热处理参数对高碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文研究高碳铜(1.0%C的碳工钢,1.0%C、1.5%Cr轴承钢)经不同温度热处理后的疲劳裂纹扩展行为。实验结果表明:1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物的尺寸、试样的淬硬深度等因素均影响疲劳裂纹扩展速率。2.疲劳裂纹的亚临界扩展长度a_c,仅受回火温度的影响。其它因素对a_c值无可见的影响。3、高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。

3Cr2W8V、4Cr5MoSiVl钢热疲劳机理及热疲劳抗力的差异

对淬火、回火后的3Cr2W8V钢、4Cr5MoSiV1钢缺口板状试样,进行了50～650℃ Coffin型热疲劳试验。根据试验结果,分析了热疲劳裂纹萌生和扩展过程,以及此过程中试样上应力的变化。结果表明:试样在升温时产生塑性压缩应变,在降温时产生弹性拉伸应变,呈现出弹塑性应变循环的特征;热疲劳裂纹沿滑移线场方向,在最大应变区形核,在形核数量上,4Cr5MoSiV1钢为3Cr2W8V钢的十几倍;裂纹扩展驱动力主要受材料高温强度和组织的热循环稳定性控制,同时也受材料对拉应力松驰能力的影响;裂纹扩展阻力主要取决于热循环后的材料断裂韧性水平、强度水平和氧化腐蚀抗力的合理配合。根据以上分析结果,从机理上解释了4Cr5MoSiV1钢热疲劳抗力优于3Cr2W8V钢的原因。

模具的失效分析及提高寿命的途径

失效分析是解决模具寿命的基础,通过失效分析可找到模具的优点和弱点,以及需要改进和加强的部位。本文中主要介绍热作冲头的失效分析和提高寿命的途径,为改进工艺和优选钢种指出了方向。

热冲压模具的失效机制和强韧化处理

作者研究了3Cr2W8V钢的性能潜力和热冲压模具的失效机制。证实了热冲压模具的主要强韧性指标应当是高温强度、断裂韧性、冷热疲劳抗力和疲劳裂纹扩展速率。冲击韧性不应作为主要强韧性判据。因此,可通过升高淬火温度和凹火温度来提高3Cr2W8V钢的强韧性,从而延长热作模具的寿命。此原理对其它高合金钢热冲压模具也有参考价值。

五种热作模具钢热疲劳性能的研究

本文用切割照像法测量了3Cr2W8V、012Al、CG-2、GR、HMI钢经相同热疲劳试验规程下的热疲劳裂纹条数及裂纹扩展深度,并以裂纹的扩展深度来评定钢的热疲劳性能的优劣。试验结果表明,GR钢比其余四种钢的热疲劳性能好,3Cr2W8V铜的热疲劳性能最差,HMI,CG-2、012Al钢介于二者之间。还讨论了合金元素,钢的硬度及断裂韧性对热疲劳裂纹产生的条数、裂纹扩展深度的关系以及钢的膨胀系数大小对钢的热疲劳性能的影响。

SiCw/LD_2疲劳裂纹萌生的研究

本文研究SiCw/LD_2复合材料的疲劳裂纹萌生部位、寿命和机制。用TEM现察疲劳试验后材料中的位错分布和出现在晶须旁的微裂纹。用SEM观察疲劳试样的表面一级塑料复型,发现5μm长的表面裂纹。认为复合材料的疲劳强度比基体合金高的一个原因是基体细小的晶粒所导致的较高的疲劳裂纹萌生寿命.

2091Al-Li合金疲劳裂纹扩展行为的研究

本文对不同时效状态,相同时效状态在不同的环境介质条件下的2091Al-Li合金疲劳裂纹扩展速率进行了研究。同时还用透射电镜及扫描电镜对合金的显微组织与疲劳断口等进行了观察。研究结果表明:在不同时效状态下,欠时效合金的疲劳裂纹扩展速率最慢,门槛值最高。过时效合金的疲劳裂纹扩展速率最快,门槛值最低。峰时效合金介于二者之间。 研究结果还表明,峰时效状态的合金在室温空气介质条件下疲劳裂纹扩展速率比在130℃加热条件下及3.5％NaCl水溶液中的均慢,门槛值均高。而130℃加热时合金的疲劳裂纹扩展速率比3.5％NaCl水溶液中的还快,门槛值也低。 本文还对上述合金的疲劳裂纹扩展速率的变化规律与它的显微组织,断口形貌及疲劳裂纹扩展形态之间的关系进行了探讨。

锤锻模燕尾热处理工艺的研究

通过对锤锻模燕尾开裂的失效分析,确认锤锻模燕尾开裂属于疲劳断裂,并找到了降低燕尾疲劳抗力的原因。又通过热处理对5CrMnMo钢疲劳抗力的影响研究,发现经860℃加热,450℃×6h等温后。

热处理对5CrMnMo钢疲劳裂纹萌生及扩展的影响

本文研究了普通淬火回火及等温淬火对5CrMnMo钢疲劳裂纹萌生抗力及扩展速率的影响。结果表明,提高钢的淬火温度,其疲劳裂纹萌生抗力增加,在等硬度条件下,疲劳裂纹扩展速率也减慢了;随着回火温度的提高,疲劳裂纹扩展速率减慢,但疲劳裂纹萌生抗力变化不大;经880℃加热450℃等温6小时再经480℃回火2小时的试样,比试验的其它工艺规范处理的试样疲劳裂纹萌生抗力均高,而且,疲劳裂纹扩展速率也最慢。同时还对出现上述疲劳性能变化规律的机制进行的探讨。

利用扫描电镜动态研究3Cr2W8V钢热疲劳裂纹的萌生

利用自制的Coffin型热疲劳载物台,对3Cr2W8V钢微型试样进行了扫描电镜中的动态热疲劳试验。拍摄了热疲劳裂纹的形核、成长、连接过程。对3Cr2W8V钢热疲劳裂纹的萌生机制进行了讨论。指出热疲劳裂纹优先于界面碳化物链处形核,并在滑移的促进下沿滑移线场最大切应力方向成长。

热处理对4Cr5MoSiVl钢热疲劳裂纹扩展驱动力的影响

利用自制的高频感应加热、吹风冷却式试验机,对4Cr5MoSiVl钢缺口板状试样进行了Coffin型热疲劳试验。记录了热循环次数、热疲劳裂纹长度、试样中热应力变化之间的关系。分析了热循环过程中试样中应力的变化及热处理的影响。结果表明:热疲劳裂纹扩展驱动力为循环下限温度时的拉应力,驱动力的产生起源于循环上限温度时的压缩塑性应变,主要受钢的组织循环稳定性和钢的高温屈服强度所控制。4Cr5MoSiV1钢淬火后,经较高温度回火,使组织较为稳定时,可以得到较低的热疲劳裂纹扩展驱动力,从而具有较低的裂纹扩展速度。

提高5CrNiMo钢制弯形件锻模寿命

锻模是重要的生产工具。以弯形件锻模为研究对象,分析其主要失效原因,提高模具的寿命,必须提高型腔的红硬性,避免内部出现上贝氏体,这可以通过提高淬火温度来实现。因而推迟了模具磨损的时间,提高了模具抗堆塌和断裂的能力。

高温奥氏体化对40Cr钢疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了40Cr钢经不同温度淬火、回火工艺处理后的显微组织和疲劳裂纹扩展行为。结果表明,1200℃高温淬火和1200℃高温奥氏体化后,在850℃冷待15min(1200→800℃)淬火,可获得完全的板条马氏体和较多的马氏体扳条间的残留奥氏体,从而可显著降低200℃回火后的da/dN值,提高Np;但400℃回火后,经1200℃淬火的,其da/dN却明显升高,Np显著降低;而经1200→860℃淬火的,仍具有较低的da/dN和较高的Np。在低温和中温回火态,40Cr钢的疲劳断裂机制均是沿晶与穿晶的混合,在200℃回火态,奥氏体化温度对裂纹扩展初期的断裂机制几乎不产生影响,在400℃回火态,沿晶断口的百分率随奥氏体化温度升高略有增加。在低温和中温回火态,影响疲劳裂纹扩展行为的主要组织因素是马氏体亚结构、残留奥氏体和Fe_3C_2奥氏体晶粒尺寸的影响不明显。

Cr12MoV钢的深冷处理及其强化机制的研究

测试了Cr12MoV钢经深冷处理后的硬度、冲击韧性、抗压屈服强度、冲击磨损抗力和疲劳裂纹扩展速率。采用透射电镜研究了深冷处理对显微组织的影响。试验证实,深冷处理可使淬火马氏体析出高度弥散的超微细碳化物,随后进行200℃低温回火后,这些超微细碳化物可转变为ε碳化物。未经深冷处理的马氏体,在低温回火后,仅在某些局部区域析出有少量的ε碳化物。本文还讨论了超微细碳化物析出机制及其对改进钢材力学性能所起的作用。

热处理制度对4Cr5MoSiV1钢显微组织和机械性能的影响

前言4Cr5MoSiVl钢是近年来在国内推广使用的热作模具钢,并用作制造飞机和发动机结构零件的材料。许多研究表明,高温淬火可提高合金结构钢的K_(1c)值,但a_k值有所下降。近年来,人们为在不降低a_k的情况下改善K_(1c),提出了在常规处理前先进行一次高温淬火(或高温调质)的双重处理工艺。

提高塔形热挤压凹模寿命的途径

分析了3Cr2W8V钢制塔形热挤压凹模的失效原因,并研究了提高模具寿命的途径。结果表明将该钢热处理工艺改为1150℃淬火,660—680℃回火,可使凹模寿命提高2—3倍。将整体式凹模改为组合式,并采用1120℃淬火,650℃回火的新型012Al模具钢,可使凹模寿命提高8-10倍。

提高热拔伸冲头寿命的研究

对35CrMnSi 钢制热拔伸冲头进行失效分析表明,冲头的失效形式是侧壁纵向开裂,引起冲头开裂的驱动力主要是热应力和组织应力,直接起因是冷热疲劳。针对失效原因优选出具有较高冷热疲劳抗力,断裂韧性和耐擦伤能力的模具材料,制定出合理的热处理工艺加以配合,基本上消除开裂,使冲头寿命提高2.

双重淬火对结构钢疲劳裂纹扩展行为的影响

本文主要研究双重淬火工艺(1200℃淬火,650℃回火+860℃淬火)对40Cr钢的显微组织和疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明,双重淬火可显著细化奥氏体晶粒和淬火后的显微组织,并使淬火组织中的板条马氏体和马氏体板条间的薄膜状残留奥氏体显著增多。无论是在200℃,或是在400℃回火态,双重淬火均可使da/dN明显降低,a_c明显增大,N_p显著提高。在200℃或400℃回火态,40Cr钢的疲劳断裂机制是沿晶与穿晶的混合,双重淬火对疲劳裂纹扩展初期的断裂机制无明显影响。