Cr-W-Mo-V高碳中合金钢在αγ相变过程的碳化物转变及形貌

研究表明,Cr-W-Mo-V高碳中合金钢加热至αγ温度区附近,M23C6和M3C会逐渐溶解于基体中,缓冷过程逐渐析出M23C6、M3C,并在αγ温度区发生M23C6M6C转变,而球状VC则变化不大,其碳化物超细化主要南溶解、形核的转变过程所引起的。碳化物细化及不均匀程度依赖于碳化物类型及其比例,因此,合理的成分设计是常规锻轧和热处理工艺下获得超细碳化物高碳中合金钢的关键。

Cr-W-Mo-V高碳中合金钢的抗回火性及其硬度

研究了4种不同成分Cr-W-Mo-V高碳中合金钢的回火硬度曲线和相关的组织结构,分析讨论了抗回火温度区间及高回火硬度的机理。结果表明:Cr-W-Mo-V高碳中合金钢在抗回火温度区间,较高的回火硬度是碳化物沉淀强化与回火马氏体固溶强化和残留奥氏体转变及分解共同作用。随着含C量和合金含量尤其含Cr量增加,抗回火性增强。抗回火时新析出相不与平衡相完全对应,其中沉淀析出主要是(Fe,Cr)3C。

Cr-W-Mo-V中合金钢的淬火硬度计算及其回火硬度特性

研究了4种不同成分的Cr-W-Mo-V中合金钢的淬火硬度、回火硬度变化和组织结构转变。在淬火基体成分计算的基础上提出了该钢淬火硬度与某一淬火温度下奥氏体基体化学成分关系的近似计算公式。此类钢均具有较高的抗回火性,随着Cr、W、Mo、V含量的增加,不同类型碳化物的沉淀强化可使回火硬度出现低温二次硬化区或平台区,甚至高温二次硬化区。讨论表明,上述淬火硬度计算公式隐含着洛氏硬度测定和马氏体强化机理的对应关系,对其它钢种也适用。

三维原子探针表征淬回火Cr-Mo-V-Ni中合金钢的元素分布

将Cr-Mo-V-Ni中合金钢在1 030℃奥氏体化保温0.5h后油淬,在600℃回火2次,每次2h。结合光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM),采用三维原子探针(3DAP)技术分析了淬火态和回火态各元素原子的三维空间分布以及碳化物内部和碳化物/基体界面处元素分布和成分变化。结果表明,淬火试样中C原子由于自回火和短程扩散出现了较为明显的片状偏聚,而其他合金原子Cr、Mn、Mo、Si、V和Ni基本分布均匀;回火试样中C、Cr、Mo和V发生共偏聚形成厚度约10nm的合金碳化物M23C6,Si原子形成一层薄薄的偏聚层包裹着M23C6,而Ni又包裹着Si原子而偏聚于最外层。

光谱分析用中合金钢标准物质的研制

介绍了光谱分析用25Cr3Mo3NiNbZrA中合金钢标准物质的研制过程。采用合理的冶炼锻轧工艺,选取不同部位的样品进行均匀性检验,确定了16个元素的认定值及扩展不确定度,并进行了线性、一致性考察以及与国内外同类标准物质的比对。

中碳合金钢42CrMo的ECAP工艺参数模拟及试验研究

高端滚动轴承在服役过程中存在的尺寸稳定性差和滚动疲劳寿命低等问题,严重制约着我国高端装备制造业的发展水平。因此,急需开发具有高强韧性、耐磨、耐疲劳特性的轴承钢。中碳轴承钢作为超高速高精密滚动轴承极具潜力的轴承钢材料,对不同工艺条件下的中碳合金钢ECAP(equal channel angular pressing)工艺参数开展研究,分析了ECAP过程对42CrMo钢的挤压载荷、等效应变、等效应力及温度场数值变化和分布规律。研究结果表明,适当提高挤压初始温度和挤压速度,均可以有效降低挤压载荷和等效应力;加大挤压速度可以明显提升试件挤出温度,但不利于试件ECAP过程形变的均匀性;减小摩擦系数可以显著降低挤压载荷,有助于提高晶粒细化的均匀程度。综合考虑,选定挤压温度950℃,挤压速度10 mm/s、摩擦系数0.03条件下设计试验,可以有效提高ECAP细化晶粒的能力,同时为试件进行下一步热处理提供良好初始条件。以上试验研究是对中碳钢细晶强化的全新探索,可以为其他性能相近的金属材料开展ECAP研究提供技术参考。

一种中碳高强韧合金钢的组织与力学性能

中碳高强度钢可以用作高强度钢材分切刀片,其力学性能对于刀片的使用寿命等有重要的影响。设计了一种高强韧性中碳合金钢,测得了其特性参数,利用Thermal-Calc软件计算了其相图。采用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计和拉伸及冲击试验等研究了不同热处理工艺对试验钢的组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:在H13钢的基础上添加3.5~4.0 mass%Ni和2.0 mass%Mo元素可以进一步提高其强韧性。试验钢淬火后的组织为板条马氏体及少量未溶MC型碳化物和残留奥氏体;试验钢存在回火二次硬化现象,520℃回火时硬度达到峰值,产生二次硬化的主要原因是回火时析出弥散细小与基体共格的MC、M2C型碳化物,以及棒状M_(7)C_(3)型碳化物;500℃以下回火,试验钢的拉伸和冲击断口形貌主要是解理+准解理,随着回火温度进一步升高,准解理断裂比例增加,解理断裂比例减少,600℃回火开始出现韧窝,韧性随之改善。试验钢的最佳热处理工艺为900℃×2 h+730℃×4 h球化退火+1025℃油淬+520℃两次回火,经最佳工艺热处理后其硬度为58.8 HRC、抗拉强度为1955.4 MPa、夏氏冲击韧性为3.2 J/cm^(2)。

一种中碳高强度合金钢的组织与性能研究

中碳高强度合金钢可用作分切高强度钢材的刀片。试制了一种含0.44%C、5.04%Cr、3.01%Mo、1.01%Ni、0.69%V和0.18%Nb(质量分数)的中碳合金钢,对其进行了球化退火、分别从975℃、1000℃、1025℃、1050℃和1075℃油淬及淬火后于200~600℃回火。检测了试验钢的热处理特性参数、不同工艺热处理后钢的显微组织和力学性能及拉伸与冲击试样的断口形貌。结果表明:适当增加Mo、Ni含量能进一步提高可用于制作高强度钢材分切刀片的中碳高强度合金钢的强韧性;试验钢淬火态组织为板条马氏体、少量未溶MC型碳化物和残留奥氏体,回火过程中会产生二次硬化效应,520℃回火的钢硬度最高;试验钢的最佳热处理工艺为900℃保温2 h随后730℃保温4 h球化退火,1025℃油淬随后520℃两次回火。

三种高碳中合金钢在热处理过程中的碳化物转变及形貌

研究表明,三种高碳中合金钢加热至αγ温度区附近,M23C6和M3C会逐渐溶解于基体中,退火过程逐渐析出M23C6、M3C,并在αγ温度区发生M23C6M6C转变,而球状VC则变化不大,其碳化物超细化主要由溶解、形核的转变过程所引起.碳化物细化及不均匀程度依赖于碳化物类型及其比例,因此,合理的成分设计是常规锻轧和热处理工艺下获得超细碳化物高碳中合金钢的关键.

热处理工艺参数对高碳中铬合金钢衬板性能的影响

对0．7%-1．1％C、3%-5％Cr的高碳中铬合金钢进行了等温淬火热处理，采用正交设计确定最佳化学成分配比，得到理想配合的材料韧性和硬度，将所得高碳钢与低碳钢复合铸造双金属复合衬板。试验结果表明，高碳中铬合金钢的硬度为HRC55～62，冲击韧性为6-10J／cm^2；高碳中铬合金钢双金属复合铸造衬板使用寿命比中碳合金钢材质衬板提高50％。

中碳合金钢连铸保护渣结晶性能研究

在连铸过程中,适宜的保护渣理化性能是保证连铸工艺顺行和提高铸坯质量的重要条件。在浇注裂纹敏感性钢种的过程中,保护渣发挥的一个重要的作用就是控制铸坯与结晶器之间的传热,而在渣膜结构中,结晶层的厚度对结晶器内的传热速度和传热均匀性均有重要影响。针对裂纹敏感性钢种-中碳合金钢所用保护渣的结晶性能进行了研究。结果表明:中碳合金钢保护渣的结晶温度应控制在1 050℃范围内,临界冷却速度控制在2℃/s左右,确保此类保护渣在1 025℃有较强的析出枪晶石的能力。

中碳铬钼合金钢球磨机衬板的研究

为提高球磨机衬板的性能,采用多元合金化成分设计,通过适当提高Cr、Mo等中强碳化物形成元素来增加中碳高合金钢组织中的碳化物含量。采用退火、淬火加回火的工艺,得到针状马氏体+碳化物+残余奥氏体组织,其中碳化物大多为点球状和短杆状。结果表明,该材料能满足衬板的硬度要求,同时具有较好的韧性。

不同碳含量对中碳低合金钢分级等温淬火组织与性能的影响

以Si、Mn合金钢为对象,研究了不同含碳量对中碳低合金钢分级等温淬火组织和性能的影响,分析贝氏体、马氏体含量与实验钢性能的关系。结果表明,增加含碳量,实验钢中下贝氏体含量下降,马氏体含量增加,实验钢硬度增加,冲击韧度降低;在中碳低合金钢中降低下贝氏体含量或增加马氏体含量可以提高材料硬度,但会引起其冲击韧度的下降。当碳含量在0.48%~0.50%时(下贝氏体含量为30%~40%、马氏体含量为40%~50%),贝/马复相组织强韧性匹配较好,材料具有优异的综合力学性能。

退火气氛对中锰合金钢热浸镀锌的影响

观察并研究了不同氧势的退火气氛对中锰合金钢表面氧化物状态和热浸镀锌性能的影响。用合金元素内外氧化理论分析了不同氧势对氧化物形貌的影响,并进一步通过钢板表面氧化物脱落理论以及Bellhouse曾提出的Zn桥理论分析了不同氧化物形貌对热浸镀锌的影响。结果表明:退火气氛中氧势较低时,钢板表面氧化物为颗粒状,较高时以玻璃质的膜状为主,并有部分颗粒状氧化物夹杂。颗粒状氧化物形貌表面更有利于热浸镀锌的发生,其热浸镀板抑制层颗粒出现了分化,有些区域晶粒细小而致密,而有些区域晶粒粗大而稀疏;但玻璃质的膜状氧化物表面热浸镀板抑制层颗粒细小且不连续,生长不充分。

不同冲击功对中碳合金钢腐蚀磨损的影响

为探讨较高的冲击力对中碳合金钢的冲击腐蚀磨损规律,对中碳合金钢经900℃淬火、200℃低温回火得到的复相组织的磨损特性和机理进行了试验研究。结果表明:中碳合金钢的耐磨性随冲击功的增加而明显下降;剥落裂纹起源于表面,在亚表层中扩展;冲击功由2.1 J增至3.6 J,中碳合金钢在冲击腐蚀条件下的磨损失效机制由以浅层剥落为主向以深层剥落为主转变。

一种耐磨中铬合金钢热处理工艺研究

研制一种中铬合金钢衬板,并探索热处理工艺对中铬合金钢力学性能与微观结构的影响规律。在奥氏体化温度为920~1 000℃区间内,分别进行油冷、空冷淬火热处理。结果表明:随着奥氏体化温度升高,试验材料的硬度与抗拉强度均呈增大趋势,冲击韧性则随着奥氏体化温度的升高先增大后减小,空冷淬火温度为960℃时,材质强韧性达到最佳匹配。当淬火温度低于960℃时,奥氏体均匀化不充分,合金强化作用不明显,强度和硬度偏低;当奥氏体化温度高于960℃时,晶粒长大粗化,冲击韧性降低。

中碳合金钢双相组织疲劳裂纹扩展的研究

研究了４２ＣｒＭｏ钢亚温淬火及二次淬火两种双相组织的疲劳裂纹扩展行为，结果表明，亚温淬火双相组织可显著提高裂纹萌生抗力，降低扩展速率；较高的疲劳性能与裂纹尖端闭合应力、断口表面粗糙度以及裂纹扩展路径弯折程度有关。断裂力学分析表明，粗糙度诱发裂纹闭合效应及裂纹路径弯折效应是提高裂纹扩展抗力的主要因素，同时得到上述两种效应对裂纹扩展速率影响的表达式。

两段淬火生产中碳低合金钢衬板

介绍了用喷水加风冷的两段淬火的方法，生产中碳低合金钢球磨机衬板及其性能和特点。现场生产和实际应用表明，用上述热处理方法代替油淬生产中碳低合金钢在技术上是可靠的、生产上是可行的。所生产的中碳低合金钢球磨机衬板的使用寿命比高锰钢衬板提高２０％以上。

基于本构分析的中碳钒微合金钢热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对一种中碳钒微合金钢在变形温度900~1 100℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的热变形行为进行研究.分别建立了实验钢的幂律、指数和双曲正弦本构方程,观察了实验钢在不同变形条件下的显微组织,得出了实验钢的动态再结晶稳态晶粒尺寸和峰值应变与Zener-Hollomon参数的关系.结果表明:双曲正弦本构方程具有最高的拟合精度;实验钢热变形激活能Q为273.225 kJ/mol,与奥氏体的自扩散激活能(270 kJ/mol)十分接近,说明实验钢在此变形条件下的速率控制机制是扩散控制的位错攀移;显微组织观察表明,实验钢的动态再结晶行为受变形温度和应变速率的影响;拟合得出实验钢的动态再结晶稳态晶粒尺寸(Ds)和峰值应变与Z参数的关系为ln Ds=-0.200 31ln Z+7.941 65和lnεp=0.184 56ln Z-5.373 83.