固体粉末法渗覆氮化钛和碳化钛

用含钛和氮的化合物作渗剂，采用化学热处理方法，对20钢、45钢及W18Cr4V钢分别加热到850～950℃，保温6～8h，可以在试样表面得到TiN-TiC化合物层，层深0.3～2.2μm，显微硬度1894～1991HV，试验结果表明，在同一保温时间情况下，化合物层随加热温度升高而加深，在同一加热温度情况下，化合物层随保温时间延长而变厚。     

超高强度硼钢38MnB5的热冲压工艺研究

利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜、万能拉伸试验机对2.2 mm厚的38Mn B5钢在不同加热温度和不同保温时间工艺参数下,对微观组织、原始奥氏体晶粒粒径和力学性能进行研究,制定出最佳的热冲压工艺参数。研究结果表明:当保温时间一定时,随着加热温度的升高试样抗拉强度逐渐增强,在950℃时达到峰值,随着温度继续升高,抗拉强度降低;当加热温度一定时,随着保温时间的加长,原始奥氏体晶粒不断长大,试样抗拉强度随时间增加而增加,在10 min时达到峰值,保温时间继续加长,抗拉强度降低;38Mn B5钢在加热温度为950℃和保温时间为10 min的工艺参数下,得到最佳力学性能。抗拉强度达到2 061 MPa,屈服强度达到1 421 MPa,断后伸长率为7%。     

机车车轮用钢奥氏体晶粒的长大行为

采用金相显微镜和截距法,对不同加热温度和保温时间下机车车轮用钢的奥氏体晶粒长大行为进行研究,分析加热温度和保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响,应用简单动力学模型对奥氏体晶粒的长大过程进行分析,同时研究钢中第二相粒子变化对奥氏体晶粒长大的影响.随着加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸明显增加,加热温度对晶粒的长大影响更明显.奥氏体晶粒长大的动力学时间指数随着温度升高而增加且其值均接近理论值0.5;奥氏体晶粒长大和钢中第二相粒子AlN体积分数和尺寸的变化呈明显的相关性.     

新型低碳Cr-Mo系合金钢淬火态的金相组织研究

对新型低碳Cr-Mo系合金钢轧态试样采用不同淬火工艺进行热处理,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜研究了淬火工艺对试验钢显微组织的影响规律.结果表明:随淬火加热温度的升高以及保温时间的延长,金相组织发生粗化.最佳的淬火工艺为:加热到920 ℃保温30 min后水淬,得到的组织为低碳马氏体,且均匀、细小,晶粒度达到8.5级以上,可获得的优异强韧性.     

热处理工艺对GCr15钢残余奥氏体的影响

本文研究了热处理工艺对GCr15钢残余奥氏体的影响．实验结果表明，钢中残余奥氏作量随加热温度的升高，保温时间的延长而增加，随冷却速度的加快而减少．本文就工艺参数对残余奥氏体量及硬度的影响规律进行了分析讨论．     

回火工艺参数对DP600热轧双相钢组织和性能的影响

采用低温回火实验模拟热轧双相钢实际生产过程中卷取后的冷却过程, 分析回火温度与保温时间对 0.09C-0.1Si-1.3Mn-0.5Cr-0.05P热轧双相钢组织及力学性能的影响.结果表明,回火过程中主要是碳原子通过扩散影响铁素体与马氏体中的微结构,从而对其组织和力学性能产生影响;200 ℃回火后双相钢基本保持原有的组织与性能,230℃以上随回火温度升高和保温时间延长,马氏体分解逐渐明显,铁素体中碳原子钉扎可动位错造成屈服现象的发生;在230~250℃温度范围回火时,保温时间的延长较温升对回火程度的影响更加明显.     

淬火介质与淬火加热保温时间对45钢硬度及组织的影响

对45钢热处理试样进行不同淬火介质和不同淬火加热温度的热处理,测试其硬度并采用金相显微镜分析其金相组织．实验结果表明,水淬后试样硬度值较高,淬火效果好;淬火加热保温时间10rain热处理后晶粒较小,淬火加热保温时间30min淬透性较高．     

核电用SA508-3钢的奥氏体晶粒生长过程模拟

将核电用SA508-3钢试样分别在温度900~1 250°C下加热0~300min进行奥氏体化热处理,测量处理后的奥氏体晶粒直径,对奥氏体晶粒的生长规律进行研究,同时,通过回归实验数据建立了描述晶粒生长过程的动力学模型.结果表明:奥氏体晶粒直径随加热温度升高而呈现出抛物线形状的变化特征;随着保温时间的延长,其变化规律趋近于双曲线形状;当加热温度为900~1 050°C时,奥氏体晶粒的生长速度较慢;当加热温度在1 050~1 250°C时,奥氏体晶粒的生长速度显著增大;所建数学模型的计算值与实验结果较吻合,能够反映不同温度下的晶粒生长规律.     

DP590级双相钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变保温温度和保温时间研究了DP590级双相钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨了加热速率对各温度下初始晶粒尺寸的影响规律.初始晶粒尺寸随着加热速率增加而不断降低,并最终趋于定值;奥氏体晶粒尺寸随保温时间的延长不断增大并最终趋于不变.采用Sellars晶粒长大模型对实验数据进行拟合,为避免处理方法不同造成的处理结果偏差,提出了一种新的实验数据处理方法,并建立了双相钢初始晶粒尺寸模型和晶粒长大模型.所得模型参数更加合理可靠,计算结果与实验结果吻合很好.     

超超临界机组叶片钢KT5331晶粒长大行为

通过在不同温度下等温奥氏体化,研究KT5331钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨析出相对奥氏体晶粒长大行为的影响机理. 研究表明,KT5331钢奥氏体晶粒长大可分为三个阶段:1075℃以下,由于含W和Nb的析出相钉扎作用,晶粒长大缓慢;1075℃以上,含W和Nb的析出相溶解,钉扎作用减弱,随加热温度和保温时间延长晶粒迅速长大;1225℃及以上,δ铁素体析出,晶粒尺寸随加热温度升高而急剧减小. 通过拟合分别得到晶粒粗化温度以下( 950~1075℃)和晶粒粗化温度以上(1100~1200℃)的晶粒长大模型.     

Physical and Numerical Simulation for Inner Crack Healing in Metals

The research purpose on the healing of inner crack in metallic materials is to provide an effective approach for improving their properties and prolonging their lifetime. The crack healing process of 20MnMo steel with inner pre-crack was analyzed. It was found that all inner cracks could be healed in different degree. There were very fine ferrite grains in healing region. The micro-crack healing process in single crystal of BBC-Fe was simulated by the molecule dynamics method, which showed that the critical temperature of crack healing in BBC-Fe is 673K. There were micro-voids, dislocations and twins left after crack healing.     

金属材料内部裂纹高温愈合实验研究

给出对纯铜和４５号及８０号优质碳素钢;人部裂纹高温愈合处理的一些实验结果,研究表明：内部裂纹愈合过程中存在比较强烈的原子扩散迁移行为,钢中Ｆｅ原子更易于向裂纹愈合区扩散迁移;较长裂纹段的愈合可能依赖于一种分隔愈合机制。     

Effect of gradient temperature rolling process on promoting crack healing in Q500 heavy plates

To ensure the quality of heavy plate products as determined by ultrasonic inspection, it is necessary to effectively control defects such as cracks and shrinkage cavities in heavy plates. Generally, some defects such as large size cracks exist due to insufficient deformation in the center of traditionally rolled plates. Compared with the traditional rolling process, gradient temperature rolling(GTR) process can effectively increase deformation inside heavy plates. In this study, the effect of GTR on crack healing was analyzed through a comparison experiment with the uniform temperature rolling(UTR). The results show that the GTR process could increase the plastic strain inside the heavy plate and effectively promote the healing process of the preset cracks. The degrees of crack healing at the center and quarter thickness position of the steel plate via GTR were greater than twice those of the plate via UTR. The GTR process can significantly reduce the internal defects of heavy plates and improve the defect detection level of heavy plate products. Also, The GTR process results in the formation of new crystal grains in the crack region, which is crucial to crack healing.     

轧件内部裂纹的模拟实验方法与愈合行为

提出一种预置轧件内部裂纹的模拟实验新方法,即钻孔填充法,将其用于普碳钢中厚板内部裂纹的预置,并对其愈合行为进行轧制实验研究.研究了位于轧件中心、厚度方向三分之一处等位置的裂纹愈合情况.实验结果表明,压下率达到50%以上、开轧温度在1100℃时,内部裂纹可完全愈合;且位于轧件厚向中心位置裂纹的愈合程度好于其他位置,采用缓冷方式时裂纹的愈合程度好于空冷.对轧制过程中裂纹愈合的机理进行了分析,认为在轧制变形条件下,压应力状态为裂纹愈合提供了静力学条件,塑性变形过程中大量原子的定向运动,为裂纹愈合提供了物质补给条件,裂纹两侧的金属原子更容易找到新的平衡位置,形成统一的晶格点阵,从而实现裂纹愈合.     

低碳钢内裂纹热愈合时的耗散结构

为研究钢内裂纹愈合机理,对经过热愈合处理的稀土Q235钻孔压缩试样的组织进行了光学显微镜和SEM电镜观察与分析.结果表明,低碳钢在热愈合过程中产生了两类耗散结构特征:基体中片状珠光体的溶解;裂纹愈合区组织的形成.分析认为,含内裂纹的低碳钢是远离平衡态的开放系统,热愈合过程中存在着反应扩散非线性基本条件,存在浓度起伏、结构起伏、能量起伏等涨落因素,因此导致了材料内部有序耗散结构的产生.     

材料内部裂纹自修复中组织生长机制

为探索高温塑性变形过程中裂纹修复规律 ,采用高温物理模拟方法研究了 2 0 Mn Mo材料内部孔隙性裂纹的自修复过程。实验中发现在裂纹修复过程中普遍存在着缺陷自由面上组织生长现象 ,该现象解释了自修复消除孔隙的原因 ,证实了裂纹修复的再结晶机制。研究结果对揭示裂纹演化和修复机理具有重要意义 ,在实际生产中能够作为修复裂纹的指导原则。该成果对于控制塑性加工中缺陷的变化过程具有重要的理论意义和实用价值     

Molecular dynamics simulation of microcrack healing in aluminium

The molecular dynamics method is used to simulate microcrack healing during heating or under compressive stress. A center microcrack in an Al crystal could be sealed under a critical compressive stress or by heating it over a critical temperature. During microcrack healing, dislocation and vacancy are generated and moved, and sometimes twin appears. The critical temperature necessary for microcrack healing depends upon the orientation of the crack plane. For example, the critical temperature of the crack along the ( 111 ) plane is the lowest. When there are pre-existing dislocations around the microcrack, the critical temperature necessary for microcrack healing will decrease. The energy condition for crack healing is б2π a ( 1-v2 ) / E + UT/ A ≥ 2 γ + γp, where б is the applied compressive stress, a the length of the crack, γ the Poisson' s ratio, E the Young' s modulus, UT heat energy driving crack healing, A the area of the crack, γ the surface energy, and γp the plastic deformation work. Pre-existing dislocations can reduce γp.     

钢结构构件抗断裂分析理论与实用方法研究

结构钢材的韧性随温度降低而下降,其破坏形态也由塑性屈服向脆性断裂转变,构件的承载力也由强度控制变为材料的韧性控制.本文以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标试验研究了钢结构低温断裂行为,并提出了基于CTOD指标的钢结构防脆断设计方法.研究表明,该方法以考虑裂纹扩展而提高部分的最大承载能力作为构件的承载力,引入了温度和厚度对钢材断裂韧性的影响,通过裂纹扩展量的参数使设计方法与试验结果相吻合.     

高碳高铬模具钢的开裂与强韧化

本文以Cr12MoV钢为例研究了高碳高铬模具钢的静弯断裂和含裂纹体条件下的开裂行为;探索了钢的强化和韧化机理。研究发现,此类钢裂纹的萌生一般起始于粗大碳化物的解理,而完成于解理裂纹向钢基体中的延伸。粗大碳化物的解理开裂发生于钢的弹性应变极限状态。基体塑性对其无明显影响,但是却强烈影响碳化物解理开裂后裂纹向钢基体中的延伸。钢中裂纹的扩展属于复杂准解理类型,它不仅与钢基体的塑性程度有关,而且还与钢中碳化物的分布、大小和间距以及裂纹面附近残余奥氏体的应变诱发相变有关。研究认为,此类钢的强化受控于裂纹萌生的阻力,而钢的韧化则取决于裂纹的扩展特征。     

脉冲电流下对AL6061合金进行熔孔止裂与愈合的仿真研究

Al6061铝合金常应用于航空航天领域蒙皮制造,因其中等硬度与低强度的弱点,在承受复杂载荷时容易出现微裂纹,进而影响服役安全可靠性。脉冲电流是一种极速、非平衡的金属材料微小裂纹修复工艺,可以克服该材料不易焊接修复的短板。本文在既有的实验基础上建立单边预制裂纹缺口模型,采用有限元仿真手段,进行了热-电-力三场耦合数值模拟,计算不同参数下裂纹区域的电场、温度场和应力场分布。使用“生死单元”法模拟止裂熔孔的产生,并获得了不同几何、物理参数下止裂熔孔尺寸变化的规律。结果表明：焦耳热形成的止裂熔孔降低裂尖的集中应力,抑制裂纹扩展,裂纹区域高温区与基体常温区形成温度梯度相互约束产生巨大的热压应力促使裂纹宽度减小,进而直至愈合;初始熔孔尺寸与裂纹长度成正比、与板厚成反比,最佳尺寸直径为0.1mm以内;电流值和电流加载时间均能控制熔孔生长,电流值一定时,当时间达到0.12s形成的熔孔尺寸超出最佳止裂尺寸范围。研究成果为特定金属材料的裂纹止裂与愈合提供了机理参考和仿真方法。