时效处理对固溶冷拉态TB9钛合金组织与性能的影响

研究了不同时效处理(450~600℃×8 h)对固溶冷拉态TB9钛合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,TB9钛合金的组织结构发生显著变化。在450~500℃时效温度下,α相细小且均匀分布,显著提高了合金的硬度和强度,但塑性较差;在550~600℃时效温度下,α相尺寸和体积分数增加,晶粒组织趋于均匀。时效温度对强度和塑性有重要影响,450℃时效时,合金强度达到峰值,约1700 MPa,而伸长率几乎为零;随着时效温度的升高,合金强度逐渐降低,伸长率逐渐增加,550℃时效时,抗拉强度约1400 MPa,伸长率约14%;600℃时效时,抗拉强度约1200 MPa,伸长率约22%。较低温度(500℃)时效时,合金断口为脆断特征,较高温度(600℃)时效时,合金断口为韧性特征。因此,为保证TB9钛合金获得较优的强塑性匹配,最佳时效温度为550~600℃。

利用JMatPro软件模拟计算16CrSiNi钢热处理参数及热物理性能

利用JMatPro软件对16CrSiNi钢进行了热力学平衡相组成、Jominy淬透性、相转变、热物理性能以及淬火和回火后的力学性能模拟计算,得到了16CrSiNi钢的热力学平衡相组成、淬透性曲线、TTA曲线、TTT曲线、CCT曲线、淬火组织、淬火和回火后的力学性能以及不同温度下的密度、热导率、杨氏模量、比热容、泊松比和比焓等热物理性能。

淬火转移时间对16CrSiNi钢回火组织和性能的影响

通过调节淬火转移时间,利用万能试验机、金相显微镜和扫描电镜观察和分析,研究16CrSiNi钢在不同淬火转移时间下回火后的力学性能及显微组织变化情况。结果表明,随着淬火转移时间由10 s增加至100 s,16CrSiNi钢回火后的抗拉强度由1154 MPa降低至676 MPa,断后伸长率从16%升高至28%,断面收缩率呈先降低后升高的趋势,先从68%降至52%,再升高至70%;显微组织经历了从板条状马氏体到等轴块状铁素体,再到铁素体与回火马氏体共存,最后出现珠光体的变化,最终的组织主要由铁素体、回火马氏体和珠光体组成。淬火转移时间对于16CrSiNi钢拉伸宏观断口存在显著影响,随着淬火转移时间的增加,断口的纤维区面积逐渐减小,放射区和剪切唇区面积增大,断口形貌由脆性断裂特征向塑性断裂特征转变;其断口均以韧窝特征为主,当淬火转移时间在30 s以内时,韧窝较小且密集,而超过30 s时,韧窝尺寸明显增大。对于直径Φ10.5 mm的16CrSiNi钢棒,淬火转移时间应控制在30 s以内,以保证其组织和性能基本不受影响。

不同形状不锈钢棒材热处理装炉系数数值模拟

针对在真空炉热辐射条件下3种不同形状的不锈钢棒材(四方棒、圆棒和六方棒),采用有限元模拟技术并结合传热学原理,利用“等效圆棒直径对比法”构建了标准样库,开展了装炉系数确定方法研究,建立了不同场景下热处理加热间距与装炉系数的数学模型。结果表明,随着装炉间距的增大,3种不同形状棒材的相邻直径、条件厚度和装炉系数均呈逐渐减小的趋势,通过对比装炉系数可以发现,紧密排列的圆棒和六方棒的装炉系数明显小于四方棒的装炉系数。在实际生产不锈钢棒材时,在严格按照装炉系数规定并计算出正确的条件厚度的条件下,装炉可以不留间隙紧密排列。

基于热处理模拟仿真的超高强度钢制复杂零件构型优化与验证

某超高强度钢制航空零件初始构型复杂,热处理后关键部位畸变量不能满足设计要求(±1 mm)。针对此问题,采用模拟仿真手段,研究了零件不同构型状态下的热处理畸变。结果表明,零件初始构型整体冷却先快后慢,厚壁部分应力较大,薄壁部分应力相对较小,尾部畸变最大,达2.16 mm。通过反复迭代优化零件有限元模型,模拟结果显示关键部位最大畸变量由最初的2.16 mm减少至0.90 mm,最终获得优化的零件构型。基于优化后的构型在实际生产中对零件进行了验证,零件各特征点实际畸变量均满足设计要求,模拟结果与实际生产结果吻合良好,证明了所建有限元模型的准确性及热处理模拟仿真技术在零件构型状态优化过程中的有效性。