40SiMnV非调质钢强韧性的研究

本文研究了热加工工艺对40SiMnV非调质钢的金相组织、常规力学性能、断裂韧性、疲劳特性等机械性能的影响。研究表明,这种非调质钢具有与40Gr调质态相近的强度、缺口疲劳极限及小能量多冲抗力,但韧性指标较低。非调质钢的强韧性取决于金相组织中珠光体与先共析铁素体的相对含量、先共析铁素体的晶粒大小及沉淀硬化能力。先共析铁素体的组织参数受原奥氏体晶粒直径、冷却速度及热加工方式(轧制、锻造、正火)的控制。通过回归分析,建立了机械性能与微观组织参数间的数学模型。对非调质铜的性能特点及应用前景进行了讨论,并提出了获得良好的综合机械性能的热加工工艺优化原则。     

模锻变形对曲轴用非调质钢1538 MV显微组织的影响

影响曲轴锻后组织的主要因素有变形量、终锻温度、金属流动及锻后冷却.本文采用数值模拟的方法研究了曲轴用非调质钢1538MV的锻造过程,并对轧材原料和曲轴成品的显微组织进行了分析,探讨了模锻变形对曲轴显微组织的影响.研究结果表明,曲轴较高的锻造温度和较小的变形量使得曲轴的锻后组织较轧材有所粗化.曲轴变形过程中的温度和应变分布不均导致了曲轴组织的不均匀.曲轴的铁素体含量和珠光体片层间距都低于轧材,且部分位置出现了贝氏体组织,这说明曲轴锻后的相变区冷速过快,应当进一步优化曲轴锻后冷却制度.另外,曲轴锻造过程中的偏析区金属流动对曲轴的锻后组织产生了明显的影响,也是造成贝氏体组织产生的原因,应严格控制轧材的质量.研究结果为轧材质量的提升和曲轴锻造工艺及锻后冷却制度的优化指明了方向.     

包覆浇铸和热轧工艺制备Q235/CrWMn刀具材料

通过包覆浇铸+热轧变形工艺,制备了Q235/CrWMn钢复合刀具材料,并用扫描电子显微镜(SEM)和维氏硬度仪分析了复合材料的界面组织、成分和性能的变化规律.实验结果表明,通过真空冶炼浇铸以及变形量超过90%的热轧工艺,可以实现两种组元金属材料之间的冶金结合,其中Cr、W等元素的过渡层宽度仅为10～40μm.随后的热处理研究发现,复合材料在830±5℃保温后空冷或者油淬时,Q235一侧为珠光体+铁素体组织,CrWMn一侧为马氏体组织,其硬度可达600～750HV,使复合刀具材料同时具有较好的韧性和强度.     

卷取温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却工艺,研究卷取温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响规律.结果表明:卷取温度由504℃降至250℃时,铁素体体积分数变化很小(857%～878%),铁素体晶粒尺寸变化也很小(36～37μm),组织中的硬相由以贝氏体为主转变为以马氏体为主;实验钢的抗拉强度由510MPa升至597MPa,屈服强度由475MPa降至389MPa,延伸率变化较小(322%～350%).另外,随着卷取温度的降低,铁素体与贝氏体或马氏体间的变形协调能力降低,使扩孔过程中微孔提前形核,同时加快了已有微孔的长大及合并过程,导致试样发生的塑性变形减小,扩孔性能降低,扩孔率由1014%降至524%.     

固溶后冷轧变形量对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

对固溶后的2195铝锂合金挤压板材进行5%～25%的冷轧变形，并对变形后的板材进行了人工时效处理，通过组织分析和拉伸实验，研究了固溶后冷轧对2195铝锂合金挤压板材组织和性能的影响.结果表明：当冷轧变形量增加到20%时，板材厚度方向局部纤维状组织之间呈45°剪切带；当冷轧变形量继续增大到25%时，剪切带出现在板材整个厚度方向上.冷轧板材经过时效处理(155℃保温28 h)后，屈服强度、抗拉强度和延伸率随冷轧变形量的增加均先升高后降低.冷轧变形量为10%时，试样时效后的屈服强度、抗拉强度和延伸率达最大值，分别为575,604 MPa和13.7%.时效试样的屈强比先由未冷轧变形的90.8%增加到20%冷轧变形量的97.4%,再略降至25%冷轧变形量的97.1%.综合分析组织和力学性能，认为2195铝锂合金挤压板材固溶后的冷轧变形量应控制在10%左右.     

热轧变形量对铝热法制备的 2507双相不锈钢组织和力学性能的影响

对铝热反应制备的微纳结构2507双相不锈钢在1 000 ℃下进行了变形量为40%、60%和80%的轧制处理.利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)研究其轧制态显微组织.采用万能拉伸试验机和布洛维光学硬度计测试其力学性能.测试结果表明:轧制过程中,奥氏体和铁素体沿轧制方向被拉长,且奥氏体向铁素体转变.随着轧制变形量的增加,纳米晶平均晶粒尺寸变化不大,但体积分数减小.1 000 ℃下轧制变形量为40%、60%和80%后的屈服强度分别为232、284、456 MPa,抗拉强度分别为533、577、582 MPa,硬度分别为325、330、337 HV,延伸率分别为12.5%、11.1%和11.5%.     

Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd 合金的微观组织和拉伸性能

针对变形量达86%的锻造Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd(原子分数,%)合金,对其进行热处理获得近层片组织,研究变形合金及其近层片组织的微观组织特征,并进行了室温、700℃和800℃拉伸实验.组织观察发现,近层片组织由层片团、分布于层片团界的β相以及弥散分布于基体的椭圆状Gd析出物组成.层片团的平均尺寸为40μm,层片组织、β相和Gd析出物的体积分数分别为93.73%、5.25%和1.02%.拉伸结果显示,室温下合金试样的平均抗拉强度为865MPa,平均延伸率可达4.17%,700℃时其平均抗拉强度和延伸率分别为643MPa和22%.Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金不仅具有与高β相TiAl合金相当的塑性变形能力,且室温塑性也得到显著提高,这主要归因于β相体积分数的下降和Gd化合物对微观组织室温塑性的贡献.     

V的碳氮化合物析出对36Mn2V非调质钢组织性能的影响

在φ340机组上进行非调质36Mn2V和37Mn5油井管钢工艺试验,对比分析二者组织性能,研究36Mn2V钢中微合金元素V的碳氮化物析出对其组织性能的影响。结果表明,36Mn2V、37Mn5钢可分别用于高钢级N80-1和低钢级J55、K55油井管的生产,36Mn2V非调质钢在高温形变诱导下析出V(C、N),促进了晶内细小铁素体和珠光体的析出,反之细晶铁素体析出促进了V(C、N)沿γ/α界面弥散析出,故而显著改善了36Mn2V非调质钢组织性能。     

控制冷却对CSP低碳锰钢组织和性能的影响

利用Gleeble1500热模拟机测定了薄板坯连铸连轧EAF-CSP工艺生产的低碳含锰钢经奥氏体区二次变形后的CCT曲线.实验钢含有0.17%C,1.21%Mn和0.28%Si(质量分数).研究表明:提高热轧后的冷却速度使Ar3温度降低,导致试验钢的晶粒进一步细化;冷速大于20℃/s时,出现贝氏体和铁素体的混合组织,可降低钢的屈强比;790℃终轧,550℃卷曲时出现铁素体/珠光体带状组织,提高冷速使溶质(如Mn和C)富集区在形成珠光体之前完成奥氏体-铁素体相变是避免生成铁素体/珠光体带状组织的有效方法.     

激光烧结与等静压复合技术制造致密合金零件

通过机械混合Fe,C及环氧树脂粉末配制了选择性激光烧结(SLS)用复合材料,利用SLS方法制备了生坯.分别经过脱脂预烧、冷等静压(CIP)、高温烧结和热等静压(HIP)处理提高其致密度,进而改善其力学性能.并采用阿基米德定律、环境扫描电镜与万能拉伸试验机分别对HIP试样的致密度、微观组织与力学性能进行测试.结果表明:合金材料致密度达到97%左右,极限拉伸强度超过350 MPa,延伸率大于9%,经HIP处理后试样显微组织为粒状珠光体与铁素体.     

Ti微合金化450～550 MPa级耐候钢组织性能研究

设计了屈服强度达450～550 MPa级高强耐候钢化学成分,在实验室进行冶炼和热轧试验,测试和观察了试验钢的力学性能和显微组织,分析了 Ti含量对Ti微合金化耐候钢性能的影响.结果表明,试验钢的金相组织主要为在多边形铁素体基体上分布少量的珠光体;Ti微合金化耐候钢具有足够的强度和塑性,随着w(Ti)从0.025%增加到0.07%,试验钢的屈服强度从360 MPa增加到550 MPa;采用传统控轧控冷工艺可生产出屈服强度达450～550 MPa级高强耐候钢.     

Ti对C-Mn-V非调质钢组织与性能的影响

研究了 Ti含量和锻造工艺对 C-Mn-V 非调质钢组织与性能的影响,并把实验钢的性能与调质中碳钢进行比较。分析了含Ti 钢的显微组织特点,讨论了钢的组织与性能之间的关系.结果表明:加入少量的 Ti可以改善钢的显微组织,提高韧性,但加入过量(>0.044％)反而会使韧性下降。钢的强化因素是以 70％—80％的珠光体为主。钢中 Ti的最佳含量为0.02％。此外还计算了各组织因素对强度的贡献。     

中碳钢温变形的力学特性

利用Gleeble-3500热模拟实验机对中碳钢铁素体+珠光体组织进行温变形压缩试验,研究其在不同变形温度(500～700 ℃)和应变率(0.001～10 s-1)条件下的流变行为及其主导机制. 研究结果表明:温变形过程先从铁素体变形开始,而后珠光体开始变形,渗碳体片层结构被破坏;铁素体晶粒细化至1～2 μm;珠光体片层被破坏使流变应力形成峰值;温变形流变应力曲线特征具有显著差异性,对工件塑性成形、工模具载荷分布及变形产生重要影响.      

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

变形量及N含量对油井管用中碳V-Ti-N微合金钢显微组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机,研究了某油井管生产工艺中张力减径过程变形量以及C和N含量对中碳V-Ti-N微合金非调质钢室温组织的影响.结果表明:HCLN钢在800℃变形量为20%、40%和60%时,对应的室温组织中铁素体的体积分数依次为17.2%、19.7%和29.9%.N质量分数为2.3×10-4时,800℃变形60%后控冷钢中铁素体的体积分数为含低N(1.1×10-4)钢的1.7倍左右,使含C0.34%的钢中铁素体含量接近于含C0.26%的钢,并使铁素体平均晶粒尺寸降低到3μm左右.变形量和钢中N含量二者增大均有利于增加钢中铁素体的数量,且二者综合运用的效果更有效.通过分析可知,800℃变形量的增大,可以提高未再结晶奥氏体晶粒内的缺陷密度,有利于过冷奥氏体连续冷却转变时为晶内铁素体形核提供更多的形核位置.N含量的增大,能够促进第二相析出物的析出,诱导晶内铁素体的析出,提高铁素体含量,并细化其晶粒尺寸.     

热加工对管线钢针状铁素体组织形成的影响

以X70管线钢为实验材料,研究不同变形量和冷却速率对管线钢显微组织的影响.结果表明,在奥氏体未再结晶区进行适量的变形,从而形成位错、形变带和胞状组织等缺陷,可以增加铁素体在奥氏体晶内的形核位置和形核率,增大相变驱动力,有利于在随后的冷却过程中得到晶粒细小的针状铁素体组织;其中变形量ε2=0.4、冷却速率为30～60 ℃/s(油冷)下冷却的试样,能够得到最佳的针状铁素体组织,可以满足工程上要求组织中针状铁素体占80%以上的要求.     

700MPa级Ti-Nb-V-Mo复合微合金化高强钢的工业研制

基于CSP工艺,采用Ti基复合微合金技术、控轧控冷及平整工艺,开发了屈服强度700 MPa级别的薄规格高强钢,借助SEM、TEM、EDS和力学性能测试等,分析了不同轧制工艺参数对高强钢性能、组织及析出物的影响.结果表明,该高强钢组织由准多边形铁素体及极少量粒状珠光体构成;薄规格强化及冷却速度控轧的细晶强化、卷取温度控制...     

后桥主减速器壳体轴承座材料裂解性能数值分析

对基体组织为25%P+75%F和50%P+50%F的后桥主减速器壳体轴承座材料QT450的显微组织进行比较,以研究组织与裂解性的内在联系.首先,对不同金相组织的QT450试件进行拉伸试验,获取数值模拟所需的材料参数,并与模拟相结合,分别确定两种基体组织的临界断裂韧度J_(IC),利用ABAQUS模拟获得不同显微组织的QT450的裂解载荷及应力集中程度;然后建立回弹模型,分析两种组织的塑性变形及失圆;最后进行裂解试验对数值分析的有效性进行验证.结果表明:基体为50%珠光体+50%铁素体的QT450相比基体为25%珠光体+75%铁素体的QT450更适于裂解;QT450材料的强度和刚度取决于珠光体的含量,随珠光体含量的上升,材料的脆硬性好,缺口敏感性好,其裂解性能更佳;采用基体组织为25%珠光体+75%铁素体的QT450生产的轴承座的失圆度大于0.2 mm,无法完成后续精加工及装配,而采用基体组织为50%珠光体+50%铁素体的QT450材料生产的轴承座的失圆度小于0.2 mm,裂解产生的塑性变形小,更符合实际生产的工艺要求.     

TiAl基复合摩擦材料的制备

采用机械球磨及退火工艺制备TiAl金属间化合物粉体.向TiAl粉体中添加适量CaF2、BaF2和MoS2复合固体润滑剂,在1250℃、30MPa真空热处理炉中保压处理30min,制备出新型TiAl基复合摩擦材料.当润滑剂添加量为摩尔分数x=20%、n(CaF2):n(BaF2):n(MoS2)=1:1:4时,试样的最优摩擦因数μ=0.21,磨损率为0.35×10-5mm3N-1m-1.     

700MPa级超低碳高强度贝氏体厚钢板的晶粒细化机制研究

根据超低碳微合金化的成分设计意图,采用控制轧制和控制冷却工艺得到细化的贝氏体组织,利用光学显微镜、FE-SEM和TEM对各类微观组织和析出物进行了研究和分析.结果表明,700 MPa级超低碳贝氏体厚钢板为细小均匀的粒状贝氏体和少量针状铁素体与多边形铁素体的复合组织,其屈服强度不小于580 MPa,抗拉强度不小于700 MPa,低温冲击韧性为-20 ℃,Akv不小于150 J.钢板具有强度高、韧性好和焊接性能良好的特点,其强度和韧性的良好匹配主要是由于在粒状贝氏体相变前形成了少量的针状铁素体分割奥氏体晶粒,从而细化了最终的复合组织.