淬火-配分处理对30CrMnSiA钢冲击韧性的影响

淬火-配分(Quenching and Partitioning,Q&P)钢由于具有优异的综合性能而备受关注。本文设计了一步等温和二步等温处理工艺,通过改变淬火温度和等温温度获得了不同含量一次马氏体(PM)、残余奥氏体(RA)、二次马氏体(FM)及贝氏体(BF)的多相微观结构。采用XRD、EBSD综合分析了淬火配分处理对马氏体/贝氏体形态、位错密度、体积含量、变体选择行为以及冲击韧性的影响。示波冲击试验结果表明:330℃是一步淬火配分和二步淬火配分处理的最佳淬火温度,该温度能够获得最佳的冲击韧性。与一步淬火配分处理比较,二步淬火配分处理可以提高复相组织中的RA含量,并降低FM含量。最优的淬火温度和配分温度有利于降低马氏体/贝氏体(M/B)中的位错密度、增加RA和大角度晶界(HAGB)体积含量,从而显著改善Q&P钢的冲击韧性。

GH738高温合金修正J-C本构关系模型和应变补偿Arrhenius本构关系模型的对比

在变形温度为980~1100℃,应变速率为0.001~0.1 s-1及高度压下率为60%的条件下对GH738高温合金进行了等温恒应变速率压缩实验,研究了合金的流动应力行为,并分别采用J-C模型和Arrhenius模型构建了合金的流动应力本构关系。结果表明,修正J-C模型和应变补偿Arrhenius模型均能较准确表征GH738高温合金的流动应力行为,能较好地预测合金的流动应力,其中修正J-C本构关系模型的相关系数r达0.99172,平均绝对相对误差AARE为7.86%;应变补偿Arrhenius本构关系模型的相关系数r为0.98815,平均绝对相对误差AARE约7.46%。两种本构关系模型具有大体相当的总体预测精度,但对不同变形条件下的预测精度存在一定差异。当应变速率较高、变形温度较低和应变较小时,宜选用修正J-C本构关系模型;反之,宜选用应变补偿Arrhenius本构关系模型。

一步等温和两步等温处理对30CrMnSiA钢力学性能的影响

设计了一步等温和两步等温Q&P处理,通过改变淬火温度和等温温度使30CrMnSiA钢获得了不同含量一次马氏体(PM)、残留奥氏体(RA)、二次马氏体(FM)及贝氏体(BF)的多相微观组织。采用X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)等分析了Q&P处理对试验钢组织和力学性能的影响,并分析了热处理工艺影响RA含量、形态和C浓度的微观机制。结果表明:Q&P工艺中的淬火温度和等温温度决定了各相的含量和特性,高的等温温度有利于提升试验钢的拉伸塑性,而残留奥氏体的含量和碳浓度能够显著影响试验钢的伸长率、强塑积和屈服强度;330℃是一步等温和两步等温处理的最佳淬火温度,该温度下高的RA的含量及C浓度能够显著提升30CrMnSiA钢的伸长率、强塑积和屈服强度。与一步等温Q&P处理比较,两步等温Q&P处理可以提高组织中的RA含量,并能显著降低FM含量,这有助于提升30CrMnSiA钢的力学性能。

钛合金零件车削方案优化及工时计算

针对大中型钛合金零件加工成本高及加工效率低等问题,对钛合金材料的切削加工特性进行深入分析,通过合理地选择使用加工参数、加工方案及刀具,在保证零件尺寸及几何公差要求的前提下,实现钛合金零件加工效率的提升,达到节能降耗的效果。

大直径钛合金机匣的数控车削加工

针对Ti6Al4V钛合金薄壁机匣切削加工的难题,分析零件的结构和尺寸要求,通过编制合理工艺路线及数控程序,选用合理的刀具、切削参数和工装夹具等,确保了零件的加工精度,为该类薄壁零件的数控车削加工提供参考。

N、Cu元素对0Cr13Ni4Mo钢组织及性能的影响

主要研究了添加一定量N、Cu元素对0Cr13Ni4Mo钢组织及性能的影响。通过采用相同的热处理制度对N、C u含量不同的材料进行热处理,然后进行室温拉伸、室温冲击、硬度、显微组织的检测与分析。结果表明:在相同热处理制度下,添加N、Cu元素后,δ铁素体和碳化物含量明显减少,材料的抗拉强度提高70MPa以上,硬度提高20HBW以上,但冲击韧度降低了超过50%;单独添加N元素时,δ铁素体和碳化物含量也降低,材料抗拉强度提高50MPa以上,硬度提高15HBW以上,塑性及韧性与同时添加N、Cu元素时相当。结论分析认为:受N、Cu元素,尤其是N元素影响,材料奥氏体的稳定性明显增加,抑制了δ铁素体和碳化物的析出;同时,由于N、Cu元素分别具有固溶强化及时效强化效果,使材料强度、硬度有明显增加;但是,由于N含量提高,使回火过程中氮化物沿晶界沉淀析出,导致材料的塑性、韧性等有所降低。

GH4141大锥度喷嘴内支撑环锻造工艺研究

以前期模拟试验为基础,通过多火次锻造得到了大锥度喷嘴内支撑环,并通过分析晶粒度来判断锻件性能。从模拟情况看,锻件成形过程贴膜良好,尺寸满足设计要求;从实际锻造来看,经过多次锻造成形后,锻件无裂纹、凹坑等缺陷,锻件也满足尺寸条件;锻件前后晶粒度变化明显,轧制完成后晶粒度整体较为均匀且明显细化,约60%的晶粒为4.5~5级,约40%的细晶为9.5~10级,成形后晶粒度大头端与小头端相比,大头端更细,热处理后,整个截面晶粒度整体均匀,达到6.5~7级。

Fe元素对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

主要研究Fe含量对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响。对比分析了添加w_(Fe)=0.05%的TC4试样1和添加w_(Fe)=0.23%的TC4试样2经过相同锻造及热处理后的室温拉伸、400℃高温拉伸、室温冲击试验结果及金相显微组织。结果表明:增加w_(Fe)≈0.2%后,初生α相含量降低约9%。次生α相片层厚度增加且呈交叉混乱排列。室温拉伸、室温冲击和400℃高温拉伸的强度显著提高,室温抗拉强度和屈服强度增加约55MPa。400℃高温抗拉强度增加约30MPa。这是因为在拉伸过程中,位错滑移过程中所遇到的阻碍增大,导致大量位错塞积在弥散的强化相中;同时随着Fe元素增加,与钛合金形成固溶体时产生较大的晶格畸变,也能提高钛合金的强度,但对室温拉伸和400℃高温拉伸的塑性无明显影响。

回火热处理工艺对431不锈钢锻件硬度的影响

以431不锈钢锻件为研究对象,重点探讨431不锈钢锻件在670℃、690℃、720℃、740℃温度下回火处理后的硬度变化,同时研究了431不锈钢锻件在经历不同回火次数后的硬度性能,并进行了不同热处理状态下的组织机理分析,以探究适宜的回火工艺,满足不同标准(使用条件)的组织与性能要求。

GH141镍基高温合金的热变形行为和组织演变

通过热压缩实验研究了GH141镍基高温合金在变形温度为1040~1160℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为和组织演变,分析变形温度和应变速率对流变行为的影响,对流变应力进行摩擦、温度和应变修正补偿,用修正后的流变应力构建更加精准的本构方程并绘制热加工图,分析不同热加工区的微观组织演变以验证得到的最优热加工区。结果表明:压缩流变应力对变形温度和应变速率较为敏感,综合摩擦、温度变化和应变补偿修正的本构方程能较好地预测不同变形条件下的热压缩流变应力,结合热加工图及不同热加工区域内的微观组织演变确定最优热加工区为变形温度1130~1145℃、应变速率为0.1~5 s^(-1),此区域内动态再结晶完全,晶粒内部几乎不存在畸变,晶粒组织为等轴晶,且较均匀。

Haynes242高温合金热加工图及再结晶行为研究

目的Haynes242高温合金由于弹性模量几近恒定,膨胀系数低,被广泛应用于生产航空发动机高温密封环件。但是,由于Haynes242合金中Cr、Ni、Mo合金元素含量高,使得其热加工成型性对工艺参数极度敏感。因此,探索其最优热加工工艺参数,以期提高该合金热加工成型件的质量。方法采用Gleeble热模拟试验机研究Haynes242合金在950~1100℃温度范围内和0.001~1 s^(-1)的应变速率条件下的热变形行为。随后,通过光学显微镜分析各变形条件下Haynes242合金的微观组织演变规律。结果通过对Haynes242合金能量耗散图和失稳图的绘制,获得了该合金在不同变形量下的热加工图。通过分析Haynes242高温合金的热加工图及显微组织的演变规律,发现该合金材料的再结晶行为对变形速率和变形温度非常敏感。高温、低应变速率时发生动态再结晶程度最大,材料的可加工性更好。结果显示,Haynes242高温合金的最佳热变形工艺参数为1050~1100℃/0.001 s^(-1)。结论基于Poliak和Jonas提出的临界再结晶模型,确定了Haynes242合金的临界再结晶应变模型。此外,还揭示了变形温度和变形速率对动态再结晶行为的影响机制。

显微CT涡轮叶片重建质量优化方法

针对航空发动机叶片厚度不均,内部结构复杂造成的CT检测重建质量差的问题,以某型内部含有裂纹的涡轮叶片为研究对象,设计不同的扫描参数,进行不同扫描参数下的CT扫描与重建,实现了叶片轮廓的三维可视化,讨论透照管电压和管电流、伪影抑制算法、投影图像数量、图像滤波对重建质量的影响,通过研究和评价涡轮叶片的成像质量,实现叶片轮廓的高质量三维成像,推动显微CT技术在叶片检测上的应用。

航空发动机用Haynes242高温合金热变形行为

采用Gleeble热模拟实验机,在变形温度为950~1100℃、应变速率为0.001~1 s^(-1)条件下进行了热压缩实验,通过对流变应力曲线的分析,建立了Arrhenius本构方程,并对该方程进行了修订,获得了包含变形温度、应变速率及应变量相关的Arrhenius应变补偿本构方程。采用对比及平均误差分析检验本构方程的有效性和精确性发现:修正后的本构方程计算得到的应力值和实验数据吻合较好,方程的相关系数r值为0.967、平均相对误差AARE值仅为7.35%,具有较高的准确性。此外,基于Zener-Hollomon参数建立了Haynes 242合金动态再结晶的临界应变模型,并通过对能耗图和失稳图的绘制获得Haynes 242合金的热加工图,定量揭示了变形工艺参数在变形过程中对组织演化的影响,获得了最优的热加工工艺参数。

薄壁圆筒零件的加工工艺

针对薄壁圆筒零件在车削加工时容易产生振动及变形的问题,分析原因,并改进装夹方式,优化夹具。在此基础上,提出薄壁圆筒零件的加工工艺,提高加工效率和产品合格率,为企业节约成本。

重载铁道线辙叉零件滚动接触疲劳白色组织性能表征及分析

重载货运铁道线路发生多起辙叉零件断裂和核伤下道,均为滚动接触疲劳损伤所致。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,以及显微硬度计对疲劳损伤处的白色组织进行理化性能表征和分析。结果表明:白色组织内部为纳米尺度的纤维织构,成分与基体无明显差异,白色组织与基体之间存在宽度约3.4μm的过渡区。白色组织的硬度高达HV 1165,其高硬度与材料自身强度、承受的循环载荷次数有关。循环次数相当,材料强度越高,形成的白色组织硬度越高;材料强度相当,承受的循环次数越多,形成的白色组织硬度越高。

锻件工艺设计过程控制的分类管理

航空航天大锻件的生产,包含许多不同材料、过程控制需求不同的工艺。如果不对这工艺进行分类管理,提出明确的管理要求,将会导致工艺无法标准化、工艺校对和完善困难、相同错误容易重复发生、对工艺工程师要求高等问题。企业核心技术管理粗放,基础技术管理薄弱,没有好的制作方法,工艺制作工作量庞大,工程师工作迫于追求完成工作,工艺改进机制不足,工艺不断完善将成为空谈。

钛合金薄壁机匣安装边零件切削工艺改进

针对TA15钛合金薄壁件的材料特性和切削加工难题,按照零件的结构特征和尺寸要求进行工艺分析,通过合理安排工艺路线,设计制作工装夹具,选用合适的刀具和切削参数,及时处理好零件内部残余应力等工艺改进措施,有效保证了薄壁零件的加工精度,为类似零件的切削加工提供了经验借鉴。

小直径大锥度高压涡轮机匣锻件整体成形技术研究

介绍了一种Inconel 718材料、小直径大锥度的异形机匣环锻件整体成形的技术研究,通过设计相应的工步过程,结合设计相应的成形设备及工艺参数,对锻件进行整体成形,研究并掌握该类锻件成形的关键工艺参数,为后续该类小直径、大锥度高温合金机匣的整体锻造成形提供基础数据支撑,为大批量生产提供技术参数支持。

GH2907合金VIM+VAR 3t钢锭1190℃均质化过程中Nb和Si的扩散行为

利用光学显微镜、扫描电镜等研究了GH2907(0.02C,38.20Ni,13.92Co,4.92Nb,1.60Ti,0.32Si)合金Φ508 mm 3 t钢锭Nb和Si在1190℃的扩散规律。研究表明,GH2907合金Φ508 mm钢锭的枝晶间距大约110μm,Nb和Si在1190℃的表观扩散系数分别为D=(0.704±0.041)×10^(-14) m^(2)/s,和D=(1.870±0.511)×10^(-14) m^(2)/s。理论计算表明,1190℃Nb扩散44.8~50.3 h,Si扩散14.0~24.5 h可使其残余偏析指数δi达到0.02。

基于Simufact的GH3044异形截面环件轧制过程数值模拟

利用有限元数值仿真分析软件Simufact.forming对GH3044合金异形截面环坯的塑性成形过程进行动态模拟仿真,分析轧制过程中环件的温度场、应变场和轧制力的分布情况及随时间的变化规律。实时观测环件在轧制过程中成形和缺陷生成的动态过程,获得在各个轧制时刻各个节点位置的位移、应力、应变、速度的值和可视化云图,其模拟结果对实际塑性加工过程有预见性和前瞻性。对产品的工艺参数的设计和优化起到积极的指导作用。