40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化层微观结构

喷丸强化在金属材料表面形成强化层,可以有效提高构件的疲劳寿命,是金属构件表面完整性制造的重要方法。喷丸强化已有效应用于40CrNi2Si2MoVA钢制构件,为了探明喷丸强化对该钢种的强化机理,本工作采用高分辨电子显微电镜(HREM)对40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化层微观组织结构进行了系统分析研究。结果表明:喷丸强化使40CrNi2Si2MoVA钢组织细化,呈明显的马氏体"有效晶粒"现象,"有效晶粒"尺寸为几个纳米到几十个纳米;"有效晶粒"界面呈明显的倾转现象,相邻"有效晶粒"间转动角度为几度到几十度,最大达到30°。

不同阴离子对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀行为的影响

采用全浸加速腐蚀实验以及电化学实验方法,研究了40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中的腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)对腐蚀形貌及腐蚀产物进行了表征。结果表明:40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L的NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中的腐蚀形貌及生成的腐蚀产物均不同,NaNO3溶液中生成的腐蚀产物主要为α-FeOOH,吸附在基体表面,阻碍了基体的腐蚀,3种阴离子环境对其腐蚀速率大小依次为:SO42->Cl->NO3-。电化学研究结果表明40CrNi2Si2MoVA钢在0.5 mol/L的NaNO3、NaCl和Na2SO4溶液中均未发生钝化现象,且在Na2SO4溶液中的腐蚀电流和阳极塔菲尔斜率最大。

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩断裂分析

起落架40CrNi2Si2MoVA钢螺桩在安装一段时间后发生了断裂。为确定螺桩断裂的原因,对断裂螺桩断口宏微观形貌、断裂螺桩及对比件的氢含量、材料的性能以及表面损伤等因素进行了检查,并对电镀工艺进行了评定。结果表明,裂纹主要起源于第一螺纹根部的机械损伤部位,源区以沿晶断裂特征为主,断裂件含氢量较高。综合分析认为,螺桩断裂性质为氢致延迟断裂,表面机械损伤对氢吸收和扩散的促进作用和40CrNi2Si2MoVA钢材料高强度所致的高氢脆敏感性是导致断裂的主要原因。

40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件的机械加工方法

以40CrNi2Si2MoVA钢高精度轴类零件加工为例,通过热处理、冷加工、磨削和探伤等工序的合理安排,保证产品的加工特性。先采用正火与高温回火改善材料的机械加工性能,再采用硬质合金刀具在推荐的加工参数下进行开粗与半精加工,降低刀具磨损。半成品后采用高温淬火提高材料的强度和刚度,同时选择磨削加工保证产品精度及表面质量,附加酸浸蚀检查及磁粉检测材料表面缺陷。磨削后进行去应力回火处理,去除磨削所导致的残余应力。整个工艺流程中,材料与机械加工高度契合,保证产品的高强度、高硬度、高精度和高表面质量特性。

40CrNi2Si2MoVA钢机械加工与喷丸试样旋转弯曲疲劳寿命的预测方法

为了预测机械加工及喷丸强化后40CrNi2Si2MoVA钢试样在室温下的旋转弯曲疲劳寿命,结合商用有限元软件ABAQUS和疲劳寿命分析软件FE-SAFE对不同数值计算方法的适用性及准确性进行比较,提出了喷丸强化40CrNi2Si2MoVA钢的寿命预测经验公式。结果表明:对于机械加工试样,选择"Brown-Miller"算法和表面残余应力用于计算可获得比较准确的预测结果;对于喷丸强化试样,高应力水平下也可选用"Brown-Miller"算法及表面残余应力,而低应力水平下则应改用"Stress-based Brown Miller"算法及最大残余应力。基于上述两种方法提出的经验公式:σmax=–64.378·lgN+1449.268,可改善40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化试样疲劳寿命预测的准确性。

40CrNi2Si2MoVA钢制零件磁痕显示分析

本文采用磁粉、X射线、CT和超声等无损检测和金相分析等方法对40CrNi2Si2MoVA钢制零件的磁痕显示进行了系统分析。研究认为,40CrNi2Si2MoVA钢制零件的磁痕显示为显微成分沿变形方向偏析导致的马氏体转变点Ms差异所致。显微成分偏析是钢锭结晶过程中不可避免的,但可通过优化熔炼工艺参数降低显微偏析的程度。本文还分析了四种磁痕显示的类型及其判别方法。

40CrNi2Si2MoVA钢锻造加热工艺参数优化

对40CrNi2Si2MoVA钢的锻造加热工艺参数进行了优化。进行局部小变形时,将加热温度从通常的1160℃降至1000℃,可避免锻件产生低倍粗晶,力学性能测试符合验收标准。

淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

40CrNi2MoE钢挤压工艺的动态再结晶动力学模型分析

为明确40CrNi2MoE钢在挤压工艺下的动态再结晶状态和高温流变特征,研究对该材料实施高温挤压处理,并通过台式场发射电镜和电液伺服动态疲劳试验机对其应变状况和结晶状态进行观测。在获得40CrNi2MoE钢应力-应变曲线的基础上,基于Arrhenius函数建立该材料的热变形方程,发现其热变形激活能Q为343.887 kJ/mol,当应变速率在0.1~10 s^(-1)之间且温度达到1 000℃以上时,才能够实现完全动态再结晶。40CrNi2MoE钢的峰值应变:ε_(p)与其Z参数之间的关系为:ε_(p)=0.028lnZ-0.35。以上数据对于40CrNi2MoE钢在加工过程中的组织晶粒细化具有一定的借鉴意义。

激光熔化沉积30CrNi2MoVA温度场数值模拟研究

30CrNi2MoVA钢被广泛用于军工炮管制备,由于工作环境恶劣,其零件表面易出现磨损、裂纹等损伤,常采用激光熔化沉积技术(laser melting deposition,LMD)完成表面修复工作。LMD过程中的热行为决定了材料组织演变从而影响零件的表面质量及力学性能。基于ABAQUS搭建LMD过程30CrNi2MoVA钢的温度场有限元模型。研究LMD过程中温度场的分布以及加工工艺参数对温度场的影响,分析了薄壁件沉积过程中的热历史及传热特征,并设计了相关实验验证模型的适用性。结果表明:LMD温度场沿扫描方向呈对称分布,激光功率每增大100 W,熔池最高温度增加约40℃,扫描速度则相反。随着沉积层数上升,热积累效应增大,熔池峰值温度升高,冷却速度降低。

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA激光焊接组织和性能研究

为了改善超高强度钢40CrNi2Si2MoVA的焊接性能,采用CO2激光对其进行了焊接处理。利用光学显微镜、显微硬度仪、电子万能试验机、电子扫描显微镜和X射线应力测定仪等对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸强度、拉伸断口和残余应力进行了研究。结果表明,焊缝中心区组织为等轴晶,近中心区为小柱状晶,边缘区为柱状树枝晶与粗大柱状晶,熔合区为柱状晶、胞状晶。热影响区(HAZ)主要组织为板条马氏体、岛状马氏体、贝氏体及少量残余奥氏体;焊缝区平均硬度595HV,硬度最大值在HAZ,其值为637HV;从HAZ到基材硬度值下降显著;接头拉伸断裂部位发生在靠近焊缝基材区,拉伸断口为韧窝断口,其抗拉强度值和母材拉伸强度值相当,平均值为1607.8MPa,接头冲击韧度为54.5J/cm2;从焊缝中心区到基材区,焊接残余应力先增大,后减小,变化显著。

回火热处理对40CrNi2Si2MoVA显微组织与硬度的影响

研究了不同回火温度和循环回火次数对40Cr Ni2Si2Mo VA（300M）超高强度钢的显微组织和性能的影响。结果表明,300M钢经860℃油淬,在250~400℃回火后,材料内部显微组织均由板条马氏体、下贝氏体和少量的奥氏体组成,但在回火温度升高的过程中,材料内部的板条状马氏体的宽度逐渐增大,下贝氏体的含量也在增多。相比之下,当回火温度为300℃,循环回火次数为2次时,硬度最低,塑性和韧性达到一个最佳匹配,使得该材料具有最佳强韧化特性。

40Cr10Si2Mo气阀钢中游离铁素体的形成原因分析及改进措施

本文通过40Cr10Si2Mo钢试样金相组织观察、显微硬度测试、SEM能谱分析、热处理工艺试验研究、化学成分及相图分析模拟,分析并确定了40Cr10Si2Mo钢中游离铁素体的形成原因,同时提出了有效的改进措施。

淬火温度对M_6C强化2200 MPa级超高强度钢力学性能的影响

40CrNi2Si2MoV马氏体钢中大尺寸碳化物存在会影响其力学性能,通过成分设计优化和合理的热处理工艺可以有效提高材料的强韧性。研究了M_(6)C碳化物在不同淬火温度(860~1150℃)下对超高强度钢力学性能及显微组织的影响,并通过SEM、TEM等表征方法对M_(6)C颗粒尺寸、数量及成分的演变进行了研究。结果表明,大尺寸M_(6)C颗粒使超高强度钢韧性降低,880℃淬火试样中的M_(6)C颗粒尺寸较大(~400 nm),容易在大尺寸M_(6)C周围造成应力集中,减弱了基体与M_(6)C碳化物的结合力,易在M_(6)C碳化物周围萌生裂纹,致使材料发生断裂。随着淬火温度升高,试验钢中M_(6)C颗粒尺寸减小、数量降低,且提升了M_(6)C颗粒中Si的浓度,M(Fe、Mo、Ni、Co)6C中原子被Si取代,提升了M_(6)C碳化物的稳定性;1050℃淬火温度试验钢中M_(6)C颗粒尺寸为25 nm,同时抑制原始奥氏体晶粒(8.5μm)长大,试验钢抗拉强度为2227 MPa,伸长率为7.0%,实现良好的强韧性匹配。

新型高强度弹簧钢40Si2CrNi2MoV的研制

研制的高强韧性新型弹簧钢 4 0Si2CrNi2MoV(4 0T)的σb≥ 195 0MPa ,σ0 .2 ≥ 175 0MPa ,δ5≥ 9% ,ψ≥30 % ,AK～ 30J。该钢的抗弹减性均优于弹簧钢 6 0Si2CrVA。该钢适于制造高应力、大截面弹簧 ,用于制造铁路货车转向架弹簧时 ,设计应力 116 0MPa ,在弹簧疲劳试验中 ,平均应力为 6 4 7MPa ,应力幅值为平均应力的 0 4倍 ,最大应力 90 6MPa ,最小应力 388MPa ,循环周次达 2× 10 6次未发生断裂。

40CrNi2MoE钢奥氏体晶粒长大的数学模型

利用金相实验方法,基于实验数据,应用Beck、Hillert、Sellars数学模型研究了40CrNi2MoE钢在加热温度850~1200℃和保温时间30~480 min下的奥氏体晶粒长大规律。结果表明,随加热温度升高和保温时间延长,40CrNi2MoE钢奥氏体晶粒逐渐长大,当加热温度超过1050℃或保温时间超过120 min时,试验钢奥氏体晶粒开始粗化。通过对Beck、Hillert和Sellars 3种晶粒长大数学模型对比分析,Sellars模型对40CrNi2MoE钢的奥氏体晶粒尺寸预测具有较高的精度,其奥氏体晶粒长大模型方程为:当温度为850℃≤T≤1050℃时,D5.49Sellars=7.64×1021texp(-390081/(RT));当温度为1050℃≤T≤1200℃时,D8.13Sellars=8.04×1041texp(-771322/(RT))。

30CrNi2MoVA钢的热处理工艺探讨

30CrNi2MoVA钢热处理后具有高的屈服强度和冲击韧度,且淬透性较好,淬火时变形小;切削加工性能好,具有较高的综合力学性能,主要用于承受较大冲击载荷和振动的重要结构件。为此,通过一定的工艺试验对这种钢的热处理性能进行进一步的探索,从而确定特定性能下的热处理工艺规范。

40CrNi2MoE钢的高温塑性变形特征

采用Gleeble-3800型热力模拟试验机,在温度为1 123~1 423K、应变速率为0.01~10 s-1的条件下,对40Cr Ni2Mo E钢进行了高温轴向单道次压缩变形试验,根据压缩试验结果绘制了高温塑性流变曲线,并观察了变形后的显微组织。结果表明：该钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在真应变为0.9,应变速率为0.01~10 s-1的条件下,随着应变速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高;当应变速率为10 s-1,变形温度高于1 323 K时,该钢才会发生完全动态再结晶;计算得到40Cr Ni2Mo E钢的热变形激活能为333.726 k J·mol-1,并建立了该钢动态再结晶条件下峰值应变与Zener-Hollomon因子的定量关系以及高温塑性变形本构方程。

不同强度的40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究抗拉强度对钢板抗弹性能的影响,利用12.7mm穿甲燃烧弹对18mm厚不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板进行抗弹性能测试。观察不同弹速下钢板出现的损伤形貌,弹坑周围裂纹和绝热剪切带的形成位置和数量,评定背面强度极限。分析不同抗拉强度钢板的穿甲机理。结果表明:抗弹性能随着抗拉强度的提高,呈现非单调变化的趋势;抗拉强度在1270MPa以下,钢板出现塑性扩孔破坏,弹坑周围基本不形成绝热剪切带与裂纹;抗拉强度在1270MPa至1700MPa之间,由于绝热剪切带的形成与扩展,钢板损伤形式由塑性扩孔向冲塞破坏转变;抗拉强度超过1700MPa,由于板内裂纹的形成与扩展,钢板出现崩落。

40CrNi2Mo钢绝热剪切带的微观特征

通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜的观察,对不同回火温度下40CrNi2Mo钢在弹丸侵彻下产生的绝热剪切带的微观特征进行研究。结果表明:此试验条件下的绝热剪切带宽为10～40μm,可分为过渡区和中心区;过渡区为严重形变后拉长的马氏体板条,而中心区发生了相变,形成了细小的等轴晶结构。