淬火20CrNi2Mo低碳钢中大角度晶界对强度的影响

采用OM、SEM、EBSD和TEM对20CrNi2Mo钢的微观组织进行定量表征,同时讨论了位错强化(σ_d)、固溶强化(σ_(ss))、析出强化(σ_d)和晶界强化(σ_g)对试验钢强度的贡献,且利用经典的Hall-Petch关系分析了强度的有效控制单元。结果表明:随淬火温度的升高,试验钢的原奥氏体晶粒(d_r)和马氏体束(d_0)、块(d_b)等均增大,马氏体板条略微细化。同时,试验钢的强度随淬火温度的升高而降低,塑性增加;量化的四种强化方式中σ_d、σ_(ss)基本不变,σ_d忽略不计,试验钢的强度变化主要取决于σ_g。此外,试验钢的强度与多层次组织间的Hall-Petch关系揭示了块是强度的有效控制单元。

马氏体板条控制单元对20CrNi2Mo钢韧性的影响

测试了不同淬火温度下20CrNi2Mo低碳钢的冲击韧性和断裂韧性,并使用OM、SEM、EBSD、TEM定量分析了试验钢的多层次组织。结果表明,在1200℃淬火处理的试样具有较好的韧性,断裂韧性和冲击韧性的最大增幅分别为43.58%和27.78%。同时,随着淬火温度的提高试验钢原奥氏体晶粒(dr)、马氏体束(dp)、马氏体块(db)增大,而马氏体板条(dl)略微减小。根据裂纹扩展路径和韧窝尺寸分析并结合Hall-Petch关系,证明了马氏体板条是韧性的有效控制单元。同时,根据EBSD应力分析揭示了裂纹扩展的塑性变形能,并计算了断裂韧性和冲击韧性在裂纹扩展过程中的能量关系。

机车弹簧失效分析

通过OM、SEM、X射线应力测试仪等测试手段对断裂失效弹簧进行了夹杂物、金相、脱碳层和断口形貌的表征及晶粒度、硬度、残余应力和残留奥氏体的检测。结果显示,各项性能均在正常范围内,晶粒等级为10.5级,较为细化但有混晶现象。弹簧表层存在脱碳和挤压压痕,脱碳层厚度约为180μm。断口分析表明,弹簧失效形式为疲劳失效,原因是弹簧圈之间相互挤压产生的表面压痕引起应力集中,改变了表层应力状态,同时脱碳层和部分脱碳层之间的过渡区易于产生微裂纹,导致了疲劳断裂。