多点激光冲击强化50CrVA合金钢残余应力场的数值模拟

基于ABAQUS/Explicit软件模块的显示动态分析方法,建立50CrVA合金钢激光冲击强化的有限元模型,对单点圆形光斑下松弛持续时间的收敛性进行研究,确定松弛持续时间,采用有限元模拟方法研究了圆形光斑多点激光冲击强化后冲击区域的残余应力分布,并与试验结果进行对比;采用该模拟方法分析了圆形和方形光斑单点激光冲击强化过程中应力波的分布与强化后残余应力的分布,以及多点激光冲击强化时激光功率密度、光斑形状对残余应力场的影响。结果表明:确定的松弛持续时间为0.0001 s;模拟得到圆形光斑多点激光冲击强化后残余压应力随深度的增大而减小,变化趋势与试验结果基本吻合,最大残余压应力的相对误差为6.8%,验证了有限元模型的准确性;在相同能量输入条件下,光斑的形状不会影响单点激光冲击强化后的残余应力场;随着平均激光功率密度的增加,最大残余压应力均增大;方形光斑多点激光冲击强化后的最大残余压应力(704 MPa)略高于圆形光斑多点激光冲击强化(692 MPa),方形光斑和圆形光斑多点激光冲击强化后的表面残余应力波动率分别为10.9%,12.9%,方形光斑多点激光冲击强化后的残余应力分布更均匀。

淬火温度对50CrVA钢组织和力学性能的影响

通过对50CrVA钢进行不同温度淬火+450℃的回火处理,利用显微组织观察、拉伸试验和冲击试验研究了淬火温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,经860~940℃淬火并450℃回火后,50CrVA钢的显微组织均为回火屈氏体。在860~940℃淬火温度范围内,随着淬火温度的升高,50CrVA钢的屈服强度、抗拉强度和伸长率均先增加后降低,并在920℃达到最大值,冲击功则呈相反的变化趋势。当淬火温度为920℃、回火温度为450℃时,50CrVA钢的综合力学性能最佳,此时的屈服强度为1417 MPa,抗拉强度为1535 MPa,伸长率为12.2%,冲击功为21 J。

50CrVA弹簧钢断裂失效分析

某型液氨槽罐车在运输过程中安全阀突然起跳导致氨气泄露,经后期拆卸发现安全阀弹簧多处断裂。为了保证液氨槽罐车的安全运输,利用直读光谱仪、超景深三维显微镜、扫描电镜、金相显微镜、洛氏硬度计等仪器对失效弹簧进行分析。结果表明:弹簧存在非金属夹杂物,同时弹簧在淬火过程中马氏体的转变是不完全的,经过回火后组织内依旧存在碳化物和铁素体,从而使材质硬度降低。经过扫描电镜分析发现断口特征呈冰糖状,属于沿晶脆性断裂,同时断口上存在许多球状颗粒的氧化物和碳化物,也进一步加大了弹簧的的脆性。因此,非金属夹杂物以及回火后残存的碳化物和氧化物是导致弹簧断裂的主要原因。

拉弯扭比例加载下50CrVA弹簧钢的多轴疲劳寿命及损伤特征

用MTS 809拉-扭电液伺服材料试验机研究50CrVA弹簧钢标准试样以及各偏心试样在比例加载下的多轴疲劳寿命,并用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察。结果表明:比例加载下当弯曲应力幅值不超过等效应力的11%时,附加弯矩对试样的疲劳寿命无影响。各试样断口在疲劳扩展前期可以观察到轮胎花样;疲劳裂纹的扩展方向有周向和径向两种。断口上的疲劳特征为综合应力作用的结果;沿径向和周向分布的疲劳条带分别为轴向应力作用和扭转切应力作用的结果。

50CrVA离合器摩擦片淬火开裂原因分析

以淬裂的50CrVA摩擦片为研究对象,借助金相显微镜和扫描电镜观察了原始热轧态及淬火开裂后试样中的夹杂物、断口形貌和显微组织,分析了淬裂原因。结果发现:试样中含有的较多MnS夹杂、淬火后试样中碳化物形态的不均匀、产品的截面尺寸是造成产品淬裂的主要原因。建议通过控制进厂材料与球化退火工艺来防止淬火开裂。

50CrVA弹簧钢夹杂物特性研究

采用全流程多级取样的方法,对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产的50CrVA弹簧钢中夹杂物特性的演变规律进行系统分析和研究。实验结果表明:随着精炼和连铸过程的进行,钢中的夹杂物种类逐渐由SiO2-Al2O3-MnO-TiO2夹杂物转变为CaO-Al2O3-MgO和CaO-A l2O3-SiO2夹杂物。最终铸坯夹杂物中的Al2O3组元含量约为70%～75%,而Ca O含量仅为5%～10%。夹杂物熔点较高,改性不充分。建议在生产中,强化钙处理或提高炉渣碱度来实现夹杂物的低熔点化,降低其危害。

冲击载荷下50CrVA弹簧钢的多轴疲劳行为研究

本文用MTS 809拉-扭电液伺服材料试验机研究了50CrVA弹簧钢标准试样在冲击载荷下的多轴疲劳寿命,对试样的断口进行了宏微观观察。研究结果表明:冲击载荷会明显降低试样的寿命;试样的寿命随轴向拉力的增大而减小;宏观损伤方面,试样整个断口可见稳定扩展区、快速扩展区和瞬断区;稳定扩展区面积较小,快速扩展区磨损严重;与源区对侧存在一台阶,台阶与源区正对的位置存在一偏转角;台阶附近区域未出现明显的磨损,为瞬断区;微观损伤方面,裂纹源萌生于试样表面,稳定扩展区疲劳条带不明显,快速扩展区以剪切拉长韧窝和磨损形貌为主。

精炼和热处理工艺对50CrVA扭转疲劳性能的影响

研究了精炼和热处理工艺对50CrVA钢扭转疲劳性能的影响和单向扭转疲劳的断裂和断口特征。试验结果表明，精炼和调质或正火预处理可提高钢的疲劳性能。

50CrVA钢汽车稳定杆的开裂原因分析

50CrVA钢制造的汽车稳定杆在疲劳实验过程中发生了开裂现象。应用成分分折、金相分析和硬度测试等常规失效分析方法仅发现材料的夹杂物略有超标。通过电镜分段检查裂纹形貌,发现了局部存在缺陷,经金相组织分析和显微硬度测试,判定此批材料存在成份偏析问题。

Cr12MoV/50CrVA复合冷作模具钢扩散焊接研究

采用真空扩散焊接实现对Cr12MoV和50CrVA的焊接,通过金相显微镜、扫描电镜、显微硬度和万能试验机等方法对Cr12MoV/50CrVA焊接接头结构和性能进行表征。结果表明,焊接温度1050℃时,Cr12MoV/50CrVA焊接界面存在孔洞,焊接接头断裂在焊接界面处。当焊接温度高于1050℃时,界面上孔洞消失,界面结合良好,焊接接头断裂在母材Cr12MoV处。Cr12MoV/50CrVA焊接接头Cr12MoV侧显微硬度值最高,靠近50CrVA附近过渡区显微硬度最低。

50CrVA弹簧钢相变规律研究

通过试验研究各冷却参数对50CrVA弹簧钢相变组织的影响。在获得了钢的相变点的基础上,得到50CrVA弹簧钢在连续冷却过程中的组织变化规律,为此钢种在实际生产过程中控轧控冷工艺的制定提供参考数据。

球化退火工艺对50CrVA弹簧钢显微组织的影响

本文以50CrVA弹簧钢为研究对象,研究其一段式球化退火工艺和两段式球化退火工艺对显微组织的影响。结果显示:二段式退火得到较好的球化组织,工艺参数为780℃保温100 min+720℃保温200 min,再炉冷至600℃,最后空冷至室温。

基于最优性能的50CrVA刀柄材料热处理研究

针对当前国内缺乏优质刀杆材料的现象,本研究参照瑞典SANDVIK优质切槽刀杆用钢,将国内具有较好前景的50Cr VA弹簧钢作为研究对象,在当前材料热处理规范的基础上分析了不同热处理条件下50Cr VA弹簧钢的组织和力学性能。结果表明:50Cr VA弹簧钢经铸造成形后热锻,再经875℃淬火和425℃、450℃、475℃、500℃、525℃回火后,其回火组织主要是屈氏体和回火索氏体组织;随着回火温度的升高,50Cr VA钢的强度和硬度逐渐降低,而伸长率升高;在450℃以前伸长率显著增加,450~500℃时伸长率呈现缓慢升高趋势。此外,随着回火温度的升高,冲击功也呈现逐渐升高的趋势。综合试验结果,找出了50Cr VA钢用于刀杆的最优性能热处理工艺,为50Cr VA的基础研究提供了一定支持。

50CrVA钢弹性钳夹的机械性能研究与应用

分析了 5 0CrVA钢弹性钳夹的失效机理 ,并在相似的工况条件下进行疲劳和磨损试验。结果表明 :钳夹的主要失效是疲劳断裂和磨损。通过优化热处理工艺可以显著提高钳夹的疲劳寿命 ,同时在钳口处进行激光局部热处理 ,改善了钳口的耐磨性 ,使弹性钳夹的整体寿命有了显著的提高。

50CrVA扭杆断裂原因分析

对断裂的50CrVA扭杆进行断口宏微观观察、金相组织检查、硬度测试及疲劳强度校核。疲劳强度校核结果说明扭转载荷过大是扭杆疲劳断裂的主要原因。材质分析显示扭杆中含有大尺寸富Zn夹杂物,它促进了疲劳裂纹的萌生,缩短了扭杆的疲劳寿命。

50CrVA合金钢丝双相区球化退火工艺研究

采用正交试验法对冷拔50CrYA合金钢丝进行双相区球化退火工艺研究。结果表明：加热温度750℃，加热时间60min，保温温度720℃，保温时间120min时，钢丝中球状碳化物平均直径为1．66μm，维氏硬度值为162．3，球化等级为3～3．5级，能满足道夫针布的要求。

用50CrVA代料小批量生产碟簧研究

某特种碟簧材料不常用,钢材市场上不易购得,为满足小批量需要,降低生产成本,以50CrVA代料生产专用碟簧。为满足使用性能要求,在热处理过程中增加球化退火工序,先强压后再磨削接触带,最终测试p_f值,合格率达80％以上。

深冷处理对50CrVA板簧钢冲击韧性和硬度的影响

工程专用自卸车钢板弹簧工况恶劣,经常发生断裂和磨损等失效,更换频繁增加用户使用成本。针对这一现状,在50CrVA板簧钢常规回火工艺前进行深冷处理。对不同处理工艺的冲击试件设计了正交试验方案,采用极差分析获得较优工艺组,再从中选出3组进行洛氏硬度检测。对冲击试件断口进行观测,分析其断裂机理,并采用扫描电镜观察其显微组织。结果表明:在保证50CrVA板簧钢相对于对照(未深冷)组硬度不降低的前提下,试验方案优化的工艺组,即深冷温度-196℃、保冷时间24 h、深冷次数3次,其冲击韧度值比对照组提升了1.86 J·cm-2,硬度比对照组硬度提升了0.16 HRC。冲击断裂为韧窝断裂机制,属于延性断裂。深冷处理受深冷温度、降温速率、保冷时间和深冷次数的影响,试样不同程度析出细长针状下贝氏体和板条状马氏体。

50CrVA弹扁表面纵向裂纹的原因分析与预防

通过金相与EDS分析,确定了50CrVA弹扁表面纵向裂纹产生的原因为钢中的气体。针对性地采取了多项预防措施,取得了明显效果。

50CrVA弹簧钢的低温组织及性能研究

对比研究了50CrVA弹簧钢在室温和低温冷却条件下的拉伸及冲击性能,分析其断裂机理,并采用金相显微镜对组织进行观察。结果表明:低温冷却时,材料的组织内部形成少量网状铁素体及碳化物,破坏了基体组织的连续性,导致材料的塑性和低温冲击韧性降低。低温拉伸材料的强度下降缓慢,而塑性显著降低。低温冲击的扩展能随冷却温度的降低显著降低,裂纹扩展速度加快,材料表现出明显的冷脆转化现象;其室温冲击断裂机理为晶粒尺寸控制机理,低温冲击断裂机理主要为碳化物控制机理。