20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明:氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。

3Cr20Ni11Mo2PB钢气阀断裂原因分析

通过对3Cr20Ni11Mo2PB钢原材料及断裂气阀的力学性能、硬度、断口及显微组织进行分析,对气阀批量脆性断裂的原因进行了分析。结果表明:气阀脆性断裂主要是由于气阀加工过程中固溶处理温度过高,使其显微组织严重过热局部过烧,极大降低了材料的塑性和韧性导致的。

不同预热温度下H13钢表面电弧增材20Cr9Mo3Ni2钢的组织与性能

在H13钢基材上电弧增材制造20Cr9Mo3Ni2钢,研究不同预热温度下制件的宏观形貌、微观组织和力学性能。结果表明,预热温度升高降低制件裂纹形成倾向,预热温度高于300℃时,制件无裂纹出现。预热温度对制件不同部位组织的影响不同,增材区底部和中部组织在无预热和预热温度为150℃时主要为回火马氏体,预热温度为300℃时为回火马氏体和淬火马氏体;预热温度为450℃时,底部为马氏体和少量贝氏体,中部区域主要是马氏体;预热温度对顶部的组织影响较小,顶部组织主要是马氏体和残留奥氏体;不同预热温度和区域的晶间都有少量铁素体存在。H13钢基材热影响区的组织在预热温度低于300℃时为回火马氏体,预热温度为450℃时为粗大的马氏体。随预热温度的升高增材区的抗拉强度升高,伸长率降低,横向抗拉强度略高于纵向抗拉强度,而横向伸长率低于纵向伸长率;结合区的抗拉强度比增材区低,预热温度低于300℃时试样断裂位置位于基材,预热温度为450℃时断裂位置位于基材热影响区。增材区的硬度在无预热和预热温度为150℃时底部和中部低,顶部高;预热温度为450℃时,硬度较高,且从顶部到底部分布比较均匀。可见,预热温度跨越Ms点时组织与性能变化大。

Cr-Ni钢制材料多参数热处理工艺研究及应用

对20Cr2Ni4A、12CrNi3等Cr-Ni钢制渗碳件的高温二次回火、二次淬火热处理工艺进行了研究,并对其显微组织、硬度、晶粒度和力学性能等指标进行了分析测试。结果表明,20Cr2Ni4A等齿轮钢渗碳后采用多参数热处理,表面获得细小的马氏体加粒状碳化物组织,细化了芯部组织,有效消除了表面渗碳层中的网状渗碳体,满足了齿轮表面高性能的设计要求,工件同时具备了良好的综合力学性能和冷加工性能。

热加工工艺对3Cr20Ni10W2气阀钢组织的影响

3Cr20Ni10W2奥氏体耐热气阀钢锻材在生产过程中存在低倍宏观粗晶和晶粒度混晶的问题,针对其产生原因进行了分析探讨,并通过生产实践进行了工艺改进试验。结果表明,该钢低倍宏观粗晶和晶粒度混晶问题是由碳化物偏析以及精锻机锻造过程中每道次的变形量较小所致;通过对钢锭在1 180℃进行20 h高温均匀化处理,以及在精锻机锻造过程中采用大于20%的较大变形量控制,能有效改善该钢碳化物及晶粒分布状态,从而消除了低倍粗晶及高倍晶粒混晶的组织缺陷。