球墨铸铁冲击韧性影响因素的分析

球墨铸铁在许多方面都具有良好的材料性能,但球墨铸铁的冲击韧性较低,使其应用受到限制。因此,提高球墨铸铁的冲击韧性尤其是低温冲击韧性已成为近年来人们关注的热点。本文从化学成分,基体组织等多个文献分析对球墨铸铁冲击韧性的影响,并由此此提醒行业人事从这些方面努力来高球墨铸铁的冲击韧性。     

高锰奥氏体钢超低温冲击韧性

本文通过在超低温下的V型缺口夏比冲击试验和SEM断口分析研究了高锰奥氏体钢的冲击韧性及其影响因素。研究表明:含较高氮的合金对试验温度较敏感。随试验温度的降低,冲击韧性下降很快,对应在断口上是韧性断裂转变为脆性断裂;不含氮的合金冲击韧性变化不大,在-196℃温度下仍为韧性断裂。所有合金固溶处理空冷态的冲击韧性较高.铬含量增加,钢的韧性下降;锰含量对韧性影响有极大值,对应的锰含量为35％左右。     

球墨铸铁灰斑断口研究

用电镜检验了球铁断口中灰斑区的形貌与化学成分,并探索了灰斑区的形成机理。通过对灰斑区的研究,论证了一些影响球铁强度的因素,不安现了球铁中Ａｌ成分的偏析。     

Al-Mg-Mn-Zr-Er合金冲击韧性研究

研究了不同加工工艺、不同镁含量对Al-Mg-Mn-Zr-Er合金冲击韧性和拉伸性能的影响。用金相显微镜和透射电镜对冲击变形前的合金进行了原始组织分析,并用扫描电镜分析了冲击断口形貌。结果表明,在相同的加工状态下,随着镁含量的提高冲击韧性下降,而合金的抗拉强度和屈服强度明显增大;在相同的镁含量的情况下,热轧板的冲击韧性明显高于冷轧板,而抗拉强度和屈服强度显著下降。     

稀土对Ni9铸钢低温机械性能及断口形貌的影响

着重研究了稀土对Ｎｉ９铸钢常温、低温机械性能和宏观、微观断口形貌的影响；考察了添加稀土钢和未添加稀土钢晶界裂纹倾向程度的大小．分析、讨论了低温机械性能、晶界裂纹倾向、断口形貌、夹杂物含量之间的关系．结果表明：添加稀土后．Ｎｉ９铸钢的晶界裂纹倾向明显降低，钢的常温、低温拉伸性能显著提高，并降低了钢的沿晶断裂倾向，但钢的低温冲击韧性并未得到改善．这与钢中晶界裂纹的倾向和夹杂物的含量有关．     

球墨铸铁石墨形态及其分布对性能的影响研究

采用3种不同球化工艺制备成分相当的球墨铸铁试样,考察不同试样球状石墨形态、分布和性能,利用神经网络计算,建立石墨组织结构与性能的模型,揭示石墨组织结构不同参数对其性能影响的权重比率。研究结果表明3组不同球化工艺球状石墨直径分布均呈近正态分布。传统的QT-CFM工艺,石墨球化率最低,石墨直径较大,分布不均匀,其低温冲击性能差;QT-CWM工艺制备的石墨球硬度和强度有小幅度下降,但其低温冲击韧性有大幅度地提高。QT-TCM工艺石墨结构参数以及性能介于QT-CFM工艺和QT-CWM工艺之间。神经网络计算模型表明:球化率对性能的影响的权重比率最大,其次为石墨球的直径分布和石墨数量,再次为石墨球的平均直径。     

铁素体球墨铸铁损伤力学特性

根据损伤力学的基本原理,利用测量电阻的方法,研究了拉伸受力状态下,铁素体球墨铸铁的损伤力学特性。得出了损伤变量随应力和应变而变化的演变规律。认为球墨铸铁存在损伤阈值,其大小随球化率提高而呈直线增大,但损伤阈值皆小于屈服强度;临界损伤变量与球化率的关系不大,在本试验条件下,约为0.060～0.068。研究结果表明,当应力大于一定程度时,损伤发生,且随应力增加而逐渐增大。     

成分、工艺和组织对铸态球墨铸铁低温韧性的影响

介绍了国内相关的低温高韧性球铁的标准,探讨了化学成分、铸造工艺和显微组织对铸态球墨铸铁低温韧性的影响,研究确定了铸态低温韧性球墨铸铁的成分和铸造工艺,生产出符合风电行业和其他低温环境条件下使用的球墨铸铁件.     

铸态铁素体球墨铸铁的疲劳门槛值

通过合理地控制孕育条件和冷却速度，获得了化学成分基本相同，而石墨大小、数量互异的铸态铁素体球铁试样，测定了它们的疲劳门槛值△Ｋｔｈ。结合裂纹附近的金相组织分析发现：在球化良好的情况下，△Ｋｔｈ值有随单位面积石墨球微量Ｎ的减少而增大，或随平均石墨间距Ｓ和平均石墨球径Ｄ的增加而增大的趋势，通过简化的力学模型对这种有悖于一航强度变化规律的反常特性进行了分析讨论，并作了相应的解释。     

用球墨铸铁代替钢材制造铝箔套筒

介绍了为降低铝箔套筒的生产成本，用QT700－2球墨铸铁代替钢材以及相关化学成分，热处理及铸造工艺和相应研究结果，为本项研究的应用提供了全面参考。     

钢轨钢材低温冲击功的试验研究

钢轨钢材低温下抵抗冲击的韧性变差,极易发生脆性断裂,因此很有必要研究其低温下的冲击功。该文在 20℃至-60℃范围内测量了中国常用钢轨钢材U71Mn和U75V的U型缺口和V型缺口冲击功。试验结果显示,这2种钢轨钢材的冲击功随温度的降低而明显降低。该文利用Boltzmann函数对试验结果进行了回归分析,得到了回归方程式,指出钢轨钢材U71Mn和U75V的韧脆转变温度分别在-10℃和 5℃附近,且由回归方程可以预测2种钢轨钢材 20℃至-60℃温度区间内的冲击功。试验结果表明,在青藏铁路等寒冷地区的铁路工程中宜优先选用U71Mn钢材。     

钢轨钢材低温冲击功的试验研究

钢轨钢材低温下抵抗冲击的韧性变差,很易发生脆性断裂,因此很有必要研究其低温下的冲击功。该文在 20℃至-60℃范围内测量了中国常用钢轨钢材U71Mn和U75V的U型缺口和V型缺口冲击功。试验结果显示,两种钢轨钢材的冲击功随温度的降低而明显降低。该文利用Boltzmann函数对试验结果进行了回归分析,得到了回归方程式,指出钢轨钢材U71Mn和U75V的韧脆转变温度分别在-10℃和 5℃附近,且由回归方程可以预测两种钢轨钢材 20℃至-60℃温度区间内的冲击功。试验结果表明,在青藏铁路等寒冷地区的铁路工程中宜优先选用U71Mn钢材。     

回火温度对30CrMnSiA复相钢冲击性能的影响

研究了回火温度对多相复合钢、马氏体（Ｍ）＋铁素体（Ｆ）双相钢及马氏体钢的冲击韧性的影响，结果表明，在强度相当的条件下，经预淬火的复相钢较其它组织具有更高的冲击韧性，具有最佳的强韧性、强塑性配合。随回火温度的提高，复相钢的冲击韧性（ＡＫ）值在３００℃达到峰值，４００℃时为低谷，这与该组织的残余奥氏体（ＡＲ）的大量分解的温度被推向高温，以及复相钢断裂时的解理面的尺寸和应力集中程序均较小有关。     

冲量及层理对煤块冲击韧度的影响

为了研究不同冲击速度条件下块煤冲击韧度的变化特征,以及块煤节理方向性对块煤冲击韧度的变化特性。采用传统的冲击试验机对北京大安山煤矿的块煤进行了不同冲击速度、不同的冲击方向条件下的有缺口冲击试验。试验结果表明,当冲量小于25N.s时,沿着垂直层理方向和平行层理方向施加冲量后,试样的变化形态十分接近,而在此之后两者的差异随冲量的增加而增大。同时发现裂纹在试样中扩展所需能量随速度的增加而增加,裂纹扩展速度的所需能量与冲击方向密切相关,并且这种由不同结构产生的冲击韧度的差异随冲击速度的增加而加大。对于沿着垂直节理方向施加冲量的块煤产生的断裂面平整,破碎的块数较少;而对于沿着平行节理方向施加冲量的块煤,断裂面也就不平整,破碎的程度严重,碎块数较多。这反映了冲击韧度对煤块的某些缺陷很敏感。     

球墨铸铁中渗碳体球化的影响

The research aims to provide an alternative to austempering treatment of ductile cast iron with a simple and cost-effective heat-treatment process. This goal was accomplished by applying a simple one-step spheroidization heat treatment to the as-cast ductile iron, which would normally possess a coarse pearlitic microstructure to a significant extent. Spheroidization experiments involving isothermal holding below the lower critical temperature (A1) were conducted followed by standard mechanical testing and microstructural characterization for an experimental ductile iron. After improving the spheroidization holding time at a given temperature, the work shows that the ductility and toughness of an as-cast ductile iron can be improved by 90% and 40%, respectively, at the cost of reducing the tensile strength by 8%. Controlled discretization of the continuous cementite network in pearlitic matrix of the ductile iron is deemed responsible for the improved properties. The work also shows that prolonged holding time during spheroidization heat treatment leads to degradation of mechanical properties due to the inhomogenous microstructure formation caused by heterogeneous decomposition and cementite clustering in the material. The main outcome of this work is the demonstration of ductile cast iron’s necking behavior due to spheroidization heat treatment.     

热轧态与回火态 AH80 DB 低碳贝氏体钢组织与冲击韧性

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧态和回火态AH80DB低碳贝氏体钢的显微组织、马氏体/奥氏体( M/A)岛、第二相的析出行为以及晶界取向差、有效晶粒尺寸进行研究,揭示回火后低碳贝氏体钢冲击韧性得到改善的原因.结果表明：两种试样的组织均由板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,其中回火态试样中针状铁素体组织较多.热轧态钢中存在较大尺寸M/A岛且呈方向性分布,大角度晶界比例占17.33%,有效晶粒尺寸为3.57μm;而回火态钢中M/A岛的尺寸较小,大角度晶界比例增加3.43%,有效晶粒尺寸减小0.56μm.热轧态钢中析出相主要是( Nb,Ti) C,尺寸在50~150 nm之间,回火态试样中析出较多细小的球状( Nb,Ti) C析出相,尺寸在10 nm左右.     

Effect of microstructure on the low temperature toughness of high strength pipeline steels

Microstructure observations and drop-weight tear test were performed to study the microstructures and mechanical properties of two kinds of industrial X70 and two kinds of industrial X80 grade pipeline steels. The effective grain size and the fraction of high angle grain boundaries in the pipeline steels were investigated by electron backscatter diffraction analysis. It is found that the low temperature toughness of the pipeline steels depends not only on the effective grain size, but also on other microstructural factors such as martensite-austenite (MA) constituents and precipitates. The morphology and size of MA constituents significantly affect the mechanical properties of the pipeline steels. Nubby MA constituents with large size have significant negative effects on the toughness, while smaller granular MA constituents have less harmful effects. Similarly, larger Ti-rich nitrides with sharp corners have a strongly negative effect on the toughness, while fine, spherical Nb-rich carbides have a less deleterious effect. The low temperature toughness of the steels is independent of the fraction of high angle grain boundaries.     

Ti微合金化对3.5Ni钢低温韧性的影响

利用光学显微镜和透射电镜观察不同Ti含量3.5Ni钢试样的组织及析出物,并通过测定其-80～-120℃的夏比冲击功来研究Ti微合金化对3.5Ni钢低温韧性的影响。结果表明,与0.042Ti试样相比,0.079Ti试样在热轧态和正火+回火态时晶粒大小相同,但其热轧态组织中珠光体细化,且正火+回火态组织中TiN数量增多,平均尺寸约为150nm;正火+回火处理后,0.079Ti试样在-80～-120℃的夏比冲击功为233～23J,均低于0.042Ti试样相应值(234～66J);对于正火+回火态试样,较粗大TiN粒子的析出是造成其低温韧性降低的主要原因。     

硬质合金-45钢双金属复合耐磨材料冲击韧性研究

采用镶铸工艺制备了硬质合金-45钢双金属复合耐磨材料。用光学金相显微镜和冲击试验研究了双金属材料的显微组织和冲击韧性。结果表明：硬质合金-45钢双金属复合耐磨材料结合层硬度过渡均匀，冲击韧性是普通硬质合金的5-6倍。