34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大模型验证与应用

通过热处理试验并采用金相法分析研究了加热温度和保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明,加热温度对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒尺寸的影响尤为显著,随加热温度(900~1200℃)的升高,晶粒尺寸逐步增大。在初始晶粒尺寸情况下,900℃保温30 min(12.1μm)和950℃保温10 min(15.1μm)都与原始晶粒尺寸级别相差不大,1050℃保温30 min(37.8μm)时,晶粒尺寸达到原始晶粒尺寸的3.35倍,得到34CrNi3MoV钢晶粒长大的激活能Q=176.6 kJ/mol。随保温时间的延长,加热温度对奥氏体晶粒尺寸的影响越来越弱。950℃保温时,晶粒长大的临界保温时间大约为90 min左右。1050℃保温时,其临界保温时间大约为30 min。加热温度越高,达到临界保温时间后,晶粒长大就越缓慢。加热温度为850~950℃,保温时间60~180 min,可使34CrNi3MoV钢平均晶粒尺寸控制在22.5~44.9μm(国标8.0~6.0级)而满足要求。

34CrNi3MoV钢的混晶及消除措施

应用Quanta 400型环境扫描电镜等方法对34CrNi3MoV钢大锻件在热处理过程中产生混晶的原因进行了研究和分析。结果表明,混晶是由于组织遗传造成的,采用完全退火工艺取代调质处理前的正火工艺,使不平衡组织转变为平衡组织,可以隔断组织遗传,消除混晶。

34CrNi3MoV钢的混晶及消除

34CrNi3MoV大锻件在正火和调质处理后容易产生混晶,严重影响材料机械性能.

34CrNi3MoV钢贝氏体的形貌及孪晶亚结构

用SEM,TEM的方法对34CrNi3MoV钢贝氏体的形核长大和亚结构进行了研究,结果表明,上贝氏体在晶界处形核,向晶内生长,在形核初期,首先形成一个贝氏体铁素体基元,随后沿不同方向析出碳化物,导致形成上下贝氏体不同的组织形貌;同时经选区衍射及标定与组织图相结合,确定在34CrNi3MoV钢的上下贝氏中存在孪晶亚结构.

34CrNi3MoV钢组织细化工艺的研究

均质化退火、完全退火,对减轻34CrNi3MoV钢的带状组织、消除混晶具有理论意义和实用价值。应用OLS4000激光扫描共聚焦显微镜、JEM-2100高分辨电子显微镜对34CrNi3MoV钢组织结构进行观察。利用α′γ循环相变的过程对34CrNi3MoV钢在800,900℃分别进行3次细化晶粒的正火,统计各个温度、各个正火次数下的晶粒直径分布情况。结果表明,800℃下随着正火次数的增多,晶粒细化效果明显;而在900℃下却没有这样的细化趋势。经过调质处理的预备热处理+一次正火后的试样与原始管坯试样的力学特性相比,低温韧性大大提高。

对于提高34CrNi3MoV钢低温冲击韧性的探索

34CrNi3MoV是一种高强度合金结构钢,具有良好的综合机械性能和工艺性能,广泛应用于发动机转子和汽轮机叶轮的生产。钢的性能、用途与30Cr2Ni2Mo相似。34CrNi3MoV钢大锻件在经过正火+调质的热处理工艺后容易在组织晶粒中混杂大的晶粒,而物理性能中的低温冲击韧性也会降低,进而降低零件的实际使用寿命。消除冲击韧性骤降的现象是制定工艺的重要标准。通过对34CrNi3MoV钢的研究实验,发现原因在于组织中出现了夹杂大晶粒的现象,而夹杂大晶粒的形成在于这种材料本身具有的的现象,正常的正火及调质对现象的影响不大,只有通过退火才能消除夹杂大晶粒,细化晶粒,从而提高低温冲击韧性。

34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒分布规律

研究了不同保温温度及保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大的影响。通过金相法统计分析了保温温度、保温时间对晶粒平均尺寸、长轴、短轴的影响。结果表明,正态分布方程中标准差与期望大致随保温温度的升高而增加,随保温时间的延长而增加。晶粒长轴、短轴尺寸与平均尺寸关系密切,其比值呈简单的线性关系。晶粒长大的过程中,长轴与短轴的比例基本保持不变,并回归得到晶粒平均尺寸、长轴、短轴尺寸的分布概率表达式。同时在数学规律上对材料学中的遗传性提供一种新的思维方法及可能的解释思路。

34CrNi3MoV钢的热变形行为

为分析34CrNi3MoV钢的热变形行为,采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温热压缩试验,设置变形温度为800~1200℃、应变速率为0.01~10 s^(-1),获得相应的流变应力曲线。分析了流变应力对变形参数的敏感性,计算了不同应变量下材料参数α、n、Q和A的值,并利用五阶多项式拟合了各材料参数与应变量的对应关系。采用应变补偿的Arrhenius模型对34CrNi3MoV钢的高温流动应力本构方程进行回归。结果表明:34CrNi3MoV钢在变形温度为1000~1200℃、应变速率为0.01~1 s^(-1)时出现较为明显的动态再结晶曲线特征,并随着应变速率的降低和变形温度的升高,峰值应力越明显。本构方程预测的流动应力与试验结果的吻合度较好,在整个试验范围内的平均相对误差Rav仅为5.52%,表明所构建的模型是可靠的。

34CrNi3MoV钢箱体热处理工艺优化

对34CrNi3MoV钢箱体的热处理工艺和性能进行了分析对比。结果表明,预备热处理采用两次正火工艺,可均匀组织,细化晶粒,切断组织遗传,去氢防止白点,预备热处理后34CrNi3MoV钢的组织为铁素体基体上弥散分布粒状或球状碳化物,为调质处理实现组织准备。淬火温度的选择主要考虑横向冲击性能,当回火温度设定为605℃,淬火温度设定为850~870℃时,横向冲击性能较佳。34CrNi3MoV钢进行调质处理时,随着回火温度的变化,组织及性能变化比较显著。当淬火温度为860℃,回火温度为605℃时,硬度、室温拉伸和冲击性能均满足要求,综合性能最佳。

34CrNi3MoV阀箱锻件缺陷解剖分析

在34CrNi3MoV阀箱锻件的近表面发现分散的小缺陷,经过超声波探伤检验和磁粉宏观检验后,在缺陷位置金相进行取样,利用金相显微镜和扫描电镜对缺陷位置试样进行显微观察。确定缺陷主要是由于熔炼过程中的气泡吸附夹杂后残存在钢中而形成的条状缺陷在锻造过程中被压碎成分散的小缺陷。

34CrNi3MoV钢传动主轴调质开裂分析

34CrNi3MoV钢传动主轴经调质处理后在半精车工序检测出外圆面存在纵向淬火裂纹。对裂纹源附近的化学成分、硬度梯度、显微组织以及淬火介质进行检测,并分析裂纹面宏观形貌特征,针对裂纹面的横截面进行金相显微镜、SEM和EDS表征。结果表明,传动主轴中C和Ni元素含量超出标准范围上限,致使调质工艺参数不当,但传动主轴调质处理前存在微裂纹是导致开裂失效的主要因素。