结构钢在低温下的多次冲击断裂抗力

本文通过对缺口试样在低温下的多次冲击弯曲断裂抗力研究,初步探讨了结构钢45Cr、40MnB、20Cr、45钢等的多次冲击断裂抗力随试验温度而变化的规律,并以45Cr钢为重点研究了低温多冲断裂抗力与材料强、塑、韧配合的关系.认为在温度不太低(t>-50℃)的情况下,钝缺口(r=1.0mm)试样的多冲抗力,中温回火仍能显示优越性.在强、塑性能相近的条件下,40MnB的低温多冲抗力高于45Cr.45钢淬火500℃回火之后的低温多冲寿命是45钢正火态的10倍.20Cr低碳马氏体的低温多冲抗力较之上述几种中碳钢或中碳低合金钢调质态的都更优越.     

35CrMo钢亚温淬火后的低温拉伸和冲击性能

本文通过对35CrMo钢采用在(A+F)两相区内进行亚温加热淬火并高温回火以及常规调质处理后的室温～-196℃光滑和缺口拉伸、系列冲击试验,探索了亚温淬火对改善35CrMo钢低温强韧性的可能性.试验结果表明:35CrMo钢亚温淬火后,可使奥氏体晶粒得到显著细化(达到12级晶粒度);与常规调质处理相比,在低温下光滑拉伸强度稍有提高,而塑性稍有降低.但确显著提高低温下的缺口拉伸强度,降低缺口敏感性.同时还显著提高脆性转化温度附近的冲击韧性,但在其它温区提高不甚明显.冷脆转化温度约降低20℃;亚温淬火后低温下拉伸断裂的基本特征是裂纹均在碳化物和铁素体的边界处萌生,并以穿晶扩展为主.在液氮温度下,也不出现脆性的解理断裂,而是以准解理为主并有少量韧窝的混合型断裂;较佳的亚温淬火工艺是原始为淬火态,采用820℃加热淬火(未溶铁素体约13%左右)和550℃高温回火.     

几种结构钢经不同热处理后的低温断裂韧性

本文研究了机械工程常用的几种结构钢经不同热处理后在常温和低温下的断裂韧性K_(IC)或K_(IR),以及这些材料在不同温度下的断裂机制。结果表明,45Cr钢淬火550℃回火后,常温和低温K_(IC)值较20Cr钢淬火200℃回火的高,但45Cr钢淬火390℃回火后的断裂韧性不如20Cr钢淬火200℃回火的。20Cr钢经临界区处理后,低温断裂韧性优于普通淬火的。42CrMo钢从过热温度淬火后,断裂韧性差。断裂机制和K_(IC)值都随试验温度而变化。奥氏体晶粒大小和马氏体板条束尺寸显著影响低温断裂韧性,临界区淬火后马氏体板条束尺寸较小,因而低温断裂韧性高。     

模具钢的渗硼工艺和组织与多冲压缩性能

本文从多冲压缩抗力角度讨论了模具钢渗硼工艺和金相组织。结果指出:模具钢渗硼层在多次冲击压缩载荷下发生一定的塑性变形。渗硼组织中单相硼化物Fe_2B具有较好的塑性和较高的多冲抗力,提出获得渗硼层中单相硼化物Fe_2B的热处理工艺。     

激光淬火对Cr12MoV钢渗硼层盐雾腐蚀和电化学腐蚀的影响

利用热浸渗法在Cr12MoV钢表面制备一层渗硼层,对其进行CO_2激光淬火处理。采用电子扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)分析渗硼层盐雾腐蚀前后表面形貌、化学元素组成和物相,考察激光淬火前、后渗硼层盐雾腐蚀性能。通过电化学工作站测试激光淬火前后试样自腐蚀电位、电流密度和腐蚀速率等腐蚀特性,讨论激光淬火对电化学腐蚀的影响机理。研究结果表明:渗硼后表面产生许多孔隙,激光淬火消除这一缺陷。盐雾腐蚀后渗硼层产生间隙腐蚀,主要腐蚀产物为γ-FeO(OH)和Fe_3O_4,激光淬火试样只出现少量点蚀和细微裂纹,钝化膜由Fe_3O_4和α-FeO(OH)组成。激光淬火后渗硼层自腐蚀电位未发生变化,但激光淬火后自腐蚀电流密度下降11%,电化学腐蚀性能得到明显的改善。     

亚温淬火及回火工艺对E550级船板钢组织和性能的影响

以E550级超高强度船板钢为研究对象,采用SEM,TEM分析和力学性能测试等手段,研究了亚温淬火时宽回火温度范围内微观组织和力学性能的演变规律.研究结果表明,试验钢在820℃淬火后由板条马氏体和18.8%体积分数的准多边形铁素体组成.随回火温度升高,马氏体板条逐渐分解转变为回火屈氏体和回火索氏体,其中Fe_3C由薄片状转变为球状,并不断粗化;铁素体板条的位错密度下降,最终再结晶成为等轴晶粒.上述变化导致材料强度下降,伸长率和低温韧性提高.试验钢经820℃淬火和440~600℃的宽温度范围回火后具有优异的强韧性,力学性能与调质处理(930℃淬火和600~670℃回火)的试验钢相当,可显著节省热处理工艺成本.     

20MnVB钢亚温淬火研究

本文研究亚温淬火低温回火后强韧化效果,并与完全淬火低温回火态相对比.试验结果表明:20MnVB钢经亚温淬火低温回火处理,在不牺牲强度同时,显著地提高韧性.本文分析了强韧化机理.认为低碳(合金)钢进行亚温淬火低温回火处理是一种具有实用意义的强韧化工艺.并推荐了最佳热处理工艺规范.     

回火工艺对超深井用V150油套管强韧性的影响

采用力学性能测试、金相组织观察、透射电镜以及扫描电镜观察,研究不同回火工艺对超深井用V150油套管强韧性的影响.研究结果表明:650℃为实验钢最优的回火温度;随着回火时间的延长,实验钢强度和硬度不断下降,塑性和韧性不断提高;当回火时间为15～75 min时,强度满足V150钢级要求;当回火时间大于45 min时,韧度满足V150钢级要求;考虑强韧性的最优匹配,兼顾节能降耗,45～60 min为较合适的回火时间;随着回火次数的增加,油套管强度下降,韧性提高,经过650℃,45 min的2次回火后,淬火应力充分释放,残余奥氏体完全转变为回火组织,回火组织更加细小,实验钢有较好的强韧性配合,0℃横向冲击功超过110J,强度仍能满足V150钢级的要求.     

5NiCrMo低温钢QLT热处理工艺研究

研究了5NiCrMo低温钢的淬火+临界淬火+回火(QLT)热处理工艺,分析了回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经QLT热处理后,形成了回火马氏体、-铁素体与逆转变奥氏体的混合组织。560-640℃回火时,随温度提高,屈服强度降低,100℃冲击功先升高、在620℃回火时达到峰值后降低。深冷后保留的逆转变奥氏体显著影响试验钢的低温韧性。拉伸和冲击性能均满足要求的回火温度是600-620℃。     

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.     

Fe-Mn-1.6 Ni-C水电用钢板轧后 直接淬火和回火工艺

通过Fe-Mn-1.6Ni-C钢板控制轧制、轧后直接淬火和560~710℃回火调质处理实验,研究了轧后直接淬火态和回火态的组织与性能变化.结果表明,轧后直接淬火得到组织细小的板条马氏体,固溶强化作用提高了其抗拉强度.经过回火热处理后,碳化物的析出及其对位错的钉扎作用,降低了钢的抗拉强度,提高了钢的屈服强度.随着回火温度的升高,碳化物聚集长大,铁素体发生回复与再结晶,造成强度下降以及冲击韧性提高.当回火温度高于A_○c1时,粗大的碳化物极易引起裂纹形核,破坏钢的冲击韧性.Fe-Mn-1.6Ni-C钢最优的回火温度为680℃,屈服强度为963MPa,抗拉强度为988MPa,延伸率为20.0%,-60℃冲击功为142J.     

基于动态碳配分机制的高强塑积热成形钢研究

通过直接淬火、QP、回火等工艺对一种低碳含铜钢进行热处理,并使用拉伸试验机、落锤冲击试验机、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、透射电镜等手段对其力学性能、显微组织和冲击性能进行表征.在连续冷却淬火过程中观察到碳在马氏体和残余奥氏体间的动态配分现象,QP处理和低温回火可改善实验钢的冲击韧性;实验钢综合力学性能良好:强塑积大于20 GPa%,抗拉强度超过1 400 MPa,延伸率约14%,室温冲击功高于40 J.结果表明,所开发的实验钢可以满足热冲压工艺对成形淬火一体化的要求,可作为具有高强塑积的热成形用钢.     

降低中低碳合金钢车削表面粗糙度研究

对２０ＣｒＭｎＴｉ及４５钢试棒进行车削试验研究，结果表明，在正火状态下粗车，２０ＣｒＭｎＴｉ钢表面粗糙度较大，．在精车时，明显减小；４５及２０ＣｒＭｎＴｉ钢分别在淬火＋中温回火及淬火＋低温国火的状态下精车，由于鳞刺明显减少，二者表面粗糙度均显著降低。４５钢减少鳞刺，降低粗糙度，主要在于提高强度，２０ＣｒＭｎＴｉ则是板条马氏体结构及性能。     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77％及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:(1)Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.(2)Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.(3)Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.(4)Al可以使H11钢回火时的(Fe,Cr)2C、MoC、Cr7C3类碳化物更加稳定,抑制(Fe,Cr)3C、Mo2C和Cr23C6类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.     

回火温度对600MPa级低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等实验方法,研究了不同回火温度对屈服强度600MPa级Fe-Mn-Nb-B系低碳贝氏体高强钢组织和性能的影响.结果表明:回火温度对屈服强度和抗拉强度均有较大影响.各回火温度下的低碳贝氏体钢性能与回火前相比,屈服强度均有不同程度的升高,而抗拉强度则均有不同程度的下降;600℃回火时屈服强度比回火前高出105MPa.随着回火温度的升高,屈服强度先上升后又略有下降并在600℃时达到最大值,抗拉强度下降明显,伸长率略有升高,屈强比升高.分析认为:回火前后力学性能的变化主要与回火后有更多弥散的尺寸在20nm以下的新的细小粒子析出以及马氏体占绝大多数的大块M/A岛的分解和发生位错多边形的回复有关.     

QT工艺对一种B-Nb低碳贝氏体钢 组织及强韧性的影响

通过室温拉伸、摆锤冲击、光学及扫描电镜研究了QT(淬火+回火)工艺对实验钢晶界比例、晶粒尺寸、碳化物析出情况及强韧性的影响，并对其变体的分布及组合方式进行了分析.结果表明:随着回火温度的升高，实验钢强度逐渐降低，塑性逐渐提高;450T和500T钢断口为准解理型断裂，贝氏体板条间析出的碳化物及较低比例的大角度晶界使得冲击韧性较差;而600T和650T钢断口为韧窝断裂，组织中大角度晶界的比例增加，有效地阻碍了裂纹的扩展.变体分析表明，450T钢变体组合方式介于Bain group和CP(close packed)group之间，而600T钢变体之间呈现较明显的CP组合方式，同一CP group内的变体取向差较大，偏折了裂纹传播路径，提高了低温韧性.     

调质工艺对V微合金油井管用钢力学性能的影响

为应对复杂苛刻的工作环境,开发出可以达到Q125钢级标准的高抗拉、抗压和抗挤毁性能的油井管用钢,研究了调质工艺对V微合金化试样微观组织和力学性能的影响.结果表明:经调质处理后的实验钢的微观组织主要是回火马氏体和微量贝氏体,碳化物大量析出,使材料具有良好的综合力学性能.较低的回火温度和较长的回火时间可增加碳化物的析出量,从而增强沉淀强化作用.在610℃下回火70min的综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达954MPa,989MPa及13.5%. 0℃冲击功横向为25J,轧向为46J,满足Q125钢级油井管标准要求.     

多级热处理对柔性立管用高强钢组织性能影响

通过对柔性立管用高强钢开展不同的热处理工艺实验并利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD技术等表征手段研究了多级热处理对柔性立管用高强钢显微组织、力学性能以及抗氢致开裂性能的影响.结果表明:相对调质热处理而言，多级热处理能够显著细化组织，促使析出相细小弥散地分布于组织中并提高了组织中的晶界密度，从而使柔性立管用高强钢的强度升高.多级热处理大大提高了组织中氢陷阱的数量，减小了析出相的尺寸并改善了氢陷阱的分布状态，进而提高了实验钢的溶氢能力，从而在提高实验钢强度的同时明显改善了其抗氢致开裂性能.