低合金高强度双相耐磨钢热处理工艺研究

采用光学显微镜、电子显微镜和万能力学试验机对热处理后的低合金高强度双相耐磨钢试样进行组织观察和力学性能测试.结果表明,水淬后的试样微观组织为贝氏体-马氏体双相组织;250 ℃回火后的试样微观组织为回火马氏体和贝氏体;450 ℃和600 ℃回火后的试样微观组织分别为回火马氏体和贝氏体.水淬250 ℃回火后的试样具有最佳强度和塑性配比,其抗拉强度和屈服强度分别为1 491.4 MPa和1 264.6 MPa,HRC硬度为43,延伸率为9.42%.     

淬火介质对耐磨铸钢组织和性能的影响

分别研究了以水和机油作为淬火介质的42CrMo钢和双相耐磨钢淬火+回火后的显微组织和性能.确定了双相耐磨钢和42CrMo钢的最佳热处理工艺及性能.结果表明:双相耐磨钢经水淬和油淬回火后的显微组织均为板条马氏体+针状贝氏体+碳化物;42CrMo钢经水淬和油淬回火后的显微组织分别为回火马氏体+残余奥氏体和回火马氏体+铁素体+贝氏体.经过480h的低应力磨料磨损实验发现,水淬+280℃回火处理的42CrMo钢耐磨性能最好,其相对耐磨性可达高锰钢的1.558倍.     

钛微合金化新型模具钢成分设计及组织性能分析

应用JMatPro软件对添加不同质量分数Ti的H13钢进行模拟计算,根据计算结果设计含不同质量分数Ti的新型模具钢,分析含不同质量分数Ti的H13钢热处理后的力学性能及微观组织。研究结果表明:添加Ti质量分数小于0.600%较为合理。试验范围内含微量Ti的H13钢淬回火后室温抗拉强度、硬度和塑性,随着Ti质量分数的增加先增加后减小。当Ti质量分数为0.127%时,性能达到最佳,室温抗拉强度和硬度分别达到最高值1 788 MPa和51.5HRC,较不添加Ti的H13钢分别提高264 MPa和3.7HRC,断面收缩率由35.0%提升到47.0%。Ti质量分数分别为0%、0.044%和0.127%的H13钢淬回火组织为回火索氏体和回火屈氏体混合组织,Ti质量分数为0.325%和0.536%的H13钢淬回火组织为回火索氏体。     

淬火方式对高硼合金组织及力学性能的影响

为获得性能较优的马氏体基体同时避免过大残余应力的形成,研究了淬火方式对高硼合金组织、力学性能及残余应力的影响。采用空冷和油冷两种淬火方式调控合金基体组织和残余应力,进而分析了合金在不同淬火方式下的力学性能和残余应力的变化规律。实验结果表明:热处理后,基体由珠光体转变为马氏体,进而促使合金宏观硬度从铸态下的HRC42.73提高至空冷下的HRC55.31和油冷下的HRC57.18,增幅分别为29.44%和33.82%,同时合金中残余应力从铸态下的-307.66MPa增至空冷下的-407.35MPa和油冷下的-462.21MPa。与油冷方式相比,空冷方式下合金宏观硬度虽略有降低,但形成的残余应力较小,进而降低了合金的淬裂倾向。综上所述,在空冷方式下,高硼合金既可获得较优的力学性能又可避免过大残余应力形成,显示出更优的性价比和应用前景。     

微观组织对车轮钢力学性能和磨损性能的影响研究

车轮钢和轨道钢的微观组织和力学性能对高铁运行的安全性和服役寿命具有决定性影响。该工作采用淬回火和淬火雾冷两种热处理制度制备了具有等轴状铁素体和粒状渗碳体的回火索氏体车轮钢和片状渗碳体分布在铁素体中的索氏体车轮钢。通过优化热处理制度,两种钢的晶粒均在7级,属于细晶组织。对两种组织的钢进行伸试验,两种钢的拉伸强度大于900 Mpa,延伸率大于15%;由于淬回火车轮钢中颗粒渗碳体的弥散强化作用,其强度比淬火雾冷的车轮钢更高。夏比冲击试验表明,在室温下淬火雾冷的车轮钢冲击吸收功高于淬回火车轮钢,但随着冲击温度的降低,淬火雾冷的车轮钢冲击功幅度下降幅,而淬回火钢一直到-20℃韧性几乎不降低。模拟高铁载荷和时速500 km运行下轮轨接触频率,将两种钢与相同轨道钢配副做滚动接触疲劳试验。结果表明:淬回火车轮钢的疲劳寿命更长,裂纹的萌生主要发生在试样的表面和亚表面夹杂物或应力集中处,在表面萌生的裂纹一般会沿一定的角度向内部扩展,然后沿平行于试样表面进行扩展,最后从试样上撕裂下来。裂纹扩展一般沿着夹杂物与基体界面进行;当夹杂物阻碍裂纹前进时,裂纹会绕过夹杂继续扩展。在摩擦之后,车轮轨与轨道钢的硬度都有1~2HRC的硬度下降,组织成分由于发生了再结晶及塑性变形下,条带状碳化物被碾碎等因素,使其与原始组织有了很大的不同。在硬度为34HRC左右时有最好的抗摩擦性能。     

DQ-T工艺对12MnNiVR钢组织和力学性能的影响

研究了轧后在线淬火+离线回火(DQ-T)对12MnNiVR容器钢显微组织及力学性能的影响.结果表明,在线淬火至300℃获得的组织以条状贝氏体为主,淬火至30℃的组织为马氏体加贝氏体.经离线回火,原始带状下贝氏体为回火索氏体替代,同时析出大量微小FexC粒子.在630~710℃区间,随着回火温度的升高,屈服强度和硬度急速降低,而低温韧性明显提升.回火时间增加,强度下降,韧性增强.在最佳DQ-T工艺条件下:容器钢的ReH为660MPa,Rm为700MPa,A为19.4%,Akv(-20℃)为104 J.     

水冷铜模铸造Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

采用中频感应炉熔炼、水冷铜模冷却的方法制备Fe3A1合金.利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜及力学性能测试对铸态及热处理后合金的组织、力学性能和冲击断裂行为进行研究.结果表明:合金的铸态组织为等轴晶,晶粒尺寸大小不均;合金经1 000℃、15 h均匀化退火+炉冷+600℃、1 h中温回火+油淬热处理后,晶界得到细化,晶内和晶界上析出弥散分布的第二相,晶粒尺寸明显长大;热处理后合金的σb提高73 MPa,硬度由铸态时的22.3 HRC提高到了26.2 HRC,但合金的冲击韧性有所下降;铸态时合金的断裂方式主要以沿晶断裂为主,热处理后合金断口呈沿晶+穿晶的混合型断裂特征.     

淬火回火工艺对高碳热磨片显微组织及耐磨性的影响

为了解决热磨片服役过程中出现的磨损失效问题,对高碳热磨片在淬火回火过程中的显微组织变化及耐磨性进行了研究。以高铬高碳铸铁为研究对象,利用金相显微镜、X射线衍射仪、硬度计、磨损试验机等对经过热处理后的样品进行组织观察和性能测试。实验结果表明：样品原始组织由初生(Cr,Fe)₇C₃、共晶(Cr,Fe)₇C₃、马氏体及奥氏体组成;低温回火时,碳化物变化不明显,基体为回火马氏体+奥氏体;随着回火温度的升高,碳化物逐渐增加,回火马氏体逐渐减少;当温度超过450 ℃时,回火马氏体消失,基体组织转变为铁素体+奥氏体;硬度随回火温度的升高呈现先略微减小、然后增大再减小的趋势,在450 ℃时硬度最高,为63.4HRC;与铸态相比,均匀分布的碳化物耐磨性提高了2.53倍。研究淬火回火工艺对高碳热磨片显微组织及耐磨性的影响,为提高高碳热磨片的耐磨性、延长其使用寿命提供了理论依据。     

42CrMo钢混合组织与单一回火索氏体组织接触疲劳性能的研究

研究了42CrMo 钢得到混合组织(M+B+P_细+F)的热处理工艺及在相同硬度条件下混合组织与单一回火索氏体组织的接触疲劳性能。结果表明,混合组织的接触疲劳寿命(N_o、N_f)高于单一回火索氏体组织。     

弹簧钢50CrVA复相组织强韧化机制的研究

以汽车用弹簧钢50CrVA为研究对象,通过等温淬火 低温回火热处理工艺获得适当比例的回火马氏体和下贝氏体的复合组织,并在此基础上比较复相组织和回火屈氏体对弹簧钢50CrVA强韧性的影响.试验结果表明:在弹簧要求的HRC硬度在50~54范围内,在910℃保温30 min 360℃等温20 min淬火 300℃保温60 m in回火工艺得到复相组织的强韧性最好.     

热处理工艺对T8钢显微组织及硬度的影响

T8钢由于含碳量高,过剩碳化物极多,塑性和韧性差,若热处理工艺不合适,使材料在服役早期出现开裂和破碎的现象。通过SEM,OPM及XRD等试验方法,研究了T8钢组织和性能随球化退火时间、淬火温度及回火温度的变化。结果表明：T8钢在600℃球化退火2 h后,原始组织中的碳化物即可获得充分球化,以粒状形式细小均匀地分布在基体中,延长退火时间不显著改变碳化物的球化效果;试样经（770±10）℃保温,6 min油淬后,获得的隐晶马氏体组织硬度最高;试样经180~210℃回火1 h空冷后,消除了淬火过程中产生的残余应力,最终获得有球状碳化物均匀分布的隐晶马氏体组织,回火试样硬度较淬火态略有下降。     

热处理工艺对含钒ER70S-6钢马氏体含量的影响

为研究含钒ER70S-6钢在不同热处理条件下获得的双相钢组织中马氏体含量的变化,采用熔炼、浇铸和锻造的方式分别制备了含钒量为0,0.01%,0.02%,0.04%的ER70S-6钢,再将每种钢分别加热到700,750,800,870℃,保温后,分别采用空冷、油淬和水淬的方式进行处理,观察分析热处理后各种ER70S-6钢金相组织的变化。结果表明:在同等热处理条件下,马氏体含量随含钒量的增加而略微降低,其γ/α+γ相变点约为750℃;当含钒量相等时,空冷获得的马氏体含量最少,水淬获得的马氏体含量最多;热处理温度对马氏体的转变有明显影响。     

石油套管淬火过程中残余应力场的数值模拟

为降低P110级石油套管淬火冷却过程中的内应力,提出"水淬-空冷-水淬"的优化冷却方式,并利用有限元方法对冷却过程中温度、应力场的变化规律和分布状态进行了模拟.模拟结果表明:冷却至7.5s出水时,横截面上最大温差为104℃,空冷结束时断面温度均匀;再次水冷的最大温差为80℃,与7.5s时相比,温差降低了24℃.对于应力,在最初的水冷阶段,从开始到2.5s,切向应力增大,2.5～5.5s,切向应力降低,冷却至5.5s时发生组织转变,此后热应力和组织应力共存,切向应力随冷却进行迅速升高,并在7.5s时达到最大,为563MPa;出水空冷阶段,热应力减小,组织应力消失,13s空冷结束时切向应力分布较均匀,为-11～27MPa;再次入水冷却至13.6s,切向应力再次达到最大,为451MPa,比7.5s时的563MPa降低了112MPa,达到了优化冷却工艺的目的.     

深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响

采用金相显微镜、扫描电镜及硬度仪,研究了-196℃深冷处理与常规热处理工艺组合对M42高速钢微观组织及硬度的影响,所采用的组合工艺包括:淬火+深冷处理,淬火+深冷处理+回火,淬火+回火+深冷处理.结果表明:淬火后深冷处理24h的工艺能明显细化晶粒,提高M42高速钢的硬度,促进残余奥氏体向马氏体转变及碳化物析出并弥散分布,并改变了马氏体的形态.在回火前对M42钢进行深冷处理可降低二次硬化回火温度,峰值温度由525℃降至450℃,硬度值为998.2HV,较未深冷处理提高了5.0%.回火后深冷处理工艺对M42高速钢组织及硬度的影响不明显.     

淬火低碳钢硬度、残余应力和微观组织间的关系

为探索硬度法测量残余应力技术,基于金属材料硬度与残余应力、微观组织的相关性,针对45钢Φ150 mm×150 mm淬火试件,采用剥层法测试试样内部硬度、残余应力,观察微观金相,建立硬度和残余应力间的定量关系;并从微观角度分析了三者间的相关性机理。研究结果表明,残余应力大小和马氏体转变充分程度有关;马氏体转变越充分,残余应力压应力值越高。硬度和相的种类有关,马氏体相的硬度最高,混合组织硬度相比之下有所下降,内部珠光体+铁素体硬度维持在HRC20左右基本不变。等效残余应力和硬度变化量之间符合良好的幂函数关系。为硬度评价残余应力技术的实现提供了一个参考研究途径。     

ZG0Cr13Ni5Mo不锈钢马氏体相变塑性的实验研究及应用

为预测铸件热处理过程中的应力和变形,采用Gleeble热模拟实验机,对单轴应力作用下ZG0Cr13Ni5Mo马氏体相变的相变塑性进行了研究。通过制定不同的加热和加载方案,在试样径向应变中,分离出了相变塑性应变,采用Greenwood-Johnson模型得到了该种材料的相变塑性系数。将所得参数用于三峡水轮机叶片热处理过程的热应力数值模拟,发现叶片热处理变形主要发生在正火过程的冷却阶段,在回火过程中产生的变形很小。研究表明:相变塑性是铸件热处理过程应力和变形的重要影响因素。     

耐冲击工具钢5Cr8MoVSi热处理过程中组织结构的变化

对5Cr8MoVSi钢热处理工艺研究表明，经840℃退火，碳化物类型以M23C6为主，并有少量的MC和M7C3.淬火组织中剩余碳化物以MC和M7C3为主，M23C6型碳化物在淬火加热时大部分溶解．该钢随淬火加热温度升高，淬火马氏体由板条状和针状马氏体混合组织过渡到以板条状马氏体为主．在沉淀硬化的回火温度(485℃)下，淬火针状马氏体仍显示出原马氏体针；而淬火板条状马氏体的板条状方向性几乎被完全切断，显微组织呈均匀化．该钢在1000～1050℃淬火时，残余奥氏体量为10．7％～12．3％，经485℃一次回火时，残余奥氏体量减少不大，因此，应进行二次或三次回火．淬回火HRC硬度最高为58～60．     

淬火介质对稀土低合金铸钢组织及性能的影响

对稀土低合金铸钢材料采用水淬存在开裂、油淬存在成本高等问题,通过实验研制了一种介于水和油之间且性能稳定、配制简单、价格低廉的淬火介质。结果表明,对稀土低合金铸钢材料,用聚乙烯醇溶液为淬火介质,得到了板条马氏体＋针状马氏体＋残余奥氏体,材料的平均硬度为55.7HRC,耐磨性最好,可以代替淬火油。该介质安全实用,生产成本低,使试件耐磨性良好。     

热处理工艺对NM600耐磨钢板组织性能的影响

为了提高NM600耐磨钢应用于恶劣工况下的耐磨性能,通过正交试验研究各热处理参数,包括淬火温度、淬火保温时间、回火温度、回火保温时间等,对于试验钢组织性能的影响。结果表明,回火温度是抗拉强度、屈服强度、冲击功、布氏硬度最主要的影响因素。随着回火温度升高,伸长率先小幅上升再缓慢下降,抗拉强度、屈服强度、冲击功和布氏硬度均呈下降趋势。试验钢热处理后的微观组织主要是板条马氏体、还有少量的残余奥氏体和碳化物。确定了最佳热处理工艺为:在860℃淬火保温30 min,200℃回火保温60 min。所获得的最优工艺性能为:抗拉强度1 956.2 MPa、屈服强度1 566.7 MPa、伸长率12.7%、-20℃冲击功19.2 J、布氏硬度576.5 HB。     

淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.