分的均匀分布。这种联合处理显著改善了材料的力学和摩擦学性能:平均硬度从390 HV提高到510 HV,磨损轨迹深度从5.16 μm降至0.87 μm,表面粗糙度从Ra 2.13 μm降低到0.20 μm,表明耐磨性得到了提升。
**1. 引言**
现代冶金技术的现状集中在生产航空航天、能源和机械工程领域所需的高性能钢材上。然而,根据对哈萨克斯坦共和国冶金行业的分析,存在显著的技术差距:尽管生产主要集中在关键工业区域,但合金钢的品种仍较为有限,高质量特殊合金的产量不足。在这种情况下,战略重点不是改变化学成分,而是改进现有的技术工艺,特别是结晶控制,因为在这个阶段会形成宏观偏析和树枝晶不均匀性,从而限制了钢材的性能。
40CrNi3MoV钢属于复杂合金结构钢,用于制造在高温载荷和严重磨损条件下工作的关键部件[1,2]。在这些条件下,加速的磨料磨损和接触磨损会导致部件使用寿命缩短,需要频繁更换部件,从而增加了运行成本。该钢具有较高的淬透性,由于含有钼而不存在回火脆性,并且由于钒的存在易于形成细晶结构。这些特性使得这类铬-镍-钼钢特别适合在恶劣应力条件下使用。对于这类材料而言,不仅高强度特性重要,铸态结构的均匀性同样重要,因为结构和化学不均匀性可能会限制其使用性能并增加材料发生局部失效的风险[3,4,5]。然而,通过传统热处理进一步提高其性能的空间已基本耗尽,因此改性被视为一种有前景的方法。
铸造合金钢的主要问题之一是在凝固过程中形成树枝晶和化学不均匀性。合金元素在枝晶间的微观偏析、相分布不均以及局部带状结构会导致力学性能的波动、应力集中区的形成以及材料性能的恶化[6,7,8]。对于Cr-Ni-Mo-V系的钢材,结构不均匀性和带状结构对其强度和变形特性有显著影响,而减少偏析和增加等轴晶粒的比例有助于形成更均匀和稳定的结构[9,10]。因此,控制结晶过程和抑制微观偏析是生产具有更高性能组合钢材的关键条件。
控制初级结晶过程的有效方法之一是对熔体进行化学改性。引入活性改性添加剂可以改变非金属夹杂物的组成和形态,增加异质形核中心的数量,细化树枝晶和晶粒结构,并减少偏析过程的严重程度[11,12,13]。特别值得关注的是那些能够同时影响脱氧、夹杂物改性和结构形成过程的复合改性剂。在本研究中,使用了InSteel-7作为此类改性剂。它属于多组分改性剂,含有钙(Ca)、钡(Ba)、钛(Ti)和稀土元素[14]。
InSteel-7改性剂含有Ca、Ba、Ti和稀土元素(图1)。这种纳米改性剂的独特之处在于其复杂的组成,包括碱土金属和稀土元素以及强碳化物形成元素。该改性剂通过将复合合金从液态淬火获得微晶结构(图1)。图中展示了InSteel类改性剂的大致组成[https://npp.ru/product/modifiers-for-steel/insteel-pzm/(访问日期:2026年4月22日)]。Ca和Ba的蒸气压较低,与钢材的反应较慢,从而加强了硫和磷的去除并促进了非金属夹杂物的改性。稀土元素的存在促进了稳定氢化物的形成,略微提高了耐腐蚀性并减少了回火脆性。钛的存在促进了稳定碳化物的形成,提高了钢材的强度、硬度和耐磨性。因此,使用这种复合改性剂可以在不改变化学成分的情况下改善钢材的结构和性能。
需要注意的是,InSteel-7改性剂以颗粒或分馏形式提供,通常以这种形式用于常规钢材改性。在本研究中,InSteel-7改性剂以纳米粉末的形式使用,这可能提高了其作为形核剂的效果,并减少了所需的改性剂量。
除了化学改性外,在结晶过程中对熔体施加外部物理效应也具有重要意义。电磁处理和电磁搅拌被认为是控制熔体流动、重新分配过热、强化传热和质量传递以及抑制宏观偏析的有效方法[15,16]。研究表明,这些效应可以增加等轴晶区的比例,减少柱状结晶的严重程度,并促进更均匀的铸态结构形成[17,18]。磁场处理改变了凝固的流体力学条件,加速了过热的消散,并促进了熔体成分的均匀分布,这对于提高合金钢的结构均匀性具有前景[1,19]。
另一种有前景的方法是在凝固过程中对熔体进行机械振动。振动处理促进了树枝晶的破碎,改变了固相形核条件,细化了结构,并减少了铸件的缺陷。对于具有类似凝固机制的钢材和合金,振动可以扩大等轴晶区,减少孔隙率,并提高结构均匀性[20]。此外,当与改性剂结合使用时,振动可以改善熔体中固体颗粒的分布,增强结构细化的效果,同时提高硬度和耐磨性[21,22]。因此,机械振动可以被视为控制铸钢结构形成的有效辅助手段。
综上所述,化学改性、磁场处理和机械振动代表了三种独立但互补的控制凝固和结构形成过程的方法。尽管有许多研究专门针对单独的处理方法,但它们 combinatively 应用于40CrNi3MoV钢的效果仍不够充分。关于涉及多组分改性剂InSteel-7、磁场和振动的联合处理对均匀结构形成及其相关性能变化的影响的数据尤其有限。
本研究的目的是探讨包括使用InSteel-7对熔体进行改性、磁场处理和机械振动在内的复合处理对40CrNi3MoV钢的结构形成特征和性能特性的影响。特别关注了结构均匀性的评估,以及微观结构变化、显微硬度和钢材摩擦学行为之间的关系[23]。
**2. 材料与方法**
本研究的对象是40CrNi3MoV结构合金钢。根据GOST 4543-2016[24]标准,该钢的成分如下:0.40% C;0.12% Si,0.17% V,0.97% Cr,0.41% Mn,2.82% Ni,0.49% Mo,其余为Fe。研究中使用了复合纳米结构改性剂InSteel-7(俄罗斯车里雅宾斯克NPP Technology LTD公司生产,见表1)。
为了达到所需的颗粒尺寸,将改性剂在德国Retsch公司的Emax行星高速球磨机中研磨(见表1)。研磨在50 mL研磨罐中进行,使用6个直径为12 mm的钢球,以1500 rpm的速度连续研磨10分钟。球与粉末的质量比为约10:1,研磨在空气中进行。高研磨能量是通过冲击和摩擦机制共同实现的。使用俄罗斯莫斯科LabNauchPribor公司的FSX-6K光沉降仪确定了改性剂的分级组成。
熔化在配备现代化冷却系统UI-25P的实验室感应炉(MTPP公司,俄罗斯米亚斯)中进行。为了确保熔体的纯度并防止渗碳,使用了容量可达5 kg的刚玉-莫来石坩埚。熔化过程中的温度通过美国Everett市Fluke Process Instruments公司的Raytek Raynger 3i Plus精密红外测温仪进行非接触式监测,温度保持在1580–1620 °C范围内。
改性剂通过在线添加的方法在浇铸过程中直接加入熔体中。浇铸时的金属温度范围为1520 °C至1550 °C,改性剂的添加量在0.03 wt.%之间变化。
为了增强改性剂在结晶过程中对钢材结构的影响,采用了磁场和机械振动的联合处理。整个工艺流程如图2所示:(1) 合金熔化;(2) 在熔体中加入改性剂,同时施加磁场和机械振动;(3) 在铸模中均匀化。蓝色箭头表示工艺流程和熔体运动的方向;弯曲箭头表示磁场辅助的熔体循环;橙色/红色区域表示熔融金属区。熔体的磁场处理使用MD-E电磁铁在恒定磁场下进行,处理条件如下:
- 电磁铁绕组的 operating current:5.0 A;
- 磁极尖端之间的距离:200 mm;
- 磁场强度:90 A/cm。
虽然磁场在工业实践中的使用是一个重要参数,但本研究中未考虑其空间分布。
振动处理使用振荡频率为5 Hz(300 rpm)的机械平台进行。沿轴方向的位移幅度分别为Dx = 35 mm和Dy = 17.5 mm。
合金被浇铸在一次性砂土模具中:未经改性或处理的对照样品(样品编号1);加入改性剂的样品(样品编号2);同时加入改性剂和进行磁场处理的样品(样品编号3);同时加入改性剂和进行磁场及振动处理的样品(样品编号4)。然后对这些样品进行热处理,包括在850 °C的油中淬火,随后在600 °C的空气中回火。
实验合金的化学成分使用Olympus光谱仪和SPAS-05发射光谱仪(俄罗斯圣彼得堡Active Co. Ltd公司)进行测定,以确定碳含量。该合金的成分符合GOST 1497–2023 [25]标准中对40CrNi3MoV钢化学成分的要求。在本研究中,考察了在外部因素影响下的结构变化及改良效果,但没有考虑铸件/锭材内部的区域偏析现象。因此,取样位置选在样品的中心部分,以排除缩孔、气孔和底部偏析的影响(图3a)。从坯料中间切割出圆形截面的样品,使用Secotom-15精密切割机进行样品制备。所得样品的几何尺寸为? 20 mm × 10 mm(图3b)。图3. 取样示意图:(a) 原始铸件状态下的取样区域;(b) 处理后的截面。这些样品用于使用Emco-Test DuraScan 70自动硬度计(EMCO-TEST,Kuchl,奥地利)进行硬度测量,使用Magus V700/V700BD光学显微镜(MAGUS,中国,为PJSC Levenhuk,Tampa,FL,美国)进行金相分析,以及测定机械性能和摩擦学性能。每个硬度测量和微观结构参数都在三个不同位置进行测量,分别位于样品的中心和边缘。每个位置至少进行了三次测量,每个样品总共至少有9次测量结果,足以确认结果的可靠性。通过SEM-EDS映射得到的合金元素组成和分布见表2,平均值见表3。在分析结构均匀性时考虑了结果的变化。表2. 根据映射数据得出的合金元素的组成和分布。表3. SDAS参数及样品机械性能的检测结果。拉伸试验按照GOST 1497–2023 [25]标准,在室温下使用INSTRON 5982万能试验机(Instron,Norwood,MA,美国)进行。样品按照标准要求制备成标准圆柱形,具有圆形截面和减小的截面尺寸(图4)。几何参数使用精度至少为±0.01 mm的测量工具进行测量。载荷沿着样品轴线以恒定应变率施加,确保在标准规定的范围内均匀加载。图4. (a) 拉伸试验用标准样品;(b) 拉伸试验后的样品。金相样品的制备遵循Struers(Struers A/S,Ballerup,丹麦)的指南。样品的纵截面使用CitoPress-10压床(Struers A/S,Ballerup,丹麦)安装。最终使用Tegramin-25系统(Struers A/S,Ballerup,丹麦)进行研磨和抛光,直至达到镜面般的表面光洁度。样品用4%乙醇硝酸溶液腐蚀以便观察微观结构。使用JEOL JSM-7001F扫描电子显微镜(JEOL Ltd.,Akishima,东京,日本)进行微观结构观察,该显微镜配备了微分析系统。定量微观结构分析使用Thixomet Pro图像分析仪(Thixomet,圣彼得堡,俄罗斯)完成。摩擦学试验在Tribometer(CSM Instruments SA,Peseux,瑞士)上进行,采用“球盘”试验方案。试验在以下条件下进行:使用氧化铝球作为压头,因其具有高硬度和强度;压头直径为6 mm,施加载荷为2 N,线速度为5 cm/s,总行程为200 m。试验在22–25 °C的环境温度和40–50%的相对湿度下进行。为确保结果的可重复性,每个样品至少进行了三次重复试验。X射线相分析使用Empyrean X射线衍射仪(PANalytical,Almelo,荷兰)进行。数据采集使用PANalytical Data Collector软件(v. 5.3.0.62)完成,数据处理和相分析使用Malvern Panalytical HighScore Plus软件(v. 5.2)完成。使用的设备包括:- Siemens KFL-CU-2K Cu–2K X射线管(Siemens AG,Karlsruhe,德国),0.4 × 12 mm(铜阳极);- 位置敏感型LYNXEYE探测器(Bruker AXS,Karlsruhe,德国);- Soller狭缝;- 初级和次级X射线束发散系统(附加狭缝—0.6 cm);- 镍Kβ滤光片;- 抗散射屏(高度0.5 cm)。记录衍射图的条件如下:- 电压:30 kV;- 电流:10 mA;- 样品旋转:每分钟15转(以获得更全面的样品成分数据);- 扫描范围:20–80°;- 步长:0.02°;- 延迟时间:1 s。相鉴定使用Malvern Panalytical HighScore Plus软件(v. 5.2)自动完成,该软件考虑了背景信息并根据Rietveld方法校正了强度峰值。
3. 结果与讨论
3.1. 改性剂的粒度分析结果
改性剂的粒度组成通过自动光沉降分析法确定。粒度分析结果如图5所示。根据图5中的粒度分析结果,改性剂的颗粒组成主要为细分散型,大部分颗粒尺寸在1–2 μm范围内,局部有较大颗粒聚集在30–40 μm范围内。这种颗粒组成表明改性剂具有高度均匀性。改性剂的微小粒径和高分散性导致其比表面积较大,从而在结晶过程中与熔体的相互作用更加充分和有效。超细颗粒的高反应性确保了固态相快速形成更多晶核。
3.2. 原始微观结构与定量分析
在钢的自然结晶过程中形成了典型的树枝状结构。树枝状臂的不受控制生长导致了结构不均匀性、气孔和缺陷聚集区。根据现代理论,这些缺陷主要是由于结晶过程中熔体内的材料传输混乱和对流流动引起的。为了减少这些负面影响,有必要主动控制凝固过程中的熔体运动,从而有意地形成材料的原始结构[26,27]。使用Thixomet Pro图像分析仪(Thixomet,圣彼得堡,俄罗斯)获得的结果分析,能够定量评估复杂处理对40CrNi3MoV钢初始结晶的影响(图6)。图6. 所研究样品的微观结构,×100倍放大:(a) 样品1;(b) 样品2;(c) 样品3;(d) 样品4。原始样品1显示出典型的粗糙树枝状结构,具有明显的不均匀性,树枝状臂之间的间距范围较广,从33.0到73.9 μm不等,这表明结晶前沿的不稳定性及存在宏观偏析区。仅含改性剂的样品2中,树枝状臂的尺寸从43.8 μm减小到29.4 μm。样品3中引入改性剂并进行了处理后,结构明显细化,树枝状臂变得更为紧凑且碎片化,其特征尺寸稳定在25.7–35.0 μm范围内。样品4中观察到了最显著的均匀化效果,其中改性处理与外部物理场的共同作用使树枝状形态几乎完全转变为均匀、细分散的结构,树枝状单元的尺寸降至最小值,范围为23.8至27.9 μm,参数的分散度降至极小。样品4中树枝状参数的这种一致性表明改性剂和物理场的共同作用显著有效。物理场破坏了改性剂的聚集,使其均匀分布,并防止了晶间空间的液化。表3展示了SDAS(次级树枝状臂间距)数值,即次级树枝状臂之间的距离。数据分析表明,改性剂的引入和外部处理的应用提高了结构的细腻度:树枝状臂之间的距离减小,从而改善了结构的整体均匀性和细腻度[28,29,30]。
3.3. 相组成(XRD分析)
为了 clarify 和鉴定结构的相组成,进行了X射线相分析(图7)。图7. 样品1、3和4的衍射图比较分析。根据X射线相分析,所有样品均显示出明显的衍射峰,对应于α-Fe 2θ = 45°和65°,表明为基于铁的固溶体,具有体心立方(BCC)晶格(PDF 06-0696)。样品4的反射强度最高。样品4中主要衍射峰的展宽可能间接表明晶格缺陷密度的增加,也可能意味着由于结构细化而产生的微应力。需要注意的是,这些参数的定量评估需要额外的专门分析。在2θ ≈ 65°区域观察到衍射峰的叠加,这可以归因于该体系特有的碳化物相,如VC(PDF 65-8828)、Mo2C(PDF 35-0787)、Cr7C3(PDF 36-1482)和Cr23C6(PDF 35-0783)。相鉴定基于文献数据和衍射峰与ICDD数据库(PDF)的比较完成。X射线相分析结果与定量金相数据吻合良好。虽然所有样品的BCC基体相组成未发生变化,但样品4的峰宽略有减小,这可能表明结晶有序度提高,结构缺陷减少。可以假设,Thixomet Pro图像分析仪(Thixomet,圣彼得堡,俄罗斯)观察到的细分散树枝状结构与X射线峰的高强度相结合,证实了物理场和改性剂联合效应的有效性。这些联合效应有助于形成缺陷最小的晶体结构。因此,获得的数据表明需要详细的形态学分析,以便识别相分布特征,并对样品的微观结构进行表征。
3.4. 微观结构分析
使用扫描电子显微镜在同一放大倍数(×1000)下对钢材的微观结构进行了比较分析(图8)。这有助于明确形成的结构的形态特征,并评估相分布的性质。分析追踪了复杂处理条件对树枝状结构参数的影响,还揭示了结构组分的分布及其均匀性程度。图8. 所研究样品的微观结构比较分析:(a) 未经改性和处理;(b) 经过改性处理;(c) 经过改性处理和磁处理;(d) 经过改性处理和复杂处理。经过热处理(包括淬火和高温回火)后的40CrNi3MoV钢形成了典型的细密回火马氏体结构。值得注意的是,由于合金元素(Cr、V、Ni)的存在,钢材保持了较高的奥氏体稳定性,从而可以在油中淬火。淬火状态下,钢中形成马氏体,同时可能还含有少量在冷却过程中未发生转变的 retained austenite。然而,在本实验中未检测到 retained austenite,这表明钢材具有较高的淬透性[31,32,33]。随后在600 °C进行高温回火时,马氏体分解,形成回火索氏体,这是一种细分散的pearlite结构(α-固溶体 + 碳化物,主要是(Fe,Cr)3C)。此外,结构中还包含溶解在铁素体中的合金α固溶体,以及VC、Mo2C和Cr7C3类型的碳化物。在高温回火过程中,马氏体发生扩散分解,包括过渡碳化物的沉淀、随后转变为渗碳体以及碳化物颗粒的粗化。最终的结构状态为稳定的“铁素体 + 碳化物”体系。需要注意的是,40CrNi3MoV钢本身具有细小的晶粒结构,这一特点在回火后的最终显微组织中得到了体现。通过使用含有稀土元素、碱土金属和TiC的复合改性剂进行改性处理,可以进一步提高材料的晶粒细度。TiC以及稀土元素的引入,尤其是以纳米颗粒形式存在时,能够通过增加结晶中心的数量并抑制加热过程中的晶粒长大来促进奥氏体晶粒的细化。在这样的条件下,淬火后可以获得更加细小的马氏体结构,而随后的回火处理则形成分布均匀的渗碳体。从常规显微结构分析转向能量色散X射线光谱(EDS)映射技术,使得能够确定局部区域的元素组成,并评估材料的化学均匀性。这种方法有助于验证检测到的颗粒的来源,同时判断这些颗粒是由于改性剂成分的定向作用还是局部微观偏析造成的。
图9和表2展示了研究样品的元素分布图及定量化学成分分析结果。图中显示,所有样品的化学成分基本符合40CrNi3MoV钢的合金体系。尽管所有样品的化学组成几乎没有变化,仍符合GOST标准规定的成分,但需要注意的是样品4中的硫含量略低于其他样品。这一积极结果可以归因于改性剂的作用,因为改性剂中包含的Ca和Ba具有较低的蒸气压,这降低了它们与熔体的相互作用,从而减少了金属中的硫含量。EDS分析表明合金元素在基体中的分布均匀,说明化学微观偏析程度有所减轻。
10微米尺度下的显微映射进一步分析了元素分布情况,发现改性剂成分并未形成大的局部聚集,而是均匀分散在树枝晶结构中。这种化学均匀性为强化相的均匀形成创造了有利条件,增强了材料的结构稳定性。数据显示,复合改性处理显著降低了材料的化学不均匀性,并促进了更加均匀的微观结构的形成,为提升材料的使用性能奠定了结构基础。
为了验证观察到的结构变化对力学性能的影响,进行了硬度测试。结果表明,随着处理条件的不同,样品的硬度值也呈现出一定的变化趋势(见表3)。复合处理显著提升了材料的力学性能:硬度从390 HV增加到510 HV,抗拉强度从1150 MPa增加到1320 MPa。这种性能提升主要归因于结构细度的提高——树枝晶形态的细化、次级枝晶臂间距的减小(SDAS的降低)、结构均匀性的改善以及微观偏析的减少。磁场和振动处理进一步促进了改性颗粒的均匀分布和额外结晶中心的形成,晶粒的细化以及晶界范围的扩大限制了位错的运动,从而使材料硬度增加。
材料的性能不仅取决于其强度特性,还与摩擦行为有关。因此,下一步研究将进行摩擦学评估,以探讨材料微观结构与摩擦过程中表面损伤之间的关系。
磨损测试采用了“球-盘”方案,在高温摩擦仪上进行了一系列实验,比较了参考样品(样品1)以及经过Insteel-7改性并受到外部影响的样品(样品3和样品4)的摩擦性能。分析表明,硬度变化和表层结构的变化显著影响了材料的摩擦行为。图10和图11分别展示了测试后的磨损痕迹和表面轮廓的三维图像,以及表面粗糙度值。参考样品1的3D分析显示,压头穿透深度为5.16 μm,表面粗糙度为2.13 μm(Ra),磨损模式较为可控。样品3经过改性处理后,压头穿透深度增至3.20 μm,表明发生了强烈的塑性变形,表面层在受压下表现出一定的“流动性”。样品4经过复合处理后,表面形成了细致的微观纹理,粗糙度降至0.20 μm,磨损痕迹深度仅为0.87 μm,几乎是参考样品的六分之一。尽管表面整体光滑度较高,但其Rq值(0.28 μm)仍表明表面质量良好,无明显磨损缺陷。
样品4的优异耐磨性能是复合处理的综合效果:纳米改性剂在磁场和振动作用下均匀分布,有效阻碍了位错的运动和晶粒长大,形成了均匀的细小晶粒结构,消除了结构不均匀性,提高了材料的 cohesion(内聚力)并稳定了接触区域,减少了塑性变形。这种综合治理方法显著提升了材料的耐磨性。
综上所述,40CrNi3MoV铸钢的初始显微结构具有粗大的树枝晶和明显的形态不均匀性,导致表面粗糙度和磨损痕迹深度较大。复合改性剂InSteel-7与磁场处理的结合显著细化了树枝晶结构,结晶前沿更加稳定,晶粒轴间距平均减少了40%以上,硬度分布也更加均匀。复合处理还显著提升了材料的摩擦学性能。最显著的变化发生在同时应用了改性剂、磁场和机械振动的条件下,晶粒轴间距减少了46%,表面层结构更加均匀,枝晶间液化现象得到抑制。元素分析证实了改性成分的均匀分布,硫含量降至0.02%,表明熔体的纯度有所提高。这种综合治理改善了材料的力学性能,不仅提高了显微硬度,还降低了硬度分布的波动性,体现了结构的稳定化。摩擦学测试表明,与基材和经过改性处理的样品相比,磨损痕迹的粗糙度和深度均有显著降低,最大磨损深度分别降低了约73%和80%,表明形成了稳定的表面层和摩擦模式。
综上所述,熔体的复合改性结合外部物理场的作用是控制40CrNi3MoV钢结晶过程和实现结构均匀化的有效方法。这种方法有望应用于关键铸件部件的生产,从而提升材料的摩擦学性能。
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