Cr和Ni对低碳合金钢微观结构和耐蚀性的影响

为探究Cr和Ni含量对低碳合金钢组织和性能的叠加促进效应,通过SEM、XRD、硬度测试、电化学测试、浸泡试验及XPS测试等方法研究了Cr和Ni含量对低碳合金钢微观结构及其在模拟海水(3.5%NaCl溶液)中耐蚀性的影响。结果表明:同时增加Cr和Ni含量能显著促进钢中形成更多尺寸细小的碳化物Cr_(3)C_(2),进而促进晶粒尺寸减小、马氏体组织细化及增加硬度;同时增加钢中Cr和Ni的含量对钢在模拟海水环境中热力学稳定性、动力学稳定性、抵抗腐蚀损伤能力的提升均大于单独增加Cr或Ni含量的情况;增加钢中Cr的含量能提高NiFe_(2)O_(4)、FeO在腐蚀产物中的占比,增加钢中Ni的含量能提高腐蚀产物中FeCr_(2)O_(4)、FeO的占比,且同时增加钢中的Cr和Ni含量对提高NiFe_(2)O_(4)、FeCr_(2)O_(4)、FeO等占比的促进效果高于单独增加Cr或Ni含量的情况;NiFe_(2)O_(4)、FeCr_(2)O_(4)、FeO越多,腐蚀产物致密性越高,对基体的保护性越好,钢的耐蚀性越高。同时增加钢中的Cr和Ni含量对低碳合金钢微观结构和耐蚀性存在叠加促进效应。

低碳合金钢管形锻件淬火冷却过程数值模拟及试验研究

对低碳合金钢管形锻件在淬火冷却过程进行了数值模拟,预测了锻件内部3个位置在淬火后的显微组织,并对上述3个位置进行了试验验证。结果表明:淬火处理后,锻件内部3个位置的显微组织与数值模拟结果基本吻合,锻件内部距内外表面1/4壁厚位置及壁厚中心位置组织均为粒状贝氏体;回火后,锻件内部3个位置的力学性能差异较小,3个位置的显微组织均为铁素体+碳化物,并存在未分解的M/A岛。

低碳合金钢的热处理及应用

20CrMnTi是系列是低碳合金钢,具有较高的机械性能,且渗碳速度较快,过渡层较均匀,根据钢种的这些特性开展工作,通常为含碳量为0.17%~0.24%的低碳钢,汽车上多用其制造传动齿轮,是中淬透性渗碳钢中CrMnTi钢,其淬透性较高,在保证淬透性况下,特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢,良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。主要用途有:用于轴类,活塞类零配件以及汽车,飞机各种特殊零件部位。

贝氏体/马氏体复相组织对低碳合金钢强韧性的影响

对低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢采用空冷和油淬方式分别处理成贝氏体/马氏体复相组织和马氏体组织,探讨了显微组织和回火温度对钢的强韧性的影响.电镜分析表明,空冷处理的低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢中的贝氏体分别为典型贝氏体和无碳化物贝氏体.Formaster-F相变仪测定表明经空冷处理后,两种钢复相组织中的贝氏体含量均约为20％.力学性能实验表明,空冷低碳Mn-Cr系合金钢在未回火状态下就具有较高的冲击韧度.低碳Mn-Si-Cr系低合金钢油淬后的低温回火脆性开始温度约为220℃,而空冷后其低温回火脆性开始温度提高至360℃以上.示波冲击实验表明,未回火状态的空冷低碳:Mn-Cr系低合金钢和360℃回火后的空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的冲击韧度是由于在该状态下实验钢具有较高的裂纹扩展功所致.因此,空冷低碳Mn-Cr系合金钢可在未回火状态下使用,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢必须在回火后使用,经340-360℃回火后,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的强韧性.

铬含量对Cr-Ni-Mo系低碳合金钢组织性能的影响

利用光镜、显微硬度计研究了铬含量对低碳合金钢组织、硬度、冲击韧度及耐均匀腐蚀性的影响。结果表明:在退火态下随着铬含量的变化低碳高合金钢组织会发生变化,但淬火回火下保持为单一的板条马氏体组织。随着铬含量的升高,硬度变化幅度不明显;冲击韧性在退火态下先升高后降低,而在淬火回火态下一直升高。材料的均匀耐腐蚀性能随着铬含量的升高而提高。可以通过调整铬含量,实现硬度及韧性的良好配合以达到最佳的耐磨效果。

低碳合金钢高温本构方程及动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3800热模拟机对典型低碳合金钢实施了变形温度900-1100℃,应变速率0.01、0.1、1.0和10 s^（-1）,最大真应变为0.6的等温压缩模拟试验。通过对试验数据的回归分析,建立了应变为0.3的表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程、动态再结晶动力学模型及运动学模型。结果表明：表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程预测值与试验值的相关系数分别为0.9921和0.9879,平均相对误差值分别为3.6753%和5.4266%;临界应变与峰值应变之间存在关系：εc=0.4969εp;在变形温度900-1100℃,应变速率0.01 s^（-1）与变形温度1000-1100℃,应变速率0.1 s^（-1）试验条件下材料发生明显动态再结晶。

超高强度平头圆柱形弹体对低碳合金钢板的高速撞击实验

为分析不同组分低碳合金钢板抗超高强度低碳合金钢弹体的高速撞击性能及破坏模式,以两种典型防弹特种钢SS、AS以及常见的Q235A钢为研究对象,通过静态拉伸、静态压缩及动态压缩测试,获得静态拉伸和压缩性能参数以及1 000~6 000s^(-1)应变率范围内的力学行为,分析了材料组分与力学性能的相关性。采用弹道枪加载撞击方法,获得了两种超高强度合金钢平头圆柱形弹体对3种钢板(14.5~15.9mm厚)的弹道极限速度,通过分析获得了不同工况下的极限比吸收能,讨论了合金钢板在弹体高速撞击下破坏模式的差异,分析了材料力学性能与破坏模式的相关性。研究表明:3种合金钢板抗弹体撞击性能与材料屈服强度正相关,但其性能间的差异远小于屈服强度间的差异;在超高强度合金钢平头圆柱形弹体的高速撞击下,3种钢板的失效机制与其力学性能密切相关,Si和Mn含量高的AS钢呈硬脆性特征,其断裂失效主要取决于材料的剪切强度,而Si和Mn含量较低的SS钢和Q235A钢具有良好的塑性,其断裂失效主要取决于材料的压缩强度和剪切强度。

低碳合金钢中带状组织的成因、危害和消除

研究了低碳合金钢中带状组织和混晶组织形成的原因、对钢材质量的影响和消除方法。结果表明 ,这两种组织主要是钢中的成分偏析引起的 ,而且常成因果关系。带状组织会降低钢的力学性能、切削加工性能和塑性成形性能 ,带状组织中的合金元素偏析 ,在常规退火、正火、淬火、渗碳加热条件下难以消除。采用电渣重熔、快速结晶、增大锻造比和扩散退火等技术 。

共线DP-LIBS低碳合金钢中碳元素定量分析

碳元素是决定合金钢性能的重要元素之一。为了提高低碳合金钢中碳元素的检测灵敏度,在氩气氛围中利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)合金钢样品中的碳元素进行了检测。首先,使用高速相机采集双脉冲实验条件下的等离子体图像,研究等离子体形貌随脉冲间隔时间变化的演化规律,结合双脉冲条件下获得的光谱信息,确立碳元素的最佳脉冲间隔时间为1 900ns。其次,研究了氩气吹扫条件和氩气气室条件对碳元素光谱信号强度的影响。氩气气室能够有效屏蔽空气中二氧化碳的影响,从而提高合金钢中碳元素分析的准确性。最后,采用内标法对合金钢样品中的碳元素进行定量分析。与单脉冲得到的结果相比,双脉冲实验条件下,碳元素定标曲线的R2由0.983提升至0.991,检测限由206μg·g^(-1)提高至110μg·g^(-1),共线DP-LIBS技术使合金钢中碳元素检测限提高了1.87倍。恰当的脉冲间隔时间能够有效的提高共线DP-LIBS光谱特性和设备的检测灵敏度,同时双脉冲的二次激发效果可以进一步有效的减弱实验条件波动带来的影响,使定标模型具有更好的线性相关性。

低碳合金钢高温防氧化涂料的制备与性能

以海洋用钢轧制时的氧化为研究对象,用料浆法制得了以碳化硅和二氧化硅为主要成分的高温抗氧化涂料。采用X射线衍射和电子探针能谱等测试方法,研究了涂层保护钢样在1 300℃下氧化增重、氧化产物、截面形貌以及元素分布的特征。结果表明,该涂料对低碳合金钢具有良好的高温防护功能,防氧化效果达91.7%,且成本低廉,使用简便,具有广阔的应用前景。

腐蚀条件下铬含量对低碳合金钢冲击磨损性能和机理的影响

在模拟工况条件下,对不同铬含量的新型衬板用低碳合金钢在腐蚀环境中的冲击磨损性能进行了测试,并利用扫描电镜和金相显微镜对试样的表面和亚表面形貌进行了观察。研究结果表明:在1.2J冲击功下,随着铬含量的增加,低碳合金钢的磨损质量损失呈不同程度的下降。低碳合金钢在铬含量为3%时的冲击腐蚀磨损机制为变形疲劳磨损;铬含量为6%时,短时间内为累积变形引起的材料的浅层剥落,长时间后转变为多次塑变造成的表面硬化层的去除;铬含量为9%时为多次塑性变形机理。

瞬时液相扩散焊接技术在低碳合金钢管对接焊中的应用

为解决低碳合金钢管的管-管对接技术问题,提高其接头性能,利用自主研发的焊接设备,采用FeNiCrSiB作为中间层,应用瞬时液相扩散焊技术(TLP),进行低碳合金钢管的管-管对接焊工艺研究。结果表明:通过调整焊接温度、焊接压力、保温时间等参数,TLP对接焊接头一次成形良好,焊缝组织无脆性相的生成,中间层也无残留的痕迹,焊缝组织与母材组织相同且界限不明显。利用TLP技术焊接完成的低碳合金钢管,其接头强度、塑性均能满足管-管对接要求。

不同冲击功下衬板用低碳合金钢冲击腐蚀磨损机理的研究

在模拟工况条件下,对不同冲击功下的新型衬板用低碳合金钢在腐蚀环境中的冲击磨损性能进行测试,并用扫描电镜和金相显微镜对试样的表面和亚表面形貌进行观察。结果表明:在1.2J冲击功下,低碳合金钢的冲击腐蚀磨损机制为:短时间内为累积变形引起的材料的浅层剥落,长时间后转变为多次塑变造成的表面硬化层的去除;在2.0J冲击功下,低碳合金钢冲击腐蚀磨损机制前期为多次塑变机理,后期为腐蚀磨损的交互作用造成的材料的浅层剥落。

两种衬板用低碳合金钢组织和性能研究

使用光学显微镜、硬度计和冲击试验机,对比研究了两种衬板用低碳合金钢的组织和性能。结果表明:对于所研究的两种衬板用低碳合金钢,当铬含量为6.0%、镍含量为2%时,其退火态组织为少量先共析铁素体+屈氏体,淬火-回火态的组织为板条马氏体;当铬含量为9.0%、镍含量为1%、锰含量为1.5%时,其退火态和淬火回火态的组织均为马氏体。后者的硬度要高于前者,韧性次之。在含有铁矿石的酸性矿浆中,冲击功为1.2J时,铬含量为9.0%、镍含量为1%、锰含量为1.5%的低碳合金钢冲击腐蚀磨损性要优于铬含量为6.0%、镍含量为2%的低碳合金钢。

低碳合金钢中带状组织的形成机理和消减方法

介绍了低碳合金钢中带状组织形成机理及三种主要的消除或减轻的方法。

18CrNiMo7-6低碳合金钢疲劳寿命分析

应用Solid Works三维建模软件、ABAQUS有限元分析软件、Fe-safe疲劳分析软件进行联合仿真,对18CrNiMo7-6低碳合金钢试样进行疲劳寿命分析,研究应力集中对18CrNiMo7-6低碳合金钢疲劳寿命的影响。在分析中,应用ABAQUS软件对18CrNiMo7-6低碳合金钢试样进行了静强度分析,得到18CrNiMo7-6低碳合金钢试样的应力云图。再通过Fe-safe软件读取静强度分析结果,结合载荷谱信息对18CrNiMo7-6低碳合金钢试样进行疲劳寿命计算,从而得到18CrNiMo7-6低碳合金钢试样的寿命云图。分析结果表明,应力集中对18CrNiMo7-6低碳合金钢疲劳寿命有较大影响,应力集中现象最显著的18CrNiMo7-6低碳合金钢试样疲劳寿命最短,最容易发生疲劳破坏。

低碳合金钢经高压处理后加热过程中固态相变的研究

利用差示扫描量热(DSC)测出了低碳合金钢经高压处理后不同加热速率下组织中珠光体向奥氏体转变的温度和时间,并计算了其相变激活能。所得结果为研究低碳合金钢经高压处理后组织中珠光体向奥氏体转变提供一定的参考数据。

低碳合金钢及焊接接头断裂韧度的温度效应

利用Hopkinson压杆装置对某低碳合金钢及焊接接头不同温度下动态断裂韧度进行了测试,给出了试验温度控制方程,分析了温度对断裂韧度的影响。结果表明:在应力波加载(K≈10~6MPa·m^(1/2)/s)条件下,母材和焊缝断裂韧度降低;但是同一温度下母材的断裂韧度高于焊缝,原因主要是组织状态对应变速率敏感性不同;同时在分析该钢母材和焊缝断裂韧度温度效应的基础上,建立了应力波加栽下母材和焊缝的断裂特征分析图,给出了温度、板厚和断裂韧度之间的关系。

高压磨料水射流切割低碳合金钢的试验研究

低碳合金钢广泛应用于压力容器、车辆、桥梁等工业设计之中,通过研究高压磨料水射流对低碳合金钢切割的影响,分析水射流切割特性对切割效果的影响,对提高切割效率及降低切割成本具有一定的参考意义。应用五轴联动数控水刀切割机,对低碳合金钢Q345B进行切割试验,分析了切割压力、靶距和横移速度对切割深度及切割宽度的影响。结果表明,随着切割压力增加,切割深度和切割宽度均有所增加;随着靶距的增加,切割深度先增大后减小,存在最佳靶距,可使切割深度最大而切割宽度逐渐增大;随着切割速度增加,切割深度及切割宽度逐渐减小,但其对切割宽度的影响较小。

Cr含量对低碳合金钢在腐蚀条件下冲击和磨损特性的影响

含Cr量不同的低碳合金钢的冲击腐蚀和磨损特性在冶金工业的模拟工作状况下是由混合层深度为10的冲击腐蚀磨损试验机来检测的。该浆料是由Ph值为2.5的稀硫酸和直径为1.7～3.3mm的铁矿石混合而成,冲击能为1.2J。通过分析磨损表面的形态和样品次表层的金相组织,来分析3种钢制样品的冲击腐蚀和磨损特性。实验结果表明,在冲击能为1.2J条件下,含Cr量为3%的低碳合金钢的冲击腐蚀和磨损特性是疲劳磨损变形。含Cr量为6%的低碳合金钢由于短时间的累积变形而产生裂纹,由于长时间的多塑性变形而产生表面材料的脱落,而含Cr量为9%的低碳合金钢的疲劳磨损特性是多塑性变形。低碳合金钢的质量损失随Cr含量的增加而减少,低碳钢的耐磨性随Cr含量的增加而提高。