30CrMnSiA钢激光堆焊修复研究

采用正交试验对激光焊接工艺进行优化,随后采用不同焊丝对线切割预制深度为1.2 mm缺陷的30CrMnSiA钢疲劳试样进行激光堆焊修复。采用扫描电子显微镜和疲劳试验机检测了修复后的疲劳试样疲劳性能及其断口特征。结果表明:正交试验获得的最佳激光堆焊修复工艺参数为激光功率3.4 kW、扫描速度1.2 m/min和送丝速度3.0 m/min;以440 MPa的应力水平旋转弯曲疲劳试验时,采用GH3030合金焊丝激光堆焊修复的疲劳试样的循环次数大于10~6,大于采用其他两种焊丝修复的疲劳试样的循环次数,与30CrMnSiA钢疲劳试样的循环次数相近,说明GH3030合金焊丝最适用于激光堆焊修复30CrMnSiA钢。

30CrMnSiA钢钨极脉冲氩弧焊层间气孔缺陷控制研究

针对5 mm厚30CrMnSiA管U形坡口对接焊,为解决焊缝机械加工后表面裸露链状气孔问题,采用钨极脉冲氩弧焊方法,研究了不同气体流量、焊接电流、焊接层数及层间间歇时间对焊缝层间气孔的影响。结果表明:在送丝速度及转胎速度与焊接电流匹配的条件下,采用10,12 L∕min氩气流量、3层焊接及3~5 min的层间间歇时间可以有效避免焊缝机械加工后表面裸露链状气孔问题。

补焊次数对30CrMnSiA钢接头组织和力学性能的影响

采用焊条电弧焊对30CrMnSiA钢焊接接头进行多次(3,4次)补焊试验,研究了补焊次数对接头组织和力学性能的影响。结果表明:补焊次数的增加对接头焊缝区域的显微组织类型影响不大,原始焊缝和补焊焊缝组织均为奥氏体柱状晶,但会导致原始焊缝区域的晶粒粗化和热影响区的大角度晶界分布密度下降,并减少热影响区的马氏体数量,从而对接头强度产生不利影响。补焊4次接头的抗拉强度较补焊3次接头降低了7.8%,断后伸长率降低了25.3%,但断裂机制仍为韧性断裂;补焊4次接头的抗弯性能和硬度也低于补焊3次接头。

30CrMnSiA钢中厚板焊接工艺研究

针对30CrMnSiA材料采取理论分析与试验相结合的方式,通过对厚度为50mm正火态中厚板进行焊接工艺研究,确定了合理的焊接工艺。采取焊前预热、控制层间温度、合适的焊接参数和后热处理等措施,可以获得良好的焊接接头质量,完全满足实际工程设备的需要,成功完成了大型结构件的焊接制作。

脉冲电流对疲劳后30CrMnSiA钢组织结构的影响

对在应力控制下预疲劳卸载的热轧态30CrMnSiA钢样品进行高密度脉冲电流处理后,得到了细小均匀的等轴晶组织,晶粒尺寸远小于热轧样品的晶粒尺寸。处理后样品的疲劳寿命显著提高。高密度脉冲电流使疲劳形成的位错产生运动,当刃型位错的距离达到临界距离时,位错发生湮灭,使局部的位错密度梯度增大,在位错密度低的地方发生再结晶形核,使钢发生再结晶。

调质状态下30CrMnSiA钢的激光焊接

探讨了调质状态下 30CrMnSiA钢的激光焊接性、焊缝成形及焊后残余变形 ;研究了调质状态下激光焊接30CrMnSiA钢时焊缝及热影响区的金相组织 ;提出了调质状态下 30CrMnSiA钢在焊深≥ 1.5mm时的激光焊接规范参数。结果表明 ,采用激光焊接调质状态下的 30CrMnSiA钢 ,易获得质量优良的焊缝 ,不会出现常见的焊接裂纹和明显的热影响区性能变化 ;工件加工误差对焊缝成形的影响可通过一定的措施加以改善 。

连续激光重复加载下30CrMnSiA钢的反射率

利用双光束反射率测量装置,研究了连续激光重复加载作用下30CrMnSiA钢金属材料的反射率变化特性。通过激光加载、冷却然后再加载到更高的温度的辐照试验与激光单次辐照的结果比较,发现二次加载时材料表面的激光反射率与样品表面首次加载时达到的最高温度所对应的反射率基本一致,只有达到并超过首次加载时样品曾达到的最高温度后,样品表面的反射率才会再次发生变化,且变化趋势与单次完整加载时的路径重合。这表明样品表面的反射率与其达到的最高温度有关,进一步的研究结果表明,样品达到的最高温度与样品表面在最高温度下产生的氧化反应层有关,而这一氧化层在冷却过程和再加载过程不变化。

30CrMnSiA钢的回火组织转变

对三种含砷量的３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢进行了不同温度的回火处理，在室温下测取了回火处理试样的穆斯堡尔谱，同时对典型试样作了金相和俄歇电子能谱（ＡＥＳ）分析。试验结果表明。３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢经淬火十回火处理后，其室温组织为α＇固溶体、碳化物和少量残余奥氏体的混合组织。回火温度不同，碳化物的形态也不一样，残余奥氏体含量随回火温度升高而降低。低温回火脆性主要是残余奥氏体分解与ε＋θ碳化物析出综合作用的结果。

镀铬层厚度对30CrMnSiA钢疲劳性能的影响

研究了镀硬铬对轴用30CrMnSiA高强度钢疲劳强度的影响，发现镀铬可导致疲劳强度降低，详细分析了镀铬导致疲劳强度下降的原因。通过疲劳成组对比试验发现，当铬镀层6达到150μm时疲劳强度明显下降，其中值疲劳寿命下降44％～55％。

7B04铝合金和30CrMnSiA钢短期腐蚀的电化学行为研究

目的研究7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样的电化学性能。方法采用电化学实验、扫描电子显微镜(SEM)、腐蚀坑深度测试分别对7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样在是否经过天然海水浸泡的情况下进行测试分析,得到微观腐蚀形貌和腐蚀坑深度以及试样表面不带锈和带锈时的电化学性能。结果随着Na Cl浓度增大,7B04铝合金和30CrMnSiA钢的自腐蚀电流变大,两者之间存在明显的电位差,接触后会发生电偶腐蚀。电偶电流与阴阳极面积比和Na Cl浓度有关,阴阳极面积比增大或Na Cl浓度升高均会导致电偶效应增强。经过海水短期浸泡后,7B04铝合金表面的锈层不仅没有起到抑制腐蚀的作用,反而使自腐蚀加重,但电偶效应确实有所减弱。结论沿海设备在使用过程中应竭力避免铝合金在锈层下工作。

30CrMnSiA钢亚温淬火工艺研究

对30CrMnSiA钢的亚温淬火工艺进行了研究。结果表明,原始非平衡组织对亚温淬火的效果影响不明显,采用非平衡组织进行亚温淬火,在强度和硬度不降低的情况下,其冲击韧度比常规调质处理提高一倍以上,塑性也大幅度提高;亚温淬火能够明显抑制钢的可逆回火脆性。

30CrMnSiA钢焊接接头疲劳特性研究

针对某型机部件焊接区连接模拟件开展了疲劳特性研究。首先通过静力试验机测试试验件的极限强度,确定试验件的薄弱部位。然后利用MTS疲劳试验机测试试验件的疲劳特性。试验结果显示,试验件在应力水平87 MPa时的疲劳寿命为106。试验件破坏位置均发生在缺口处。对断口采用扫描电子显微镜进行观测,分析了影响疲劳寿命的因素。该试验结果为部件结构设计的修正提供了依据。

未溶铁素体组织形态对30CrMnSiA钢强韧性的影响

本文研究了30CrMnSiA 钢未溶铁素体+回火索氏体双相组织中铁索体形态、数量和尺寸对其强韧性的影响。结果表明:未溶铁素体呈针状双相组织的强韧性最佳;呈小颗粒状的次之;大颗粒状的最差。随铁索体数量的增加,未溶铁素体呈针状的屈服强度和硬度降低,而冲击韧性增加,强韧性基本不变;而呈颗粒状的在屈服强度和硬度降低的同时,由于铁素体颗粒尺寸增大,冲击韧性降低,强韧性下降。本文还探讨了铁素体形态、数量和尺寸对双相组织强韧性变化规律影响的原因。

30CrMnSiA钢锻件性能不合格原因分析

30CrMnSiA钢锻件力学性能检验不合格。本文对不合格试样和合格试样进行了对比观察、断口分析、能谱扫描、显微硬度和金相分析。结果表明:不合格拉伸试样为脆性断裂,断面存在条带状分布的沿晶断裂区域;沿晶断裂区域Cr、Mn、Si元素的偏聚加剧了P、Sn、Sb、As等杂质元素的偏聚程度,导致晶界脆化,发生了高温回火脆性。

基于SPH-FEM转换算法的7.62mm步枪弹冲击30CrMnSiA钢板的数值计算

从转换判据和时间步长控制两个方面对光滑粒子流体动力学-有限元(SPH-FEM)转换算法进行改进,采用改进的SPH-FEM转换算法对7.62 mm步枪弹冲击特殊热处理的30CrMnSiA钢板进行全尺寸三维数值计算,将子弹在冲击过程中发生严重畸变的有限单元转换为SPH粒子继续参与计算.子弹采用弹塑性模型,靶板采用修正的Johnson-Cook强度模型和Gruneisen状态方程.针对不同的子弹初速,计算靶板盘形凹陷和冲塞两种破坏模式,计算结果与实验结果吻合较好.表明改进的SPH-FEM转换算法能够合理高效地利用有限单元和SPH粒子,为低强度子弹冲击高强度靶板的计算提供一种有效途径.

30CrMnSiA钢在循环载荷作用下冷挤压孔边残余应变场变化初探

用实测方法初步探讨了30CrMnSiA 材料冷挤压强化孔边残余应变场在几种不同交变应力作用下的衰减变化情况。结果表明,30CrMnsiA 材料的残余应变场没有随外加循环载荷作用而衰减的特性,但存在一个临界值。当孔边实际最大应力超过这个临界值时,孔边材料将再次屈服;当孔边实际最大应力低于这个临界值时,孔边残余应变场保持稳定。这个临界值的实质是使孔边实际最大应力恰好达到材料屈服极限。

7.62mm步枪弹正冲击30CrMnSiA钢板破坏效应试验

采用Ф25口径弹道滑膛炮发射7．62mm步枪弹头对经过某热处理工艺的4．1mm厚30CrMnSiA钢板进行了正冲击弹道破坏效应试验。冲击速度为600～890m／s。随着冲击速度的增加，通过试验分别观察到靶板的破坏模式依次经历隆起和盘形凹陷的塑性变形、花瓣型破坏以及冲塞型破坏3种模式。弹道极限速度在662m／s左右。试验结果分析表明，对靶板的冲击效应主要体现在弹头内强度较高的钢芯上，但当冲击速度提高到一定程度之后，被甲的质量效应开始表现出来，形成继钢芯冲塞靶板之后的二次冲塞；冲击之后的弹头钢芯头部镦粗，且其镦粗程度随弹头冲击速度的提高逐渐降低，一般不发生质量侵蚀现象。

纳米电刷镀技术修复飞机30CrMnSiA钢旋转体小零件

为解决类似飞机30CrMnSiA钢旋转体小零件镀铬修复中的氢脆、工艺复杂、成本高等难题,开展了电刷镀技术修复该类零件的可行性研究。初步探讨了利用n-Al2O3/Ni复合镀液对其进行电刷镀修复的工艺流程及条件,并对修复层的硬度、结合力、耐磨性进行了测定试验。结果表明:利用纳米电刷镀技术修复飞机30CrMnSiA钢旋转体小零件,其镀层质量完全满足使用要求,具有较好的推广价值。

30CrMnSiA钢的摩擦磨损性能研究

采用MMS-2A型摩擦磨损试验机对不同热处理后的30CrMnSiA钢进行摩擦磨损性能实验,并分析磨损条件对其磨损性能的影响规律。结果表明:在其他磨损条件不变,只改变其中一个磨损条件(即磨损距离或磨损速度或载荷)时,随着磨损距离或磨损速度或载荷的单独增加,经不同热处理后的30CrMnSiA钢件的磨损质量损失均增大。

热处理对30CrMnSiA钢抗氢脆性能的影响

实验考察各种强韧化热处理工艺对30CrMnSiA钢抗氢脆性能的影响。结果表明,在900℃淬火和500℃回火之间,采用(Ac_3-10℃)亚温淬火、(Ac_3+20℃)两次淬火可使调质状态钢的氢脆断裂下临界应力σc值分别提高9.6%和7.9%。等温淬火后在再进行Ac_3+20℃两次淬火可使钢的σc值提高10.4%。370等温淬火工艺可使板状缺口试样钢的σc值提高60%。钢的抗氢脆能力的提高是由于存在一定量韧性相铁素体或残余奥氏体,提高了基体组织的塑性和韧性。晶粒细化、α相和γ相由块状改变为针状、碳化物弥散细小地分布以及吸氢量减少也是氢脆敏感性降低的原因。