NiAl和Cu在40CrNi3MoV钢中的析出行为及其对力学性能的影响

为提高40CrNi3MoV钢的力学性能,在40CrNi3MoV钢中添加Al、Cu元素,研究了调质处理后实验用钢中的NiAl、Cu析出行为及其对力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等手段表征了NiAl和Cu析出相的成分、结构、尺寸和形貌,通过三维原子探针(3DAP)对析出相形成元素的分布特征进行表征,对比研究了实验用钢的力学性能。结果表明,只添加Al元素后实验用钢中形成与基体共格的B2-NiAl析出相,这些NiAl相主要在晶界处析出且尺寸较大;进一步添加Cu元素后,析出了与基体共格的bcc结构富Cu相,添加Cu后减少了大尺寸NiAl相在晶界处的析出,促进了晶内纳米级NiAl析出。实验用钢中的NiAl析出相和基体点阵错配度小,对抗拉强度提供了200 MPa强化增量;添加Cu后,均匀分布的细小富Cu相和被细化的NiAl相增加了对位错的阻碍作用,屈服强度进一步提高了200 MPa,然而大量细小高密度的NiAl和Cu析出相降低了拉伸过程中产生裂纹的临界应变,因此与只添加Al元素的实验用钢相比,抗拉强度并未提高。

Ni含量对NiAl-Cu强化40CrNi3MoV钢组织和力学性能的影响

针对NiAl-Cu析出强化的40CrNi3MoV钢,研究了不同Ni含量对经450~650℃回火后的试验钢组织和力学性能的影响。采用OM表征试验钢的显微组织,利用TEM和EDS等手段表征试验钢中析出相,并通过室温拉伸和低温冲击试验测定试验钢的力学性能。结果表明,Ni含量对试验钢的显微组织没有明显影响。Ni含量的提高(3.0%~4.0%)促进了试验钢中富Cu相和NiAl相的析出,增加了纳米粒子析出的数量。Ni含量的提高使得试验钢经500℃回火后的抗拉强度和屈服强度分别提高了200 MPa和100 MPa。

回火温度对40CrNi3MoV钢组织和力学性能的影响

研究了回火温度对不同Mo含量的40CrNi3MoV试验钢组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢在525℃回火时开始析出M2(C,N)相,在550~575℃回火时M2(C,N)相含量达到峰值。随回火温度的升高,试验钢硬度和强度降低,但塑性和韧性则升高。由于M2(C,N)相的二次硬化作用,将Mo含量从0.43%提高到1.06%后,40CrNi3MoV钢经575℃回火后的抗拉强度可以达到1500 MPa级,同时具有良好的塑性和韧性。

添加Al、Cu对40CrNi3MoV钢组织和力学性能的影响

利用OM、SEM、TEM以及力学性能测试等表征手段研究了添加Al、Cu的40CrNi3MoV钢在900℃油冷淬火及450~650℃回火后的显微组织和力学性能的变化规律。结果表明,试验钢经淬火+回火后的显微组织主要为回火索氏体,同时析出了纳米级NiAl-Cu析出相,最佳回火温度区间为500~550℃。由于基体中析出纳米尺度B2结构的NiAl析出相,对添加Al的试验钢中微裂纹的扩展有较强的阻碍作用,500~550℃回火时抗拉强度最高增幅达200 MPa;进一步添加Cu后,富Cu相和位错的相互作用使得试验钢的屈服强度提高了150 MPa。500℃回火时抗拉强度为1706 MPa,屈服强度为1505 MPa,试验钢的拉伸和冲击断口呈现出典型的解理断裂特征,有明显的撕裂棱。

回火工艺对Cr-Ni-Mo-V高强钢组织和力学性能的影响

利用力学性能测试、金相观察、TEM、SEM和XRD等分析手段,研究了回火温度对40CrNi3MoV和50CrNi5MoV钢组织与力学性能的影响。结果表明,40CrNi3MoV钢和50CrNi5MoV钢回火后的组织具有板条马氏体特征,在板条马氏体的边界分布着高密度位错。试验钢在500~650℃范围内回火时,随着回火温度的增加,碳化物析出并长大;硬度、强度呈下降趋势;而冲击吸收能量、伸长率、断面收缩率呈上升的趋势。由于C、Mo和Ni含量的增加,在500~550℃范围内回火后,50CrNi5MoV钢的屈服强度能够达到1400MPa级,比40CrNi3MoV钢高170MPa左右,且塑韧性较好。