40CrMnSiB结构钢连续冷却过程相变及组织分析

利用相变膨胀仪分析不同连续冷却工艺对新型低成本含硼结构钢40CrMnSiB相变及组织转变的影响,利用膨胀法测定材料临界点及CCT曲线。结果表明:在试验条件下,40CrMnSiB钢相变温度A_(c1)为750℃,A_(c3)为850℃,M_s为340℃,M_f为175℃。在CCT曲线中,相变区域主要有三部分:高温区域的A(奥氏体)→F(铁素体)+P(珠光体)转变,中温区域的A(奥氏体)→B(贝氏体)转变及低温区域的A(奥氏体)→M(马氏体)转变。随冷却速度增大,铁素体、贝氏体相变开始温度和结束温度均有下降趋势。

热处理对40CrMnSiB低合金超高强度钢组织和性能的影响

采用OM、SEM、JMatPro7.0分析技术,研究了热处理工艺(860~950℃淬火+200~400℃回火)对新型中碳40CrMnSiB低合金超高强度钢(0.41C,0.84Cr,0.76Mn,1.44Si,0.006B)微观组织及力学性能的影响。结果表明:920℃淬火和300℃回火钢的力学性能达到最佳强韧性匹配,即抗拉强度为1 943 MPa、屈服强度为1 931 MPa、延伸率为9%、断面收缩率为39.5%、冲击吸收功为44J、HRC硬度值为52.7。

40CrMnSiB钢连续冷却转变曲线的测定

采用DIL805A型淬火变形膨胀仪,利用膨胀法结合金相-硬度法,绘制了40CrMnSiB钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究了冷却速率对组织和硬度的影响规律。结果表明:在试验条件下,40CrMnSiB钢相变温度A_(c1)为770℃,A_(c3)为823℃,M_(s)为322℃,M_(f)为176℃;随冷却速度增加,组织由软相铁素体+珠光体变为贝氏体和马氏体,显微硬度也逐渐提高。40CrMnSiB钢淬透性较高,当冷速为2℃/s时,开始发生贝氏体和马氏体转变;冷速为10℃/s时,组织为全马氏体。CCT曲线的测定为该钢种的生产实践和热处理工艺制定提供了参考依据。

不同壁厚下40CrMnSiB钢柱壳内爆炸膨胀裂纹生成机制分析

针对内爆加载下弹体钢壳膨胀断裂机制,采用光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)对几种壁厚下40CrMnSiB钢柱壳在内爆载荷下的膨胀断裂过程与裂纹分布规律进行了数值模拟;利用爆炸水井回收技术开展了对比实验研究;结合柱壳断裂破片的宏观形貌与微观组织分析了其裂纹的生成机制。结果表明,40CrMnSiB钢柱壳的断裂模式随着壁厚的增加由纯剪切逐渐过渡到拉剪混合;当柱壳壁厚由4 mm增至17 mm时,拉伸裂纹所占比例由0逐渐增至4/5,柱壳裂纹周向密度和形成破片总数则分别减小了54.54%和67.06%,并且随着金属柱壳壁厚的增加,最终破片的质量分布逐渐分散;分析回收破片微观组织发现,柱壳的断裂实际是由壳体内表面产生的剪切裂纹与外表面产生的拉伸裂纹共同作用及相互竞争的结果,裂纹之间存在相互屏蔽的现象。

40CrMnSiB钢的热变形行为与本构方程建立

40CrMnSiB是一种新型中碳含硼结构钢,利用Gleeble-3800热模拟试验机对40CrMnSiB进行高温压缩试验,得到变形温度为800~1 100℃、应变速率为0.01~50 s^(-1)、压缩变形量60%的轴向单道次压缩条件下的真应力-真应变曲线,利用Arrhenius双曲正弦函数,确定其热变形激活能,建立该钢的流变应力本构方程。结果表明:40CrMnSiB钢在800~1 100℃进行压缩试验时,存在动态回复和动态再结晶两种软化机制,其流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高;在高温低应变变形时,软化机制主要为动态再结晶;在高温高应变变形时,软化机制主要为动态回复;在低温低应变时,加工硬化占主导作用。其热变形激活能Q为299.02 kJ/mol,应力指数为4.478 9,峰值应力的预测值与测量值之间的平均相对误差为3.86%,预测精度较高,可为40CrMnSiB钢热加工工艺制定提供相应理论依据。

热处理对弹体材料组织与性能的影响研究

通过使用相图与性能模拟软件计算获得40Cr Mn Si B热物性参数和TTT、CCT曲线,建立40Cr Mn Si B热处理模拟材料库,分别模拟40Cr Mn Si B材料弹体经860℃淬火,350℃、500℃、600℃回火的热处理,获得弹体的组织、应力、温度及应变的变化过程。计算得到3种回火状态下的弹体屈服强度与实际测量值之间的误差小于5%,热处理后弹体的残余变形小于0.06 mm。