高温不锈轴承钢Cr14Mo4的热处理、组织和性能

试验研究了电渣重熔Cr14Mo4钢(%:1.03C、14.36Cr、3.98Mo)Φ22mm热轧材750～950℃退火、950～1200℃淬火、450～550℃回火后钢的组织和性能。结果表明,(890±20)℃退火后钢的HB硬度值207～255;1100～1120℃淬火500～525℃四次回火后钢的组织由细针状回火马氏体、残余奥氏体和碳化物组成,HRC硬度值61,断裂韧性K_(IC)为31.5～32.1 MPa·m^(1/2);Cr14Mo4钢200℃高温接触疲劳寿命L_(10)为1.1×10~5,并且Cr14Mo4钢具有较好的耐磨性能。

超声振动对退火态Cr4Mo4V轴承钢拉伸性能的影响

为探究轴承钢在超声能场作用下的塑性变形机理,进行了不同超声振幅和拉伸速度的超声振动辅助拉伸试验并观察试样的断口形貌,结果表明:Cr4Mo4V轴承钢的塑性变形能力随声能密度的增加有提高的趋势;超声振幅为2.7~3.6μm时,Cr4Mo4V轴承钢拉伸屈服强度最大降低了10.4%,屈服应变最大减小了17.7%;超声卸载后能量因材料阻尼作用消散,Cr4Mo4V轴承钢出现了残余声硬化现象,试样的峰值应力增大;Cr4Mo4V轴承钢试样的断口为韧性断裂,超声振动条件下试样断口没有明显的颈缩,韧窝呈现扁平状且尺寸小而浅。超声能场降低了Cr4Mo4V轴承钢的加工变形抵抗力并提高了材料强度。

锻造工艺对航空轴承钢G13Cr4Ni4Mo4VA棒材冲击性能的影响

G13Cr4Ni4Mo4VA轴承钢(/%:0.13C,4.13Cr,3.52Ni,4.39Mo,1.19V)由6 t真空感应炉+1.3 t(Φ406 mm)真空自耗炉熔炼,并经锻造(1160℃加热,≥1140℃开锻,≥900℃终锻)生产成中120 mm棒材。力学性能试样经1 100℃80 min淬火(N_2气冷),-73℃2 h冷处理,3次回火:550℃2 h空冷处理。其冲击值a_(ku)为27.1~39.5 J/cm^2,低于标准87.5 J/cm^2要求。经试验得出,由于锻造温度过高,造成δ铁素体在晶界的析出,使棒材冲击性能降低。通过锻造工艺优化,将钢锭加热温度由原1160℃降至1 110℃,避免δ铁素体的析出,棒材的平均a_(ku)冲击值提高至113.6 J/cm^2。

焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程中的相变动力学

采用淬火相变膨胀仪研究了13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程的相变动力学行为。用改进的K-M方程准确描述了马氏体相变量与温度的关系。结果表明:实验钢的特征温度Ac1和Ac3分别为600和720℃;1040℃奥氏体化后以任意冷速冷却仅发生马氏体相变,冷速为100℃/s时测得的马氏体相变开始温度Ms为99℃,相变结束温度Mf为-75℃。在冷速≥1℃/s时,晶格膨胀法和杠杆法计算得到的马氏体相变量结果相近,而冷速<1℃/s时,晶格膨胀法计算得到的马氏体转变量大于杠杆法计算得到的马氏体转变量。在相变动力学参数α取值0.03258时,K-M方程可简单方便地描述实验钢的马氏体相变动力学过程,但对相变初期的转变量预测精度较低;改进的K-M方程在考虑α随温度变化时,可较准确地预测马氏体转变量。

Cr4Mo4V轴承钢金属离子注入抗磨损、抗腐蚀性能研究

在氮气气氛环境下,采用金属等离子体浸没离子注入与沉积(MePIIID)工艺对Cr4Mo4V轴承钢表面进行强化处理,在高能钛离子轰击下,明显提高了Cr4Mo4V轴承钢近表层的抗磨损、抗腐蚀性能,最佳处理试件与未处理试件相比,摩擦系数由0.7～0.8降低到0.2～0.3之间。腐蚀电流密度减小了97%,腐蚀电阻增加近40倍,为轴承钢材料表面强化提供了一种新颖的改性方法。

回火温度对CMT增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响

水轮机叶片的制造工艺与质量直接关系到其服役寿命与运行安全,利用CMT电弧增材制造技术,在固定的热输入、层间温度等焊接工艺参数下,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、0℃冲击试验和硬度试验等方法,研究了回火温度对CMT电弧增材制造0Cr13Ni4Mo不锈钢组织和性能的影响。结果表明,CMT电弧增材制造的0Cr13Ni4Mo不锈钢材料经过不同的温度回火,其显微组织都是典型的板条马氏体。随着回火温度升高,马氏体位相减弱,大量相邻马氏体板条界融合,马氏体板条合并的趋势加剧,逆变奥氏体含量增多。冲击试样以韧性断裂为主,断口处韧性断裂特征明显,分布有大量韧窝。借助扫描电镜能够清楚地观察到韧窝底部的夹杂物,EDS分析表明该圆形粒子主要为Mn、Si氧化物。冲击韧性随回火温度升高而升高,硬度先升高后降低。综合研究表明,经610℃回火处理并保温8 h的试样综合力学性能优异,满足工程实际需求。

8Cr4Mo4Ni4V航空轴承钢高温奥氏体晶粒长大的数学模型

以8Cr4Mo4Ni4V轴承钢为研究对象,通过奥氏体等温保温实验,研究加热温度和保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响,采用平均截点法对不同热处理条件下的晶粒尺寸进行统计分析。结果表明:随着加热温度和保温时间的增加,奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,当加热温度超过1100℃或保温时间超过120min时,实验钢晶粒开始发生显著粗化。当加热温度超过1150℃时晶粒已完全粗化。通过线性回归的方法,获得了8Cr4Mo4Ni4V轴承钢的奥氏体晶粒尺寸随加热温度和保温时间演化的数学模型,为指导航空轴承钢锻造与热处理过程提供理论依据。

Cr4Mo4V轴承钢在不同温度下的摩擦磨损行为研究

为探究不同温度条件下Cr4Mo4V高温轴承钢的摩擦磨损行为,采用HT-1000高温摩擦磨损试验机进行干摩擦试验,利用3D轮廓扫描仪、二次电子像(SEI)、背散射电子像(BEI)对磨损表面进行组织表征。结果表明:Cr4Mo4V在高温(150,300,450℃)条件下的磨损性能显著优于室温条件下的磨损性能。在室温下,Cr4Mo4V材料的磨损形式主要为黏着磨损;在高温条件下,Cr4Mo4V磨损区域氧化程度随温度的升高而增加,使摩擦系数和磨损率明显降低。碳化物伴随剥落的氧化物脱落,并聚集在磨损表面加剧磨损,其磨损形式以氧化磨损为主,也伴随着少量磨粒磨损。

载荷对Cr4Mo4V轴承钢高温干摩擦特性的影响

为探究瞬时干摩擦条件下Cr4Mo4V轴承钢的磨损机理,采用氮化硅球与Cr4Mo4V钢盘摩擦副,探究了在环境温度300℃、速度0.3 m/s、滑动干摩擦条件下,载荷变化对Cr4Mo4V轴承钢摩擦特性的影响规律。结果表明:载荷在1.2~2.4 GPa范围内增加时,Cr4Mo4V轴承钢的摩擦系数从0.89降低为0.42,但磨损率从2.05×10^(-6)mm^(3)/(N·m)增加到2.68×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。磨损表面发生氧化反应,不同载荷条件下产生的氧化物类型不同。Cr4Mo4V钢的磨损机制主要为氧化磨损及黏着磨损。

8Cr4Mo4V高温轴承钢润滑条件下的微动磨损行为

采用MoS2、碳纳米管(CNTs)作为添加剂所制备的锂基润滑脂作为润滑条件,研究了8Cr4Mo4V高温轴承钢在润滑减摩条件下的微动磨损性能。结果表明:当滑动速度为0.028 m/s,接触应力增大时,主要磨损机制由轻微磨料磨损变为粘着磨损与磨料磨损;当初始接触应力为2.047 GPa,滑动速度从0.014 m/s增大到0.112 m/s时磨损机制主要为磨料磨损;当滑动速度为0.028 m/s时,磨损功耗小于46.82×109 J·m-2,主要以磨料磨损为主,磨损体积增速较缓,当磨损功耗大于46.82×109 J·m-2时,此时开始产生粘着磨损,大于48.14×109 J·m-2时粘着剥落严重,大面积剥落处犁沟深度增加,磨损体积增加迅速,磨损过程中8Cr4Mo4V中大量碳化物的存在对耐磨性具有有益作用。

碳化物对8Cr4Mo4VE高温轴承钢旋弯疲劳性能的影响

采用双真空熔炼制备了8Cr4Mo4VE轴承钢并对其进行均匀化处理,以控制其碳化物的数量、大小、形态及分布。利用旋转弯曲疲劳试验测试了8Cr4Mo4VE轴承钢的旋弯疲劳性能,采用扫描电镜、体式显微镜和能谱仪等分析了其旋弯疲劳试样的断口形貌和起裂源成分。结果表明:8Cr4Mo4VE轴承钢疲劳极限达到915 MPa。断口观察表明,其疲劳损坏方式主要有表面起裂和次表面碳化物起裂。次表面碳化物起裂扩展模式有3种:碳化物起裂快速扩展断裂、碳化物起裂扩展形成鱼眼区(FIE)、碳化物萌生微裂纹形成光学黑区(Optical dark area,ODA)后扩展形成鱼眼区。碳化物周围萌生裂纹及扩展时其扩展速率da/dN同应力强度因子ΔK满足Forman公式。碳化物应力强度因子ΔK_(carb)远小于光学黑区应力强度因子ΔK_(ODA)时,碳化物周围出现ODA,其裂纹扩展速率约为(1.84~2.10)×10^(-12) m/cycle。8Cr4Mo4VE轴承钢中的碳化物形状及所受应力对其疲劳寿命循环次数具有显著影响。

固溶温度对超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N组织和性能的影响

试验和测试了900-1 300℃固溶处理时双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N的相组成、冲击能AKV和硬度(HRC)值。试验结果表明,在900-1 020℃固溶处理时,双相不锈钢中有16．97％-3．22％σ相析出,使钢的冲击能AKV值从1 040-1 250℃处理的224～280 J降至3～44 J。该双相不锈钢的热加工温度应大于1 040℃,其最佳固溶处理温度为1 040～1 100℃。

电站汽动给水泵0Cr13Ni4Mo不锈钢主轴断裂失效分析

某300 MW火电机组运行中发生汽动给水泵0Cr13Ni4Mo不锈钢主轴断裂事故。通过化学成分分析、力学性能测试、显微组织分析及断口形貌分析等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明:给水泵主轴断裂是由于其表面镀铬处理使得镀铬层内形成众多垂直于轴基体的微裂纹,不仅降低了材料的疲劳强度,并为轴体开裂提供了众多的裂纹源,这些微裂纹在扭转循环载荷作用下向基体内部不断疲劳扩展直至断裂。

硬质合金刀具车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的试验研究

使用硬质合金刀具YW2进行Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢的干车削试验。分析了切削速度对车削力及表面粗糙度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:使用硬质合金刀具YW2干车削Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢时,在小进给量和小背吃刀量切削的条件下,车削三向力的大小顺序为:径向力>轴向力>切向力;受积屑瘤的影响,表面粗糙度呈现出随车削速度的变化先减小后增大的变化趋势;硬质合金刀具后刀面磨损较轻微,而沿刀尖周围出现了较严重的粘结现象,前刀面上出现了较严重的划痕现象,低速时,前刀面还出现了贝壳状的剥落现象。

00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢

介绍了00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢的化学成分及重点元素的作用,给出了00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢的物理性能、力学性能、耐蚀性能,给出了00Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢的显微组织,叙述了该钢的热处理工艺、冷热加工工艺、焊接工艺,列出了该钢的适用技术条件、产品形状及用途,介绍了国内该钢近年来的一些研究情况。

固溶处理对00Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢组织和力学性能的影响

研究了真空感应炉(6.5 kg锭)熔炼的00Cr25Ni7Mo4N钢(%:0.007～0.009C、24.50～24.84Cr、6.92～6.99Ni、3.65～3.72Mo、0.27～0.30N)的相比例和固溶处理温度对钢的组织和力学性能的影响。结果表明,随固溶温度由1 050℃增至1 200℃,钢中铁素体含量由48%～50%提高至53%～55%。当固溶温度由1 050℃提高至1100℃,钢的强度下降,伸长率和冲击韧性增加,当固溶温度由1 100℃提高至1 200℃,钢的强度增加,伸长率和韧性降低,该钢最佳固溶温度为1 100℃±50℃。

循环相变对00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢晶粒细化和力学性能的影响

研究了00Cr13Ni7Co5Mo4Ti马氏体时效不锈钢(/%:0.009C、13.28Cr、7.37Ni、5.36Co、3 59Mo、0.66Ti)经4次860℃15 min水冷循环处理的细化晶粒工艺对力学性能的影响。以1 100℃1 h固溶处理的组织为原始组织,经3～4次循环相变处理后,马氏体时效不锈钢的晶粒尺寸由180μm细化至10μm的细小等轴晶粒。与传统1 100℃1 h固溶+450℃9 h时效工艺相比,经1 100℃1 h固溶+860℃15 min水冷α′(?)γ循环相变+450℃9 h时效的钢的屈服强度σ_(0.2)由1 420 MPa提高至1 560 MPa,伸长率δ由12.6%提高至14.9%。

1Cr15Ni4Mo3N不锈钢材成分与力学性能的回归分析

对1Cr15Ni4Mo3N不锈钢（／％：0．11～0．16C、0．50～1．25Mn、≤0．70Si、4．0～5．0Ni、14．5—15．5Cr、2．3～2．8Mo、0．05～0．1N）Ф60—90mm棒材随机抽取58炉次进行化学分析，同时对各炉次钢材纵向力学性能试样进行1070℃1h空冷，-70℃4h冷处理，再进行200℃2h回火，并测定其力学性能。通过统计回归分析，得出该钢材成分与力学性能之间的回归方程。

00Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢的热轧组织与织构

观察了00Cr25N i7Mo4N双相不锈钢在不同轧制温度和不同压下率下的组织形貌和晶粒取向,结果表明,在相同压下量下,奥氏体相形变程度随轧制温度上升而减弱;铁素体相织构复杂,织构强度远大于奥氏体相。轧制过程中的相变、形变和动态再结晶是产生上述这些现象的原因。