淬火温度对气瓶用Fe-Cr-Ni-Mo钢组织和力学性能的影响

为了优化一种气瓶用Fe-Cr-Ni-Mo钢的淬火工艺,采用SEM,TEM,EBSD和拉伸、冲击等观察和检测手段,研究了淬火温度对一种气瓶用Fe-Cr-Ni-Mo钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,不同淬火温度处理后的合金钢,均呈现为板条马氏体组织,其碳化物析出和板条亚结构基本保持不变,而原始奥氏体晶粒则随淬火温度的提高而出现明显的粗化,由800℃的4.3µm长大到930,1200℃的29.6,371.1µm,同时有效晶粒尺寸(EGS)也逐渐增加,800,930,1200℃的EGS分别为0.60,1.20,3.22µm。淬火温度对合金钢的室温抗拉、屈服强度和断后伸长率影响较小,而随着淬火温度的提高,冲击吸收能量则出现了显著的下降,由800℃的119 J,下降到930,1200℃的68,38 J。EGS增大导致冲击断裂时出现解理断裂,是较高淬火温度合金钢冲击吸收能量下降的主要原因。淬火温度为800~860℃时,Fe-Cr-Ni-Mo钢具有良好的强韧性匹配,该研究结果对Fe-Cr-Ni-Mo钢制气瓶的工业化生产具有指导意义。

快捷货车转向架用Q345E钢板焊接接头疲劳性能研究

采用熔化极非惰性气体保护电弧焊(MAG)工艺对快捷货车转向架用Q345E钢板进行焊接试验,经无损检测合格后对焊接接头进行疲劳性能试验,制定了焊接接头的疲劳S-N曲线,并采用升降法确定了接头的疲劳极限及标准偏差,通过对疲劳试样断口进行系统分析,确定了接头的疲劳失效机制,结果表明:接头焊缝内的微小气孔和夹渣缺欠对接头的疲劳性能有明显影响,该缺欠在接头疲劳试验过程中将成为疲劳裂纹的萌生位置,进而恶化接头的疲劳性能。

含钪7N01铝合金中Al3（Sc,Zr,Ti）相的析出及其作用机制

钪是铝合金中常见的添加元素,但关于钪在铝合金中的作用机制研究还不够深入。通过电阻炉熔炼方法制备了传统7N01铝合金与新型含钪7N01铝合金,经均匀化处理后将合金热挤压成板材并进行双级人工时效处理。采用电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)对比分析了传统7N01铝合金与新型含钪7N01铝合金的微观组织,对时效态热挤压板材力学性能进行了表征,并分析了合金强化的作用机制。结果表明:经470℃/24h均匀化处理后,传统7N01铝合金中析出了少量的纳米Al3(Zr,Ti)相,而含钪7N01铝合金中析出了大量纳米Al3(Sc,Zr,Ti)相。这种高密度、与基体保持共格的Al3(Sc,Zr,Ti)相对晶界迁移的钉扎效果显著,明显提升了再结晶形核的临界亚晶尺寸,抑制了热挤压过程中的动态再结晶,使含钪7N01铝合金几乎由完全的纤维结构组成。同时,含钪7N01铝合金的抗拉强度和屈服强度分别较传统7N01铝合金提高了10.7%和13.3%。计算结果表明,添加钪引起7N01铝合金的细晶强化和弥散强化效果分别为7和57MPa,强化效果主要来源于Al3(Sc,Zr,Ti)相的弥散强化。

带状组织对S355J2W(H)耐候钢板冲击性能的影响

通过金相显微镜和扫描电镜对具有不同带状组织等级的S355J2W(H)耐候钢板的显微组织进行观察;测试了不同温度下该钢的冲击性能和拉伸性能。结果表明:带状组织对S355J2W(H)耐候钢板拉的冲击性能影响较大。带状组织严重的板材横向冲击性能比板材的纵向冲击功降低150 J左右,尤其是低温冲击韧性明显降低。其主要原因在于带状组织内珠光体局部应力集中而萌生裂纹,在受力情况下裂纹沿珠光体和铁素体界面扩展并开裂。

血清Vaspin、MMP-2联合Lp-PLA2对CAS斑块稳定性的诊断价值

目的探讨血清内脏脂肪组织来源的丝氨酸蛋白酶抑制剂(Vaspin)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)联合脂蛋白相关磷脂酶A2(Lp-PLA2)对颈动脉粥样硬化(CAS)斑块稳定性的诊断价值。方法选取2018年1月至2019年12月在本院接受治疗的98例CAS患者作为研究对象,根据超声结果分为稳定斑块组(n=48例)和不稳性斑块组(n=50例),选取同期健康体检者45例作为对照组,检测并比较三组血清Vaspin、MMP-2、Lp-PLA2水平,采用Pearson及散点图分析血清Vaspin、MMP-2、Lp-PLA2相关性,采用受试者工作特征曲线(ROC)评估各指标联合检测对CAS的诊断价值。结果Vaspin水平:不稳定斑块组<稳定斑块组<对照组,MMP-2、Lp-PLA2水平:不稳定斑块组>稳定斑块组>对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,Lp-PLA2与MMP-2呈正相关(P<0.05),与Vaspin呈负相关(P<0.05),Lp-PLA2与Vaspin、MMP-2存在直线相关性(R^(2)=0.118、0.112)。ROC曲线结果显示,Vaspin、MMP-2联合Lp-PLA2检测诊断效能最大,AUC为0.946,特异性为0.967,灵敏性为0.933。结论CAS斑块患者血清Vaspin、MMP-2、Lp-PLA2水平明显增高,三者联合检测对评估斑块稳定性意义重大。

基于GA-SVR的挤压机能耗异常检测模型研究

挤压机作为铝型材生产的关键设备,其稳定性和可靠性是保障铝型材正常生产的前提。传统的设备异常检测方法属于侵入式检测,需要依靠外围仪器嵌入生产设备进行分析,检测成本高、自适应能力差。而能耗异常检测作为一种新颖的非侵入式检测手段,能够有效反映设备的运行工况,及时发现挤压过程的异常情况。为此将支持向量回归(SVR)与遗传算法(GA)相结合,提出一种基于GA-SVR的挤压机能耗异常检测模型。首先,根据挤压生产特点分析影响挤压能耗的关键因素,建立关键能耗因素为输入、电耗为输出的GA-SVR能耗预测模型。其次,考虑异常点的不确定性,基于GA-SVR模型构建单产能耗的置信区间并将其作为能耗异常区间。最后,以SY-1000Ton型挤压机为对象进行数值实验,验证所提模型的有效性。实验结果表明:置信度达到97%以上时所提模型检测能够准确地检测到挤压异常,这对保证挤压机稳定生产具有重要意义。

δ-铁素体对钠冷快堆用316KD奥氏体不锈钢热变形行为和动态再结晶的影响

奥氏体不锈钢中δ-铁素体的存在显著影响热加工过程中奥氏体晶粒度的控制,造成晶粒不均匀现象,关于δ-铁素体对奥氏体动态再结晶行为的影响机制尚不清楚。本工作利用Gleeble-3800热力模拟试验机在1423 K、0.1 s^(-1)条件下进行了铸态样品和均质化处理态样品的热压缩实验,结合SEM、EBSD和TEM等研究了δ-铁素体对热变形行为和动态再结晶的影响。结果表明:1473 K均质化处理14 h可基本消除δ-铁素体,同时伴随着奥氏体晶粒的显著长大,计算表明δ-铁素体向奥氏体的转变速率主要受控于Cr在奥氏体中的扩散。铸态样品变形过程中,δ-铁素体内部、δ-铁素体/奥氏体界面处的塑性变形先于奥氏体相,高温下较软δ-铁素体的存在,造成铸态样品的流变应力明显低于均质化处理态无δ-铁素体样品。随着变形的进行,δ-铁素体易发生动态回复,动态回复引起的软化导致流变应力显著下降。均质化处理态样品的动态再结晶机制是原始奥氏体晶界弓出形核的不连续动态再结晶。而δ-铁素体的存在促进了δ-铁素体/奥氏体界面附近奥氏体的动态再结晶,其机制为连续动态再结晶。铸态样品中的原始奥氏体晶界为不连续动态再结晶的形核位置,2种动态再结晶机制的耦合作用使得铸态样品的动态再结晶程度显著高于均质化处理态样品。

预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐Pb-Bi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐550℃饱和氧LBE的腐蚀性能的影响。结果表明,该钢在720℃、1%O_(2)+99%N_(2)气氛中预氧化1 h时形成的氧化膜主要是(Fe,Cr)_(2)O_(3)和MnCr_(2)O_(4)氧化物,此氧化膜可有效阻止钢中Fe元素的向外扩散和LBE中O元素的向内扩散,进而提升了材料的耐LBE腐蚀性能。但由于Mn较高的扩散速率和在LBE中较高的溶解度,预氧化膜中的Mn元素会逐渐扩散和溶解至LBE,导致部分氧化膜失效并形成局部腐蚀区,当LBE腐蚀1000 h后,合金表面的局部腐蚀区可达60%。本工作揭示了新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢中预氧化膜的微观结构、保护效果和失效机制,为进一步提升其预氧化膜的有效性和稳定性指明了方向。

Si对一种9Cr铁素体/马氏体钢显微组织和力学性能的影响

基于ASME标准成分的P91钢,设计了一种Si增强型的9Cr铁素体/马氏体钢(记为H-Si钢)。利用OM、FESEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,对P91和H-Si合金钢铸态、均质化态、回火态和时效态(550℃时效3000 h)的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,Si增强后会在合金钢中引入体积分数为3.9%的δ铁素体,但通过均质化处理可以将其完全消除。回火处理后,H-Si钢因Si含量较高,会形成富Si层包裹M_(23)C_(6)的现象,该富Si层阻碍了M_(23)C_(6)的粗化长大,使M_(23)C_(6)的尺寸小于P91钢中M_(23)C_(6)的尺寸。与此同时,在550℃时效处理时该富Si层同样会减缓M_(23)C_(6)的长大,同时还促进了Laves相的形核和生长,造成时效态H-Si钢具有较细的M_(23)C_(6)和较粗的Laves相。回火态H-Si钢因较高的Si含量和较细的M_(23)C_(6),强度明显高于P91钢,而时效处理后因Laves相的析出,强度进一步提高。回火态P91和H-Si合金钢具有相近的冲击功(约210 J),断裂模式均为韧性断裂。时效处理后由于Laves相的析出,导致P91和H-Si合金钢的冲击功下降。因H-Si钢中Laves相的尺寸较大、数量较多,使H-Si钢出现了一定比例的解理区,导致冲击功下降更明显。

热处理温度对S355J2W耐候钢板组织和性能的影响

研究了热轧态S355J2W耐候钢板在300~880℃范围内不同温度加热20 min后空冷热处理的组织和性能。结果表明：热轧态S355J2W钢板中存在一定的变形晶粒,在较低温度退火时（300~650℃）,钢板中的铁素体发生再结晶和晶粒长大,逐步变为等轴晶。当热处理温度超过共析转变温度但未能达到完全奥氏体化温度时,部分未溶碳化物残留下来。当对钢板进行880℃的正火处理时,钢板完全奥氏体化,这些奥氏体在随后冷却过程发生了伪共析转变,形成大片珠光体＋铁素体,且形成的铁素体晶粒尺寸远大于再结晶晶粒。随着热处理温度的升高,钢板的屈服强度呈现增加的趋势,但当热处理温度达到800℃以上时,钢板的物理屈服消失,抗拉强度陡升,屈强比降低,伸长率下降。三维原子探针结果表明,铁素体内碳原子的局部匮乏是钢板物理屈服消失的主要原因。

高强高导电CuCrZr合金时效过程中析出相的演化规律

对固溶态CuCrZr合金经不同温度时效后的析出相进行显微观察,并对其电导率进行了测试。结果表明:450℃时效30 min的析出相为5 nm以下的单质Cr相,并且与基体呈cube-on-cube取向关系。450℃峰值时效120 min时析出相为CrCu_(2)Zr相和Cr相,尺寸为10nm左右,且与基体共格;600℃和800℃过时效30 min后析出相主要演变为球状的Cr相和棒状的Cu_(4)Zr相。在600℃时效处理后部分棒状析出相已显著长大至50μm左右,而800℃时效处理后几乎看不到细小的析出相,其中棒状Cu_(4)Zr析出相长大至200μm以上,球状纯Cr析出相也接近50μm。CuCrZr合金在450℃时效时导电率随时效时间的延长不断增高,在120 min后达到最大值且几乎不再变化。根据析出相转化率与导电率的线性关系,建立了合金在400、450、500和600℃下的析出动力学方程。

回火对Fe-Cr-Ni-Mo高强钢电子束焊接接头组织和力学性能的影响

对Fe-Cr-Ni-Mo高强钢进行电子束焊接,并对焊接接头进行不同温度回火处理,利用OM、SEM和TEM等研究了回火对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,焊态下焊缝金属组织为较粗大的板条马氏体,而热影响区则由较细的马氏体和少量的碳化物组成。高温回火后,在焊缝和热影响区均析出了大量的碳化物。硬度测试结果表明,焊态下焊缝金属和热影响区的硬度相当（分别为560 HV0.5和530 HV0.5）,回火处理后硬度显著下降,但仍高于母材（415 HV0.5）。力学性能测试结果表明,焊接接头拉伸试样断裂位置均在母材,焊态下的焊缝冲击吸收能较差,为48 J;回火处理后焊缝金属的冲击吸收能显著提高,如600℃处理后焊缝金属的冲击吸收能为94 J。

含1.4%Cu的HSLA钢的组织和力学性能

以不含Cu (0Cu)和含1.4%Cu (1.4Cu)的HSLA钢为研究对象,利用OM、SEM、EBSD等技术手段研究了Cu对HSLA合金钢显微组织的影响,利用APT表征了纳米富Cu团簇的析出特征,并通过拉伸和冲击实验测定了合金钢的力学性能。结果表明,淬火态Cu固溶在基体中,经回火后则以富Cu团簇的形式在基体和界面处析出。Cu对回火态HSLA合金钢的原始奥氏体晶粒尺寸、显微组织及有效晶粒尺寸均无明显影响,但对其强度和冲击功影响较大。1.4Cu钢经过450℃回火处理后获得最佳强化效果,其屈服强度比0Cu钢提升了143 MPa,此时1.4Cu钢的室温冲击功仅为24 J,断口以河流花样为主,其断裂方式为准解理脆性断裂;而0Cu钢的室温冲击功高达127 J,其断裂方式为韧窝的韧性断裂。APT实验结果表明,2种回火态合金钢的板条界面处均存在C、Cr、Ni、Mn元素的富集。与0Cu钢相比,1.4Cu钢的板条界面处存在大量富Cu团簇,从而导致较大的应力集中,有利于裂纹的萌生,并且板条界面处析出的富Cu团簇会排斥Mo元素,抑制了Mo元素在板条界处的偏聚,相对降低了板条界面处的结合强度,有利于裂纹沿板条界扩展。此外,富Cu团簇在强化基体的同时,也会降低基体的韧性,加快裂纹在基体内的扩展。因而,1.4Cu钢在获得最佳强化效果时其冲击性能较差。

海洋平台用Ni-Cr-Mo-B超厚钢板的截面效应

采用OM、SEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,研究了工业生产的117 mm厚Ni-Cr-Mo-B超厚钢板在厚度方向上微观组织的变化及其对力学性能的影响。结果表明,从表层到芯部,超厚板的屈服强度逐渐降低,表层和芯部的屈服强度分别为798和718 MPa;延伸率变化不大,为20.0%~22.0%;然而超厚板的-60℃冲击功变化较大,其中表层、1/8T(T代表板厚)和芯部的冲击功分别为35、160和20 J,使得整个厚度方向上的冲击功变化曲线呈现"M"型。从表层到芯部,超厚板的板条宽度(198.7~500.6 nm)、界面碳化物尺寸(130.6~226.6 nm)和晶内碳化物尺寸(45.8~106.2 nm)均逐渐增加,芯部还存在一定的块状区,板条的细晶强化和碳化物的析出强化效果均减小,使得屈服强度从表层到芯部逐渐降低。从表层到芯部,有效晶粒尺寸先减小后增加,表层(2.2μm)和芯部(2.7μm)的有效晶粒尺寸较大,对解理裂纹扩展的阻碍作用较弱,使得表层和芯部的冲击功较低;而1/8T位置具有较小的有效晶粒尺寸(1.7μm),对解理裂纹的阻碍作用较强,从而获得较高的冲击功。

微量Sc对Al-Zn-Mg合金焊接接头组织和性能的影响

使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了Al-Zn-Mg合金和含微量钪的Al-Zn-Mg合金钨极氩弧焊接头的微观组织,并对其力学性能和耐应力腐蚀性能进行了对比。结果表明:在传统Al-Zn-Mg合金板材熔合线附近的热影响区出现再结晶和晶粒异常长大,而含钪Al-Zn-Mg合金基体中热稳定性优良的纳米Al3(Sc, Zr, Ti)相在焊接过程中能阻碍晶界迁移,抑制再结晶晶粒的形核和长大,进而细化熔合线附近的组织。同时,含微量钪的Al-Zn-Mg合金焊接接头的强度明显比传统合金的高,其强化效果主要来源于熔合线附近区域的细晶强化和二次Al3(Sc, Zr, Ti)相的弥散强化。

淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢性能的影响

使用热膨胀仪、SEM电镜、EBSD、硬度、拉伸和冲击等观察和检测手段,研究了淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢的显微组织、有效晶粒尺寸(EGS)和力学性能的影响。结果表明,不同冷却速率的合金钢,其显微组织包括板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和F(铁素体)。随着淬火冷却速率的降低合金钢的显微组织分别为LM(>20℃/s)、LM/LB(20~2℃/s)、LB(2~1℃/s)、LB/GB(1~0.2℃/s)、GB/F(0.2~0.02℃/s),其硬度由100℃/s时的393HV逐渐降低至0.02℃/s时的291HV。回火后合金钢的屈服强度由水冷的836 MPa降低至炉冷的726 MPa,而延伸率几乎不变,约为20%。油冷合金钢的-60℃冲击功最高(199 J),水冷次之(54 J),空冷和炉冷合金钢的最低(<30 J)。其原因是,油冷合金钢具有LM_(T)/LB_(T)混合组织,较小的EGS(1.6μm)对解理裂纹的阻碍作用较强;而空冷、炉冷合金钢的组织分别为GB_(T)/LB_(T)、GB_(T)/F,其EGS较大(分别为2.4和2.8μm),对解理裂纹的阻碍作用较弱。

淬火温度对Fe-Cr-B-C合金涂层组织及硬度的影响

利用等离子堆焊工艺制备了Fe-Cr-B-C合金涂层,并对其进行了不同温度(850、950和1050℃)的淬火处理。利用OM、SEM、XRD研究了合金涂层不同温度淬火后的显微组织,利用显微硬度计对合金涂层的硬度进行了测试。结果表明:堆焊态Fe-Cr-B-C合金涂层的显微组织由树枝晶基体和网状硼碳化物组成;经1050℃淬火处理的Fe-Cr-B-C合金涂层网状硼碳化物回溶、球化,硬度达64.3 HRC,综合性能最优。

Damping behavior of Ti_(50.1)Ni_(49.9) alloy in reverse martensitic transformation region

Damping behavior of Ti50.1Ni49.9 shape memory alloy during reverse martensitic transformation has been investigated by dynamic mechanical analyzer in a dual-cantilever mode. With the increase of strain amplitude, internal friction （IF） of the alloy increases in martensite and austenite states while decreases in transformation region. Based on the regularity of IF attenuation in isothermal condition, IFTr and （IFpT＋ 1FI） are decomposed from the strain amplitude dependent IF in transformation region. For practical application of shape memory alloys as a damping material, it is significant to evaluate the damping capacity by eliminating the influence of IFTr and consider its time independent real IF （IFpT＋ IFI）.