淬火介质表面换热系数的计算方法与应用

表面换热系数是淬火过程数值模拟中的关键参数。淬火介质下的表面换热系数是大型风电主轴42CrMo4钢淬火过程模拟的重要边界条件之一,也是评定淬火介质冷却能力的主要参数。结合试验测得不同介质(水、油)的冷却曲线,通过研究对比反传热法、数值法和比拟法,测定了42CrMo4钢不同淬火介质下的表面换热系数。对比淬火模拟和相同条件下的试验,结果表明,采用反传热法获得的模拟边界条件精度高,其计算值与实测结果吻合较好。

芯轴拔长过程中翻转组合对变形均匀性的影响

通过有限元数值模拟,分析了芯轴拔长单步下压时变形区域形状特征,给出了下压量对大变形区形态特征的影响规律,获得了单圈芯轴拔长过程中翻转角度及其下压量对整体截面变形分布的影响规律,分析给出了芯轴拔长过程中周向变形不均匀的成因。在上述研究基础上,研究了不同组合方式的圈次间翻转方案对变形分布的影响,模拟结果表明,圈次间对称翻转方案较其它方案的变形均匀性得到明显提高。进行了45°与60°翻转缩比铅试样芯轴拔长变形的实验研究,顺序翻转过程中的实际下压量与模拟获得的压下量无论从趋势上还是数值上都具有较高的一致性,验证了通过数值模拟给出的圈次间对称翻转方案可有效提高芯轴拔长变形均匀性结论的可信性。

核电321不锈钢旋转电弧窄间隙GTAW工艺

采用旋转电弧窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)新工艺对核电321不锈钢进行窄间隙焊接试验,根据工业生产实际对321不锈钢的施焊要求,将热输入严格控制在10 kJ/cm以下,并得到侧壁熔合良好、无明显缺陷的焊接接头。对旋转电弧NG-GTAW工艺过程温度场和应力场分布展开研究,发现在填充焊过程中,近焊缝区域最高温度可达600℃,此时奥氏体不锈钢处在敏化温度区间,在此温度长时间停留可能导致不锈钢耐蚀性能下降。在垂直于焊缝方向,近焊缝区域呈现拉应力,应力值略高于材料的屈服强度,随着与焊缝距离的增加,应力值逐渐降低,在一定位置处,拉应力转变为压应力。沿焊缝方向上,板材中间区域应力值较高,两端应力较低。

组织均匀化处理对Cr-Ni-Mo钢力学性能的影响

采用阶梯式循环淬火+调质工艺对AISI 4330钢中产生的带状缺陷进行了均匀化处理,并探究均匀化处理过程的组织演变及其对力学性能的影响规律。结果表明,原始带状缺陷试样为铁素体+珠光体组织,带状组织评级为3级,EPMA结果显示存在较为严重的C、Cr、Mo元素偏析。经过多次高温淬火+调质,带状缺陷组织转变为由铁素体和含Cr碳化物以及回火索氏体组成的均匀组织,元素偏析得到一定程度的改善,C元素扩散明显,Cr、Mo元素偏析仍存在,阶梯式循环淬火的多次相变过程使得组织得到明显细化。此外,试验钢的力学性能得到提升,抗拉强度达到1200 MPa以上,硬度达到350 HBW左右,-40℃冲击吸收能量达到64.2 J左右,组织细化同时提高了试样的强度及塑韧性,碳化物的大量析出也有利于提高钢的强度。强度和韧性的提升更能满足压裂泵产品使用要求,提高AISI 4330钢使用寿命。

海工用低合金高强钢厚板的组织与力学性能

采用TMCP后600℃回火的工艺生产了厚度为80 mm的420 MPa级高强度低合金宽厚板,利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜、力学性能检测等手段,研究了其组织性能随厚度方向的变化规律。结果表明,TMCP钢板的晶粒尺寸分布在6~10μm,组织主要为粒状贝氏体及块状铁素体,且表面处以贝氏体为主,心部以铁素体及碳化物为主;钢板600℃回火后在铁素体晶界有较多渗碳体析出,Nb、Ti元素的碳化物存在复合析出的现象。力学性能测试结果表明,宽厚板表面处的屈服强度可达542 MPa,而心部处的屈服强度为384 MPa。样品断裂方式以微孔聚集性断裂为主,且微孔多在铁素体板条间及夹杂物处形成。各强化机制对屈服强度的贡献中,细晶强化、析出强化占主导地位。

固溶温度对2507双相不锈钢力学性能及耐蚀性的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、XRD、拉伸试验机和电化学综合测试仪等研究了不同固溶温度对2507超级双相不锈钢组织、力学性能和耐蚀性的影响。采用Thermo-Calc热力学软件计算了2507双相不锈钢的热力学平衡相图,并与测试结果进行了对比。研究结果表明,经1050℃及以上温度固溶后,σ相溶解;随着固溶温度的升高,铁素体相含量增加,奥氏体相含量降低,α/γ相体积分数比增加;1050~1100℃固溶30 min并水冷时,双相不锈钢具有较好的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别大于600 MPa、840 MPa和35%。1050℃固溶30 min时,双相钢可获得较好的耐蚀性能。

2507超级双相不锈钢中第二相的析出行为

利用OM、SEM和EBSD等研究了经1100℃保温30 min固溶的热轧超级双相不锈钢(SDSS)2507在不同时效温度(750~1000℃)及时间(1~240 min)下的第二相析出行为。结果表明,固溶态SDSS 2507的微观组织主要是铁素体和奥氏体。在750~1000℃时效处理后有σ相和χ相析出。时效温度较低时,χ相从铁素体相析出且稳定存在。随着时效温度的升高,σ相主要通过α→σ+γ_(2)共析反应生成,随着时效时间的延长,组织中亚稳态χ相溶解并促进σ相析出。另外,时效温度也会影响第二相形貌:高温时效时(>950℃),析出相形貌主要为片状σ相和γ_(2)相,低温时效时析出物主要呈颗粒状。由第二相析出行为及第二相的TTT曲线可知,热轧变形使SDSS 2507第二相形核的孕育期缩短,析出速度提高,析出敏感温度约为950℃。