S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响

以w[S]为0.002%(低S含量)和0.022%(高S含量)的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况:低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。

氧化钛负载脱硝催化剂的碱中毒过程:氧化钒的保留和氧化钨的牺牲（英文）

V2O5-WO3/TiO2催化剂目前已广泛用于电厂和工业锅炉燃烧废气脱硝,但燃烧原料煤及石油中含有的杂质元素碱金属与碱土金属元素可吸附在催化剂上,不仅会减少催化剂酸性位的数量,还会与催化活性元素结合生成惰性物种,导致催化剂失活.因此,已有许多有关钒钨钛催化剂碱中毒的研究,从催化剂的氧化还原能力、酸性位损失及表面孔结构等方面进行了讨论.但这些研究大多集中在碱中毒对活性组分V2O5的影响及中毒催化剂的活性变化,很少涉及催化剂中WO3的作用,也缺乏有关不同活性元素与钾盐反应的实验证据.本文采用过量浸渍法制备了不同钒和钨含量的钒钨钛催化剂,研究了氯化钾对其氨法选择性催化还原(NH3-SCR)活性的失活效应.利用感应耦合等离子体、N2吸附、拉曼光谱、H2程序升温还原、NH3吸附红外光谱和NH3氧化活性等手段对新鲜和中毒催化剂的性质进行了表征,特别探讨了V2O5和WO3对催化剂抗碱中毒能力的贡献.催化剂活性测试结果表明,V2O5含量越高,活性温度窗口越宽,而且含有WO3的三元催化剂活性高于V2O5/Ti O2二元催化剂.催化剂的BET比表面积和孔结构取决于TiO2载体,随活性组分配比变化不大,说明催化剂物理结构性质并非影响活性的主要因素.原位红外光谱及H2程序升温还原测试结果表明,随V2O5含量提高,催化剂表面Brnsted酸性位数量及氧化还原能力提高.作为反应的主要活性物种,V2O5在碱中毒处理后变成惰性的偏钒酸钾KVO3,使催化剂中Brnsted酸性位减少,热稳定性下降,并削弱了催化剂的氧化还原能力,因此低钒含量的催化剂容易严重中毒失活.在高钒负载量(3%)时,部分V2O5在碱中毒后得以保留,从而使催化剂保持了一定的脱硝催化活性.另外,WO3能给催化剂表面提供热稳定的酸性位,虽然WO3自身的氧化还原能力差,但其能改善V2O5的分散性,从而提高V2O5-WO3/TiO2催化剂的活性.除此之外,WO3在催化剂碱中毒过程中还能扮演牺牲剂,与钾反应生成钨酸钾(K2WO4),即在V2O5与钾离子结合形成KVO3的同时,部分WO3也会与钾反应形成K2WO4,可以使三元催化剂保留更多的活性V物种.因此,在所研究的催化剂中,高钒负载量的V2O5-WO3/Ti O2催化剂表现出最好的抗碱中毒能力.活性影响因素分析表明,对于新鲜催化剂,其表面吸附的NH3量足够多,催化剂活性与表面酸性相关度不大,脱硝效率主要取决于催化剂的氧化还原能力.但是,对于碱中毒处理后的催化剂,其表面吸附NH3的能力大大削弱,这时脱硝效率除了受催化剂氧化还原能力影响,在很大程度上也依赖于催化剂的表面酸性.

低碳齿轮钢18CrNiMo7-6奥氏体晶粒度长大规律

利用金相实验法研究了低碳齿轮钢18CrNiMo7-6在不同加热条件下奥氏体晶粒的长大行为,建立了Arrhenius奥氏体晶粒长大模型,并利用时间指数对模型进行了优化。结果表明:在1173~1373 K范围内,奥氏体晶粒平均尺寸随着温度的升高及时间的延长而增大,并且对温度的敏感性高于对时间的敏感性,显著粗化温度为1273 K;建立了Arrhenius奥氏体晶粒长大模型D=2.223×10^(6)exp[-132086/(RT)]tn,其中激活能Q=132.086 kJ/mol;时间指数n随温度的变化近似服从S型函数,并建立了相关的数学方程式n=0.0775+0.2317/(1+10(1326.73-T)×0.0235),用该方程式对考虑合金元素的Arrhenius方程中的时间指数进行了优化,将优化后由该模型得到的奥氏体晶粒平均尺寸的计算值与实测值进行了对比,结果显示其吻合性较未优化前的模型更好。

Nb微合金化对渗碳齿轮钢组织演变及接触疲劳性能的影响

目的研究Nb微合金化后渗碳层和基体的显微组织变化规律,及Nb微合金化对接触疲劳性能的影响,以实现齿轮的接触疲劳长寿命。方法利用真空渗碳炉将Nb微合金化及未Nb微合金化齿轮用钢18CrNiMo7-6进行渗碳热处理,采用滚动接触疲劳试验机进行接触疲劳试验,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射显微镜(EBSD)和洛氏硬度计等设备,对试样的组织及硬度进行检测,探讨Nb微合金化对接触疲劳性能的影响。结果渗碳热处理后,表面组织为针状马氏体、残余奥氏体和碳化物,心部组织为板条马氏体。Nb微合金化渗碳层组织发生了细化,位错密度由7.52×10^(15) m^(‒2)增加到8.75×10^(15) m^(‒2),残余奥氏体含量由23.6%降低至15.4%,渗碳层硬度由58.6HRC提高至59.4HRC,心部奥氏体晶粒平均尺寸由20.5μm降低至16.3μm。剥落坑表面粗糙且呈分层结构,起裂位置位于次表面;剥落坑在滚动接触应力作用下发生加工硬化,Nb微合金化和未Nb微合金化的加工硬化硬度均提高了1HRC左右,抗变形能力相差不大。Nb微合金化齿轮钢的接触疲劳寿命L_(10)=3.2×10^(7),L_(50)=8.2×10^(7);未Nb微合金化齿轮钢的接触疲劳寿命L_(10)=2.0×10^(7),L_(50)=6.4×10^(7)。结论Nb微合金化后,渗碳层组织细化,位错密度增大,显著抑制了裂纹的萌生,并且渗碳层的硬度稍有增加,综合作用使得齿轮钢的接触疲劳寿命L_(10)和L_(50)分别提高37.5%和22%。

Cr-Mo-B系机械工程用钢高温流变行为及热加工图

在变形温度为850~1150℃、应变速率为0.1~10s -1 的条件下,对Cr-Mo-B系机械工程用钢进行高温热压缩实验。基于真应力-应变曲线,建立输入参数为温度、变形速率、应变和输出参数为流变应力的人工神经网络(ANN)模型。结果表明:神经网络模型的预测精度高,其预测流变应力的均方根误差为1.3858。根据动态材料模型理论(DMM),构建并分析材料在真应变为0.5和0.7时的热加工图,确定了最佳热变形工艺参数:当真应变ε=0.5时,变形温度为1050~1150℃、应变速率为0.1~0.4s -1 区域的功率耗散因子η≥37.20%;当真应变ε=0.7时,变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.1~0.6s -1 区域的功率耗散因子η≥35.80%。

TNT空爆载荷下WELDOX 700E钢变形行为研究

以WELDOX 700E钢为研究对象,研究了8 mm钢在6 kg球形TNT空爆载荷、12 mm钢在10 kg球形TNT空爆载荷下的抗爆轰变形行为,结合ABAQUS模拟计算软件建立了WELDOX 700E钢抗爆轰变形模拟计算模型。结果表明:材料强度是影响WELDOX 700E钢抗爆轰变形行为的关键因素之一,高强度WELDOX 700E钢在球形TNT空爆载荷条件下呈现均匀的拱形变形。在6 kg球形TNT空爆载荷下,8 mm WELDOX 700E钢板中点的最大动态位移为144 mm,永久挠度为124 mm,回弹为21 mm;在10 kg球形TNT空爆载荷下,12 mm WELDOX 700E钢板中点的最大动态位移为166 mm,永久挠度为143 mm,回弹为23 mm。在不考虑实验工装整体偏移的条件下,球形TNT空爆载荷下钢的抗爆轰变形模拟计算结果可准确反映WELDOX 700E钢的抗爆轰变形行为。WELDOX 700E钢在抗爆轰形变过程中存在显著的厚度减薄现象并伴随一定的应变硬化行为,应变硬化行为主要为WELDOX 700E钢马氏体晶粒内部位错增殖的表现,8 mm和12 mm WELDOX 700E钢中心区域的位错密度较边部分别增加80.31%和151.76%。

GCr15SiMo钢的动态及高温力学行为

以GCr15SiMo钢为对象,研究热处理工艺对其微观组织的影响规律,并利用霍普金森杆和GNT100-2型高温拉伸试验机,分析不同组织结构GCr15SiMo钢的动态及高温力学行为。结果表明:淬火温度由800℃升高至920℃,GCr15SiMo钢中M_(3)C型碳化物颗粒的质量分数由2.319%减少至0%;动态压缩过程中,GCr15SiMo钢的失效应变均随应变速率的增加而增大,在真应变分别为0.2和0.8时,随着淬火温度的升高,GCr15SiMo钢流变应力分别下降13.45%,21.44%,27.49%和31.79%,流变应力迅速下降主要与组织结构和动态压缩变形时的绝热剪切机制有关;在高应变速率条件下,GCr15SiMo钢的宏观变形由镦粗转变为沿45°方向的剪切破坏,绝热剪切机制是导致变形行为变化的主要原因之一,且组织结构是影响材料绝热剪切敏感性的关键因素之一;GCr15SiMo钢动态压缩变形过程中形变升温在117~333℃之间,M_(3)C碳化物颗粒回溶是其高温性能呈现抗拉强度增加、屈服强度降低的关键因素之一;淬火温度为920℃时,GCr15SiMo钢的组织为均匀一致的孪晶马氏体,孪晶马氏体中的亚晶界可有效阻碍位错运动,在拉伸应力作用下表现出明显的应变硬化现象,应力-应变曲线较淬火温度800℃时呈现更显著的上升趋势。

高品质齿轮钢的最新研发进展

文章综述了近年来高品质齿轮钢的研究进展,包括高质量稳定性齿轮钢、高温渗碳齿轮钢以及超长寿命齿轮钢等方面,重点在不大于4HRC窄淬透性带宽控制技术、960℃以上高温渗碳晶粒长大控制技术以及10^(9)周次超高周疲劳破坏机理及控制技术等方面,为高品质齿轮钢的开发及应用奠定了基础。

Nb微合金化对20CrNiMoH齿轮钢淬透性的影响

在20CrNiMoH钢中添加了0.03%的Nb,通过末端淬火试验、物理化学相分析以及热膨胀试验等研究Nb对试验钢在950和1200℃淬火时对其淬透性的影响。结果表明:当淬火温度为950℃时,Nb主要在析出相中,由于Nb的添加细化了晶粒,含铌钢的淬透性低于不含铌钢。当淬火温度为1200℃时,NbC析出相发生回溶,Nb固溶到奥氏体晶粒中,含铌钢的淬透性高于不含铌钢。热膨胀试验结果表明固溶Nb具有降低试验钢的临界冷却速度,提高Ms点以及推迟珠光体铁素体转变,扩大马氏体贝氏体相区的作用,从而提高其淬透性。

回火温度对2300MPa级低合金超高强度钢组织及力学性能的影响

超高强度钢强度的提高有利于实现构件的轻量化。目前广泛应用超高强度钢板的强度普遍不高于2 000 MPa,针对一种强度为2 300 MPa级的超高强度钢,通过SEM、TEM和物理化学相分析等方法研究了回火温度对其显微组织及力学性能的影响。结果表明,经140~230℃不同温度回火处理后,实验钢显微组织均为板条马氏体和ε-碳化物,ε-碳化物质量分数随回火温度的升高从0.196%增加至0.718%。随回火温度的升高,实验钢的抗拉强度从2 441 MPa降低至2 169 MPa、屈服强度从1 720 MPa升高至1 825 MPa、冲击吸收功在19 J/cm^(2)上下波动。ε-碳化物的析出提高了析出强化效果,使得实验钢的屈服强度升高,马氏体中固溶碳含量的下降,使得实验钢的抗拉强度下降。

过渡金属离子掺杂CeO_2-SO_4^(2-)固体酸的结构、redox性能、吸附性能及NH_3-SCR活性研究

通过溶胶凝胶法制备了Cux+,Fex+,Nix+和Zrx+掺杂的CeO2-SO42-固体酸NH3-SCR催化剂。利用XRD,IR,NH3-TPD,NH3-TPO,NOx-TPD和NO-TPO等手段研究了过渡金属离子掺杂对CeO2-SO42-催化剂结构、吸附性能、redox性能和NH3-SCR活性的影响。试验结果表明,Nix+和Zrx+掺杂的CeO2-SO42-固体酸催化剂的NH3-SCR活性最好,在250～360℃温度范围内NOx的转化率可达80%以上;Cux+掺杂催化剂的NOx和NH3吸附性能较差,导致催化剂的脱硝效率较低,而Fex+掺杂催化剂虽然具有较好的NH3和NOx吸附性能,但该催化剂对NH3的氧化性能较高,导致高温条件下还原剂的氧化,从而降低了CeO2-SO42-催化剂的活性;Nix+和Zrx+掺杂可以在提高催化剂吸附性能的基础上保持较低的NH3氧化活性,从而使CeO2-SO24-催化剂保持较高的脱硝性能。

高温渗碳齿轮钢的晶粒粗化行为

为了开发适合980℃高温渗碳的齿轮钢,利用伪渗碳方法,研究了铌质量分数为0、0.036%、0.060%和0.100%的18Cr2Ni2Mo渗碳齿轮钢在930和980℃的晶粒粗化行为。结果表明,由于析出NbC钉扎晶界,铌微合金化可以显著细化试验钢在930和980℃奥氏体化后的晶粒尺寸,且随着铌质量分数增加,铌微合金化明显抑制试验钢在980℃长时间奥氏体化晶粒粗化倾向。添加0.100%Nb的18Cr2Ni2Mo齿轮钢在980℃奥氏体化20 h后,平均晶粒尺寸仍然在26μm左右,适合于980℃高温长时间渗碳。

轧制工艺对22CrMo钢带状组织的影响

采用Gleeble热模拟试验模拟研究了不同轧制工艺（SLN前加热温度、轧制时应变速率、轧后冷却速度等）对22CrMo钢带状组织的影响。结果表明：在其他轧制工艺固定不变时，随轧后冷却速度的增加，22CrMo钢带状组织中铁素体带宽不断减小，轧后冷速的增加抑制了先共析铁素体的生成，使带状组织的不均匀性减弱；而轧制前加热温度增加，会加快22CrMo钢中合金成分的扩散速度，使原始钢中合金成分更加均匀，对最终轧后带状组织控制有益；轧制过程中应变速率的变化会影响带状组织中的铁素体形貌，但对铁素体带宽的影响不太明显。

退火温度对V-Ti-Mo钢析出相和力学性能的影响

研究了V-Ti-Mo钢经不同温度退火后的组织和力学性能。结果表明,随着退火温度的升高,试验钢中的珠光体组织逐渐发生分解,MC型析出相逐渐增多,强度增加。试验钢轧态时MC型析出相主要为Ti(C,N),经过退火后出现了(V,Mo)C析出相,并且随着退火温度的升高,(V,Mo)C相逐渐增多。根据钢铁材料的强化理论对试验钢的屈服强度进行了理论计算,与实测结果符合较好,表明析出强化是退火后强度增加的主要原因。

热处理工艺对TC4钛合金冲击磨损性能的影响

研究了退火和固溶时效处理对热轧态TC4钛合金的力学性能和组织的影响,并考察了其冲击磨损性能。结果表明:退火处理后试样组织中转变β相增加,强度、塑性和韧性均较热轧态有所提升;而固溶时效处理后试样组织的晶粒细化且尺寸更为均匀,同时具有最高的强度,而塑性和韧性则较热轧态有所降低。经过10 h的冲击磨损试验后,退火态试样的磨损率最低,而固溶时效态试样的磨损率最高。通过磨损断口观察发现退火态试样表面冲刷犁沟较短,且终点处存在合金的塑性堆积,同时磨损面组织发生塑性变形,晶粒延展拉长。退火态试样较高的塑性和韧性有助于吸收冲击能量,因此表现出较好的耐冲击磨损性能。

硫化物改质对20MnCr5齿轮钢夹杂物和切削性能的影响

齿轮钢广泛应用于汽车、机械等传动系统,易切削化是提高齿轮加工效率、降低制造成本的主要途径之一。提高钢中硫元素含量是改善齿轮钢切削性能的有效方式,然而过多的硫元素在轧制时会形成条带状MnS,增大钢的各向异性,因此需要对硫化物进行改制处理。分别采用Ca处理和Mg处理两种方式对20MnCr5齿轮钢进行硫化物改质,通过对力学性能、组织形态、夹杂物分布以及切削性能等表征,对比分析不同改制方式对材料的影响。结果表明,Ca处理和Mg处理后试验钢的强度和塑性保持一致,而Mg处理试样的晶粒尺寸较小,因而韧性较高。Ca处理试验钢中MnS夹杂物数量较多,长条状夹杂物比例相对较高;而采用Mg处理可以有效降低钢中夹杂物的数量,夹杂物平均尺寸有所增大,同时小长径比夹杂物数量增多,但是复合氧化物型夹杂物的数量也有所增加。在240~280 m/min条件下进行了干切削试验,结果表明两种试验钢均出现前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损,其中Ca处理试样的刀具磨损较为严重,同时在较高切削速度下出现了积屑瘤和崩角现象,而Mg处理试样则具有更长的刀具使用寿命,对切削速度的敏感性也较低。分析可知,Mg处理后钢中存在较多的大尺寸球状硫化物夹杂物,提高了应力集中效应,更有利于改善切削性能,因而改制效果更好。

WELDOX 700E钢Johnson-Cook本构模型及动态断裂机理

利用拉伸试验机、霍普金森拉杆装置对高强度WELDOX 700E 钢进行了静、动态拉伸力学性能测试,研究了WELDOX 700E 钢的静、动态力学性能,并利用OM、SEM 观察分析了WELDOX 700E 钢不同应变速率下的断裂机理。结果表明: 随着应变速率由0. 000 25 s - 1 提高至4000 s - 1 时,WELDOX 700E 钢的屈服强度提高53. 4%,并伴随有绝热升温现象;同时,通过对试验数据进行本构方程拟合,得到了WELDOX 700E 钢的Johnson-Cook 本构方程: σi = ( 921. 6 + 1147. 2ε0. 81i) ( 1 + 0. 085lnε ·* ) 。静、动态拉伸条件下,WELDOX 700E 钢呈现出典型的微孔聚集型韧窝断裂形貌,显微孔洞以马氏体板条界面、第二相粒子为形核点,在拉伸正应力的持续作用下显微孔洞长大、聚集,直至断裂,且随着应变速率的增加,拉伸试样颈缩区的马氏体板条平均宽度由891 nm 降至395 nm,显微组织形变加剧与强度增加的趋势一致.

回火温度对NM600耐磨钢组织和性能的影响

利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等试验方法,对实验室试制NM600耐磨钢热轧后淬火态钢板在不同温度回火后的组织和力学性能进行了观察和测量,研究了回火温度对组织和力学性能的影响。结果表明,热轧淬火态试验钢经回火处理后,随着回火温度的升高,显微组织由板条贝氏体＋少量马氏体,逐渐过渡到粒状贝氏体＋弥散的碳化物;贝氏体板条和马氏体板条发生溶解,位错密度降低;在温度高于200℃时,贝氏体铁素体板条的溶解,析出的碳化物所产生的强化作用已经不再明显,导致试验钢的各项力学性能出现下降。综合分析可知,试验钢在200℃回火时可获得较为优良的力学性能。

1000 MPa级高破碎性钢的动态本构模型

利用SEM、霍普金森杆和拉伸试验机等仪器对3种1000 MPa级高破碎性钢的组织、静态和动态力学性能进行了研究,并拟合了Johnson-Cook动态本构模型。结果表明:3种试验钢均有明显的应变硬化特征,应变速率由0.001 s^-1提高至8000 s^-1时,1号钢的屈服强度增加546 MPa;2号钢的屈服强度增加434 MPa;3号钢的屈服强度增加667 MPa。3种试验钢也存在明显的温度效应1号钢微观组织中未溶碳化物的存在使晶格阻力增大,有效的阻碍了位错运动500℃高温条件下,1号钢的屈服强度为450 MPa,明显高于2号钢和3号钢的屈服强度330 MPa和310 MPa。3种高破碎性试验钢的Johnson-Cook方程分别为:■。

M1600钢的动态力学性能

利用分离式Hopkinson杆对一种新型高强度马氏体M1600钢进行了动态拉伸力学性能测试,对M1600钢的应变速率敏感性、动态断裂方式及吸能特点进行了研究,研究结果表明:M1600钢具有一定的应变速率敏感性,且应变速率敏感性随应变速率的增加而逐渐增强。M1600钢的断裂机理会随应变速率的增加发生变化,并影响M1600钢的塑性。当应变速率为3000s^-1时,M1600钢的伸长率最高,为20.5%。在准静态3000~4500s^-1范围内,M1600钢形变吸收的能量随应变速率的提高先增加后减少,应变速率为3000s^-1时,M1600钢吸收能量最多,为321.3J/cm^3。