夹杂物体积分数和平均间距对高Co-Ni超高强度钢断裂韧度的影响

微孔聚集延性断裂模式的高Co-Ni超高强度钢的断裂韧度受显微组织和夹杂物特征控制。影响断裂韧度的夹杂物特征包括夹杂物性质、大小、体积分数、平均间距和夹杂物抗空穴形核能力。在固定显微组织和夹杂物抗空穴形核能力因素的基础上,分析夹杂物体积分数f、夹杂物平均间距X0对临界裂纹尖端张开位移δIc的影响,得出高Co-Ni超高强度钢临界裂纹尖端张开位移与夹杂物体积分数f-1/3和平均间距X0呈线性关系。结果表明,减小夹杂物体积分数、增大夹杂物平均间距有利于高Co-Ni超高强度钢断裂韧度的改善。

热处理对高Co-Ni超高强度钢冲击断口的影响

研究了不同固溶及回火温度对高Co-Ni超高强度钢23Co14Ni12Cr3Mo的Charpy V型缺口试样冲击功AKV和硬度HRC的影响,并用扫描电镜观察分析不同处理状态下的冲击断口形貌,用透射电镜对未溶碳化物进行了分析。结果表明,在850～930℃范围内固溶,随温度的提高,冲击功升高,硬度先升高后降低;在454～510℃范围内回火,随温度的提高,冲击功也增加,硬度降低。断口形貌观察结果表明,试验用钢冲击断口形貌均呈韧窝状,为韧性穿晶断裂,随固溶温度升高韧窝变大变深。韧窝中发现M23C6型碳化物颗粒,随固溶温度的升高而逐渐减少,提高固溶温度对改善试验用材料综合性能有利。

高Co-Ni超高强度钢残余应力的巴克豪森信号表征

采用四点弯曲的加载方式,通过巴克豪森检测方法表征高Co-Ni超高强度钢不同热处理状态的残余应力以及微观组织状态。分析得出残余应力以及微观组织与巴克豪森信号的对应关系。结果表明,高Co-Ni超高强度钢表层应力和材料微观组织与巴克豪森信号值相关性较好,在弹性极限范围内,巴克豪森噪声值(BN)随拉应力的增大而增大,随压应力的增大而减小;退火处理状态下BN值最高,淬火态次之,回火状态下最低。

喷丸对23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢表面性能的影响

针对23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢材料,研究喷丸强化对其表面性能的影响。采用扫描电镜、白光干涉仪等设备,分析喷丸强化对试样表面形貌、粗糙度、硬度、残余应力、元素含量等的影响。结果表明:喷丸强化后,试样表面留有大量弹坑,产生明显塑性变形;表面粗糙度增大,算术平均粗糙度为1. 33μm;硬度显著增大,最表层硬度由喷丸前的HV 476增加至HV 497,硬化层深度约150μm;试样表层的残余压应力值由375 MPa增加至475 MPa,最大残余压应力值约518 MPa,位于距表面50μm深度处,喷丸形成的残余压应力层深度约为134μm;喷丸后试样中C、Si、Cr等各元素的质量分数均略有增加。喷丸在一定程度上改善了23Co14Ni12Cr3Mo钢材料的表面性能,有利于提高其疲劳抗力和耐腐蚀性。

高合金超高强度钢的发展

超高强度钢是在普通合金结构钢的基础上发展起来的一种超高强度、高韧性合金钢,在现代工业中占有重要地位,在航空、航天部门也被广泛使用。本文介绍了超高强度钢,特别是高合金超高强度钢的发展和应用情况,指出了现今在这一领域的研究热点。

超高强度钢十亿周疲劳研究

利用 2 0kHz压电超声疲劳试验技术 ,对六种抗拉强度高于 15 0 0MPa的低合金钢进行测试。结果表明 ,这些材料并不存在传统规范中所谓的“疲劳极限” ,它们在超过 10 7,甚至 10 9应力循环后仍然继续发生破坏 ,而且其S—N曲线表现出“阶梯”型特征。研究还发现 ,这些材料都存在一个分界应力幅值区间 (或应力循环数区间 ,大约在 10 6 到 10 7的平台内 ) ,裂纹萌生由试件表面向其内部转换。

2000MPa高强度钢的超高周疲劳破坏行为

通过USF-2000超声波疲劳试验机研究了500 kg真空感应炉+电渣重熔冶炼的2000 MPa高强度钢(%:0.45C、2.0Si、0.9Cr、0.001S、0.005P、0.026Al、0.001 5O、0.002 8N)在共振频率20 kHz、载荷比R=-1,共振间隙150 ms时的超高周疲劳破坏行为。结果发现,疲劳裂纹大部分起源于钢中非金属夹杂物(夹杂平均尺寸12.3μm),钢的疲劳强度和寿命随夹杂物增大而降低;内部夹杂物引起的疲劳破坏往往呈鱼眼型;随疲劳断口裂纹源夹杂物处应力场强度因子ΔK_(inc)的减小,钢的疲劳寿命N_f增加。

一种高强度钢的超高周疲劳及热耗散研究

利用超声疲劳试验设备在20kHz频率下研究了一种高强度钢的超高周疲劳性能,试验持续到109次循环,得到了室温环境及不同循环比(R=0.01和R=0.1)的S-N曲线,试验结果显示,疲劳强度在105～109次循环范围内随着循环次数的增加而减小。断面表面的SEM检查结果表明,疲劳裂纹的生成导致疲劳损伤,且亚表面裂纹起源在长寿命范围内。试验结果表明,试件全寿命的99.87%贡献于亚表面裂纹的形成。

新型高合金二次硬化超高强度钢的发展

本文介绍了国外高Ｃｏ、Ｎｉ的超高强度钢ＨＹ１８０、ＡＦ１４１０和ＡｅｒＭｅｔ１００钢的进展。与其它超高强度钢相比，ＡｅｒＭｅｔ１００超高强度钢具有更突出的综合性能：高强度、高硬度、高断裂韧性、优异的抗应力腐蚀开裂和抗疲劳性能。此钢具有广泛的应用前景。

超高强度钢低倍粗晶与高倍组织的关系

对一种飞机起落架用超高强度钢的低倍粗晶与高倍组织进行了对应研究。结果表明，低倍粗晶不仅是粗大奥氏体晶粒的宏观表现，还与一种特殊上贝氏体组织的存在有关。

高强度钢电镀Zn—Ni合金研究

一、前言 近年来,人们对镀锌基合金代替镀锌、镀镉层在严酷腐蚀环境中的应用产生了极大的兴趣。这是因为镀锌基合金具有优良的耐蚀性,而且对于高强度钢还具有低氢脆性。锌基合金电镀在日本、美国、中国等国都有一定的应用,以Zn—Ni,Zn—Co,Zn—Fe合金为主要代表。本文研究并应用了以碱性锌酸盐体系的镀锌镍合金和氯化物等其它Zn—Ni合金电镀工艺相比,具如下工艺特点:1)镀液具有非常优良的分散能力和覆盖能力;2)镀液不会对电镀设备造成腐蚀;3)由于不使用有机光亮添加剂,而镀层脆性小,内应力也小;4)镀液易于进行污水处理;5)可在很宽的工艺条件范围内稳定获取含Ni量为10～15wt％的Zn—Ni合金镀层;6)镀层硬度是普通镀锌层的3倍;7)镀层的耐蚀性是镀锌层的3～6倍;8)电镀工艺不会对高强度材料带来氢脆的危险。 经生产实践证明,这种碱性体系的镀液是非常稳定的,而且工艺操作简便,是应用于航空等工业的一种高耐蚀、低氢脆防护性电镀工艺。

高强度钢54SiCrV6超高周疲劳研究

介绍了用 2万Hz超声波振动疲劳试验机对高强度钢 5 4SiCrV6的超高周 ( 10亿周 )疲劳强度研究。结果发现 ,该种材料的高周直到超高周区间 ,疲劳强度随材料寿命的加大呈明显减小 ,即S -N曲线呈明显下降。这一结果与传统的假说完全不同。传统的假说认为该区间的疲劳强度为水平渐近线或为一定值。本文建议该种材料的高周及超高周区间疲劳强度用延长线代替水平渐近线 ,并给出实际结果与传统假说间差别。借助于电子显微镜对试件微观组织的观察及对引起疲劳破坏起始处进行化学分析 ,发现这种材料的寿命在 10 7周附近疲劳机理出现突变 ,即小于 10 7周的试件的初始疲劳裂纹在表面 ,达到10 7周附近的试件的初始疲劳裂纹在内部。并发现试件的断裂有些是由于其中心有钙化物等杂质 ,另一些则是由于材料内部空洞引起。

Si对低合金高强度钢和超高强度钢抗延迟断裂性能的影响

综述了合金元素Si对低合金高强度钢和超高强度钢抗延迟断裂性能的影响,结合延迟断裂的氢脆机制分析了Si改善钢的抗延迟断裂性能的原因,指出开发无碳化物贝氏体钢是提高钢的抗延迟断裂性能的途径。

高强度钢和超高强度钢的切削加工

阐述了高强度钢和超高强度钢的切削加工特点,同时阐述了高强度钢和超高强度钢铰削、钻削、铣削加工时刀具材料、刀具几何参数及切削用量的合理选择。

方矩形客车骨架钢管用超高强度钢带开发

为了实现汽车的轻量化生产,开发了车身骨架用高延伸率热轧超高强度钢带。对汽车车身骨架的受力分析及其减重计算分析说明,采用超高强度QSt E700TM替代20钢、Q235、510L等传统材料可以实现车身骨架减重32.5%,整体减重7%的目的。通过优化思路,设计了TMCP控轧+多段冷却控冷工艺,试制了高延伸率超高强度热轧钢带,将该钢带经"圆变方"成型工艺制成方矩形焊管,并对其力学性能进行了检测。结果表明,设计的钢带轧制工艺可靠,生产的钢带质量稳定,方矩形管的力学性能达到了客车骨架用QSt E700TM的性能要求。

高强度钢超高周疲劳特性试验研究

该文介绍了以 2 0kHz超声波振动疲劳试验机对三组 55SC7高强度钢试材作超高周疲劳特性试验研究。试验结果表明 :在高周区及超高周区S N曲线呈下降趋势 ,与传统假设完全不一 ;疲劳强度并不随其硬度 (Hv)及弹性极限 (σb)的提高而提高 ;疲劳裂纹萌生于试件内部 。

热处理对超高强度20Mn2Cr汽车钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺参数对20Mn2Cr钢显微组织和性能的影响规律,并采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了不同奥氏体化温度和回火温度下实验钢中的马氏体组织特征和碳化物析出形貌。结果表明,实验钢经900℃奥氏体化处理时可以保证较小的原奥氏体晶粒尺寸及细小的马氏体板条束宽度;550℃再结晶退火可以进一步细化原奥氏体晶粒尺寸及马氏体板条束宽度;淬火后的回火处理有利于Cr碳化物粒子的析出。通过调整热处理工艺,20Mn2Cr钢可以获得1000-1700 MPa级的系列超高强度,同时可以实现超高强度与高塑性的良好匹配。

20 kHz频率下高强度钢超高周疲劳研究

应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢在20kHz频率下105-1010循环周次的疲劳性能进行了测试分析。结果表明:应力比R=-1时,D38MSV5S钢与100C6钢在105-1010循环周次之间,试样仍会发生疲劳断裂,疲劳强度随循环次数的增加而下降;R=0.1时,D38MSV5S钢在105-107循环周次之间会出现疲劳强度。与30Hz频率下常规疲劳试验数据比较发现,频率对100C6钢的疲劳性能影响不大;R=-1时,D38MSV5S钢20kHz频率下的S-N曲线略低于30Hz频率下的SN曲线,当R=0.1时,频率对D38MSV5S钢疲劳性能的影响更为明显。在超高周疲劳循环下,疲劳破坏主要起源于试样内部夹杂物。

高强度航空结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能

目前,对航空300M超高强度结构钢电镀Zn-Ni合金的氢脆性能研究鲜见报道。采用正交试验法研究了工艺参数对300M钢Zn-Ni合金镀层含Ni量和氢脆性能的影响规律;采用EDA能谱分析、SEM形貌观察、缺口拉伸试验和断口分析等方法,对Zn-Ni合金镀层的氢脆性能和断口特征进行了分析研究,探讨了其代替松孔镀镉层的可行性。结果表明:从工程应用安全性出发的氯化物-硫酸盐体系Zn-Ni合金电镀优化工艺条件为镀液Ni2+/Zn2+质量浓度比0.53、温度30℃、电流密度4 A/dm2,所得镀层的氢脆敏感性低,符合航空工业高强度钢氢脆性能要求,可以代替剧毒镀镉工艺用于航空结构钢的表面防护处理。