Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下的脆化与韧化

本文利用冲击韧性试验、扫描电镜、离子探针及俄歇谱议等手段研究讨论了合金元素Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下韧性的影响规律。研究结果表明:当钢中不含Si或含有少量Si面单独加入Mn,则由于Mn-P在晶界共偏析的原因,使P在晶界的浓度大为增加,导致了钢在淬火和低温回火状态下沿晶断裂的发生,从而降低了钢的韧性水平。在高Mn(2％Mn)钢中加入Si,由于Si在晶界的富集及Si-P的相互排斥作用,使P在晶界的偏析浓度下降。从而在一定程度上抑制了晶界脆性的发展和晶界断裂的发生,使钢的韧性水平显著提高。 本文还研究了Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性(350℃脆性)的影响。实验结果表明:低温回火脆性既与杂质元素的晶界偏析有关,又与ε碳化物向渗碳体转化及渗碳体沿原奥氏体晶界成薄片状析出有关,由于Si和Mn既能影响杂质元素,特别是P在晶界的偏聚,又能影响ε碳化物向渗碳体转化,故Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性发生的温度和强烈程度均有显著的影响。     

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。     

GDL-1型贝氏体钢的断裂韧性

对一种新型高强韧微变形钢(GDL-1)的断裂韧性进行了研究,分析了七种不同热处理状态的JR阻力曲线。结果表明,试验钢在经空冷250℃-300℃回火后的裂纹扩展阻力较大,J1C=0.1415-0.1513(MPa.m)、AK=97-120.5(J),其断裂韧性和冲击韧性优于其它状态。扫描电镜和透射电镜分析表明,空冷后新型高强韧GDL-1钢的显微组织为窄束状贝氏体 马氏体和部分残余奥氏体复合组织,残余奥氏体以薄膜形态分割贝氏体板条而形成超细化亚单元,增加了材料的微观塑性。此外,低温回火改善钢的韧性,并使残余奥氏体的稳定性提高,从而使该钢在空冷250℃-300℃回火后具有良好的冲击韧性和断裂韧性。     

热处理条件对32CrNiMoV钢力学性能的影响

研究了热处理条件对32CrNiMoV高强钢力学性能的影响，实验结果表明，淬火温度为860－920℃，回火温度为550－660℃时，该钢的低温冲击韧性，断裂韧性和抗拉强度可获良好的匹配。     

40SiMnCrNiMoV钢的断裂韧性的测定及热处理的影响

本工作是采用三点弯曲试验方法测定超高强钢40SiMnCrNiMov的平面应变断裂韧性K_(1c),按照ASTME399—72规范进行。 实验研究了若干热处理工艺对40钢断裂韧性的影响,包括断裂韧性和回火温度的关系;220℃到330℃之间等温转变对K_(1c)的影响以及不同淬火温度、回火对断裂韧性的影响。配合金相和电镜的观察对试验结果进行初步分析。提高淬火温度,保持低温回火可以增加K_(1c)值,稍高于Ms点的等温转变对断裂韧性的影响,值得进一步研究。     

5CrMnMo热锻模具钢的断裂试验研究

为了提高5CrMnMo热锻模具的使用寿命,对5CrMnMo钢在不同热处理条件下的断裂韧性(δ_m)和予裂纹高温系列冲击韧性进行了试验研究,测定了脆性转变温度,提出了合理的淬火回火温度和模具使用前的预热温度.     

提高3Gr_2W_8V钢压铸模寿命的热处理工艺

在对3Gr_2W_8V 钢铝合金压铸模失效分析的基础上,测定了不同热处理工艺下硬度,断裂韧性 K_(1c)和冲击韧性α_k,认为 K_(1c)值低是模具开裂失效的主要原因。试验结果表明,提高淬火加热温度可使该钢的回火稳定性,回火后硬度,二次硬化效应,断裂韧性得到改善和提高。指出了能够提高3Gr_2W_8V 钢压铸模寿命的新工艺为:调质处理后于1220℃高温加热淬火,650℃回火二次。     

铁素体球墨铸铁低温冲击韧性

为了优化生产工艺,探究化学成分对低温冲击韧性影响规律,通过夏比冲击试验方法研究了三组铸态全铁素体球墨铸铁低温冲击韧性,分析了硅碳含量对低温冲击韧性影响及断口形貌。结果表明：三组试样中,冲击韧性随碳含量增多和硅含量降低而升高;冲击韧度值随着温度的降低而下降,-20 ℃下可以达到15.20 J,冲击韧度值在温度低于-40 ℃后变化不大,韧脆转变温度在-40 ℃以上。冲击断口形貌表明,随温度降低,球墨铸铁的断裂机制由韧性断裂转为韧脆混合断裂,最后变为脆性断裂。可见碳硅含量会对低温冲击韧性造成一定影响。     

拟因子设计法在断裂韧性研究中的应用

ZG-18铸钢是一种不含镍的铸造结构钢,用代替飞机上的某些受力模锻件。虽然在同强度条件下铸钢的塑性、冲击韧性及疲劳强度比锻钢差,但其K_(IC)和(da/dN)却优于锻钢,所以从破损安全设计观点来考虑,用ZG-18铸钢代替锻钢作受力件是可行的。为了找到具有最佳断裂韧性的工艺条件,我们运用拟因子设计法研究了试验温度,热处理工艺以及硫含量等因素对K_(IC)的影响。结果表明: (1)ZG-18铸钢回火马氏体组织的K_(IC)平均值是356kg·mm~(-3/2),而上贝氏体组织的K_(IC)平均值是247kg·mm~(-3/2),相差将近45％。 (2)ZG-18铸钢最佳热处理工艺是低于250℃等温处理或油淬后低温(<300℃)回火,这样可获得马氏体组织,其断裂韧性最高,强度也较高,其它性能也不差。 (3)无论是等温回火还是油淬回火,降低硫含量将使K_(IC)提高,故应尽量降低材料的硫含量。     

高速钢低高温配合回火新工艺的研究

对六种高速钢(含一种基体钢)进行了较系统的研究,证明:(1)和在二次硬化温度下三次普通回火相比,恰当的低温(320-380℃)高温(二次硬化度温度)配合回火可改善高速钢的冲击韧性,二次硬度及红硬性,尤以冲击韧性改善明显(不同钢种a_k值提高约15～80％):(2)按本文推荐的低高温回火工艺处理的W6Mo5G4V2钢制造的几种铣刀,丝锥钻头寿命比普通回火提高30～150％,既节约能源又节约工时;(3)低高温配合回火引起机械性能改善与下列组织变化有关:①低温(320～380℃)回火促进随后二次硬化温度回火时M_2C碳化物的析出;③低温(320～380℃)回火引起的ε-型和M3C型碳化物均匀而充分析出,有利于随后二次硬化温度回火时M_2C和V_4C_3的细化和均匀;③低温(320～380℃)回火引起部分(5～7％)残余奥氏体转变成贝氏体,对二次硬度和红硬度有一定贡献。     

微钙高硬高韧结构钢的研究

本文研究了一种新型的高硬度（HRC＞58），高韧性（αk≥40J/cm2)的结构钢的化学成分及热处理对冲击韧性的影响，实验结果表明，微量钙对改善钢在淬火－低温回火态的冲击韧性有重要作用，铬含量及铜／硅比对冲击韧性也有一定的影响。     

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.     

GCr15钢的疲劳和断裂

本文研究了热处理对GCr15轴承钢断裂韧性K_(Ic)和疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响。试验结果表明:基体成分及组织是影响K_(Ic)和da/dN的主要因素;淬火加热温度升高,K_(Ic)降低,da/dN增快;提高回火温度,K_(Ic)增加,da/dN减慢,但在230℃回火时,因处于回火马氏体脆性区,K_(Ic)急烈下降,da/dN增加;在低温回火范围内,淬火加热温度对K_(Ic)和da/dN的影响远比回火温度对这两种力学性能指标的影响强烈。对GCr15钢疲劳断口和疲劳裂纹扩展过程观察后认为:在门槛区附近,疲劳裂纹的扩展以沿晶为主;中速区则以断续的再生核机制进行扩展;快速区至最后断裂阶段表现为准解理和沿晶断。     

钒微合金化中锰钢组织与性能研究

对一种钒微合金化低碳中锰钢进行了轧制及热处理实验,对其组织与性能进行了研究,通过选取合理的热处理工艺,获得了良好的强韧性指标.结果表明:热轧态中锰钢的屈服强度在700MPa以上,-40℃的冲击功为67J,当淬火温度和回火温度分别为900℃和600℃时,实验钢的屈服强度在650 MPa以上,-40℃的冲击功为275J,具有良好的强韧性指标.热处理态实验钢的组织为回火马氏体,组织细化有利于提高实验钢的低温冲击功,当淬火温度为900℃时,在回火过程中可析出大量20nm以下的二元相VC,其析出强化量在150 MPa以上.     

37CrNi3A钢调质组织与断裂韧性之间的关系

本文研究了回火马氏体组织和回火贝氏体 回火马氏体复合组织对37CrNi3A钢断裂韧性,冲击韧性和强度的影响。结果表明,回火粒状贝氏体(或回火下贝氏体) 回火马氏体复合组织的强度和韧性的配合优于回火马氏体组织,而回火马氏体组织的强度和韧性的配合优于回火上贝氏体 回火马氏体复合组织、对显微组织,断口形貌与韧性之间的关系进行了探讨。     

高温淬火和回火对30CrMnSiA钢组织和性能的影响

本文研究了30CrMnSiA 钢经不同温度油淬,不同温度回火对组织和性能的影响。经光镜,电镜研究了不同热处理状态的组织,用 X-射线衍射仪测定了残留奥氏体的体积分数。测定了常规机械性能和断裂韧性。研究表明,经不断提高淬火温度发现断裂韧性韧值并非一直上升,而呈现“(?)”型变化。在300℃～400℃回火2小时出现回火脆性。经920℃淬火,250℃回火2小时具有最佳强韧化效果。     

高强高韧低合金锰钢的研制

采用多元合金化思路设计了一种新型低合金高强度高韧性锰钢.研究了该钢的静态CCT曲线、显微组织、断口形貌以及热处理工艺对钢的力学性能的影响.结果表明:该钢中过冷奥氏体的稳定性高,具有高淬透性及高回火稳定性,经890～930℃淬火及200～230℃回火后获得回火板条马氏体组织,使该钢具有高的强韧性(抗拉强度Rm≥1500MPa,冲击韧性Akv≥85J)匹配;钢中适当提高锰含量,符合我国资源情况,具有较高的性价比.     

合金元素对中碳硅锰钼钒钢连续冷却转变及淬透性的影响

本文用顶端淬火法测定了40、40Si_2、40Mn_2、40Mo和40Si_2Mn_2钢的连续冷却转变曲线和淬透性曲线,同时研究了硅锰钼钒钢中不同硅或锰含量对钢的淬透性的影响,通过对试样中心为半马氏体时钢的淬透性乘子的计算,相对定量地说明了硅、锰对钢的淬透性的作用规律。 通过试验表明,硅使铁素体一珠光体的转变温度上升,使连续冷却转变曲线稍向右移,当钢中加入钼或锰后,使钢的转变温度和时间有较大地降低和延缓,尤其是锰钢。当钢中同时存在有硅和锰,则硅、锰的复合作用远比单一的锰或硅要大得多,使连续冷却转变曲线更往右下方移动。单一的合金元素对钢的淬透性影响最大的是锰,其次是钼,而硅的效果最小。但硅加到40Mn钢中,大大地提高了钢的淬透性,其复合作用不是简单地单个元素作用的叠加,而是乘子关系。为了保证40硅锰钼钒钢有足够的淬透性,必须加入大于1.5％的锰,硅保持在1.3％左右,当然还应加入适量的钼。     

细小弥散碳化物与回火马氏体脆性

本文利用透射电子显微镜及物理化学相分析技术研究了中碳硅—锰钢中回火马氏体脆性(TME)的微观机制,着重探讨了回火过程中析出的碳化物对TME的作用。结果发现,对应于40Si2Mn2钢中TME产生的回火温度区间,存在有由碳化物向渗碳体的转变,析出了细小弥散的颗粒状渗碳体。这种对应现象在40Si2Mn2Mo钢中也得到证实。40Si2Mn2Mo钢的TME产生的回火温度和弥散渗碳体的析出温度都要高于40Si2Mn2钢。由此得出:在回火过程中大量细小弥散渗碳体的析出是中碳硅—锰钢中TME产生的一个重要原因。     

过共晶超高铬铸铁合金的组织与性能

研究了过共晶超高铬铸铁的组织和热处理工艺对其性能的影响,过共晶超高铬铸铁的铸态组织由初生碳化物M7C3 共晶(M7C3 M23C6) 马氏体 残余奥氏体组成,其中初生碳化物(M7C3)为六方形长秆状.在1050℃淬火的条件下,低温回火时,材料的硬度、冲击韧性的变化不大,回火温度提高到450℃后,材料的硬度显著升高,相应的冲击韧性下降;回火温度继续上升,材料的硬度下降,冲击韧性升高.