40Mn钢高温高应变速率塑性本构行为

为研究40Mn钢在高温高应变速率下的塑性本构行为,利用分离式霍普金森压杆装置对40Mn钢开展了高温(650℃)和高应变速率(1700、2800、3500、4600和5500 s~(-1))下的压缩实验。实验结果显示,在应变速率高于4600 s~(-1)时,40Mn钢的应变速率强化效应明显减弱。对测量获得的应力和应变数据进行Johnson-Cook塑性本构模型拟合。利用MATLAB进行了材料塑性本构参数的优化,并在有限元模拟中应用了所构建的本构模型。通过对比有限元模拟和实验测量的高速压缩后的试样高度,验证了所构建本构模型及优化后的模型的预测精度。

PAG淬火液下40Mn钢带的淬火温度研究

设计不同试验方案,使用10%PAG淬火液和空气作为淬火介质对40Mn钢带进行淬火试验,将完成淬火的钢带与未淬火的钢带进行拉伸试验和硬度测试,并使用金相显微镜观察了钢带的金相组织。通过数据对比发现,以空气为淬火介质的40Mm钢带在淬火温度为840℃时获得的钢带性能最佳,其抗拉强度为752.5 MPa,硬度为289.3HV0.2,金相显微组织为细小的珠光体和铁素体。使用PAG淬火液作为淬火介质时,40Mn钢带在淬火温度为840℃时获得的试样性能最好,其抗拉强度为1682.9 MPa,硬度为623.8 HV0.2,金相显微组织主要为马氏体和少量残余奥氏体。将经空气和PAG淬火液淬火后获得的试样参数与原材料试样的参数比较后可得:经空气淬火后,试样性能略有提升;经10%PAG淬火液淬火后,试样性能显著提升。

影响40Mn钢链片淬回火硬度的原因分析

采用金相显微镜、洛氏和显微硬度计对40Mn钢链片淬火硬度不足的原因进行分析,并探讨影响淬回火试样显微组织和硬度的因素。结果表明,40Mn钢链片淬回火后表面脱碳300μm左右时,表面洛氏硬度只有HRC16.8;脱碳66~84μm时,表面洛氏硬度约为HRC30,表面洛氏硬度随脱碳层的增加而急剧降低。较高的淬火加热温度能促进马氏体转变,回火组织更粗大,从而提高淬火硬度。40Mn钢热轧状态容易形成带状组织,带状组织在热处理时增加奥氏体化难度,从而影响淬硬性。理论计算40Mn钢的Ac3点为795℃,6mm厚度的试样淬火所需最小保温时间约为7min。

40Mn热轧窄带钢的开发

针对钢坯易开裂、加热过程易脱碳等问题，对铁水进行脱硫预处理，适当降低单炉装入量，采用全程保护浇注，高温快烧等工艺，保证钢坯质量和轧后性能，开发的40Mn热轧窄带钢产品质量达到标准要求，实现了批量生产，成材率98．26％，合格率99．91％。钢带交货状态硬度（HSB10／3000）187～195，平均脱碳层深度0．042mm，带钢外形尺寸精度高，表面质量好，产品满足标准及用户使用要求。

PAG温度及搅拌速度对40Mn钢带性能影响研究

为了研究淬火过程中环保型淬火液(PAG)的温度及搅拌速度对40Mn钢带淬火后性能的影响,采用控制变量法设计实验。通过数据分析对比可得,PAG温度为25℃,搅拌速度为1000r/min时,淬火所得试样综合性能最好,拉伸强度为1725.8 MPa,硬度为634.1 HV_(0.2),金相组织为板条状马氏体。

分级淬火对40Mn钢带性能影响研究

为研究分级淬火对40Mn钢带的性能影响,设计实验进行对比研究。将40Mn钢带试样加热至840℃保温8min,淬入310℃熔融状态下的亚硝酸钠,2min后取出空冷至室温检测性能,并与淬入水的试样和正火试样进行数据对比。结果为分级淬火所获得的性能最好,此时试样的拉伸强度为1506.8MPa,硬度为478HV_(0.2),此时的金相组织为板条状马氏体和片状马氏体的混合相。

40Mn钢热变形行为及加工图研究

为研究40Mn钢的热变形行为和动态再结晶特征,在Gleeble-1500D热模拟机上对40Mn钢进行了等温压缩实验,建立了高温流变应力模型和加工图,并采用光学显微镜观察压缩后试样的显微组织。结果表明:40Mn钢高温流变应力可采用包含动态再结晶特征的双曲正弦模型来描述。实验条件下获得的热变形平均变形激活能为300. 48 k J·mol^(-1)。40Mn钢具有动态再结晶软化特征,不同应变下加工图有明显区别。将其加工图分为加工硬化-动态回复阶段和动态再结晶阶段。在加工硬化-动态回复阶段,存在两个加工失稳区,分别位于900℃-1 s^(-1)和1200℃-1 s^(-1)附近,机理分别为绝热剪切带和晶界开裂;在动态再结晶阶段,存在一个加工失稳区,位于低温高应变速率区域,机理为绝热剪切带,存在一个最佳加工区域为温度1050～1150℃,应变速率0. 003～0. 01 s^(-1),其为动态再结晶区域。在850℃-1 s^(-1)条件下,金相图中观察到"项链"组织,验证了加工图的可靠性,可为热加工性能评估和锻造工艺研究提供指导。

40Mn钢链片断裂原因分析及改进措施

采用硬度计、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等手段对40Mn钢链片断裂原因进行了研究,并提出了改进措施。结果表明,40Mn钢链片断裂的原因为链片基体内存在大量非金属夹杂物、热轧原板带状组织严重、链片表面脱碳及淬火冷速不足。针对40Mn钢链片断裂的不同原因,通过采取优化炼钢工艺、连铸工艺、淬火加热及冷却等措施,有效避免了链片的断裂,提高了链片的合格率。

热处理对40Mn钢带性能均匀性影响

采用金相显微镜、洛氏和显微硬度计对影响40Mn钢带热处理性能均匀性的原因进行了分析,并探讨了影响淬回火试样显微组织和硬度的因素。结果表明,40Mn热轧钢带的带状组织级别越高,淬回火后屈氏体组织也越粗大。表面脱碳导致了 40Mn钢带淬火硬度不均,表面洛氏硬度随脱碳层的增加而急剧降低。40Mn热轧钢带淬火时受淬火保温温度影响大.860^和820T保温时硬度(HRC)分别为47. 8 ,43. 1。高的淬火加热温度能促进马氏体转变,回火组织更粗大、硬度更高。理论计算40Mn的Ac3点为795t,6m m厚度的钢带淬火所需最小保温时间约为 7min.