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。

60Si2CrVA圆柱弹簧断裂失效的原因分析

对某电梯锁紧用60Si2CrVA圆柱弹簧在安装调试过程中出现的失效断裂,结合弹簧制造的生产过程,采用原子吸收光谱、断口电镜扫描、金相检验等方法对失效断口进行了详细分析,发现可能导致该弹簧失效的几种缺陷:原材料化学成分不均匀、内部结构存在缩松、缩孔以及热处理工艺不当等,并分析这些缺陷对弹簧性能及弹簧失效造成的影响.

60Si2CrVA高强度弹簧钢的超高周疲劳破坏行为

进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验,研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明,60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小,钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏,在低应力幅、高循环周次(约大于10~6 cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF).对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小,疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 MPa·m^(1/2)),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 MPa·m^(1/2))接近.

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。

60Si2CrVA钢的低温贝氏体组织

用热膨胀法测定了 60Si2CrVA钢的相变点Ac1、Ac3和Ms,并用模拟热处理炉对试样进行了 1000℃保温 30min的奥氏体化、250℃(稍高于Ms点)×72h的低温等温转变处理。采用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪对处理后 60Si2CrVA钢的组织和相组成进行了研究。结果表明, 60Si2CrVA钢热处理后得到由板条状贝氏体铁素体和薄膜状残留奥氏体组成、硬度为 463HV30的低温贝氏体组织,残留奥氏体的体积分数为 13. 7%,而不是传统的下贝氏体组织。

60Si2CrVA弹簧钢断口及断裂原因分析

60Si2Cr VA弹簧在服役状况下,运行寿命不到设计寿命的1/3,发生了断裂。为了分析弹簧的断口和断裂原因,根据该弹簧钢的制造和服役状况,对断口宏观形貌、SEM照片进行了分析;并对弹簧钢的应力分布、化学成分、组织和硬度进行了分析。发现了弹簧断裂为疲劳断裂,其失效起源于表面缺陷和最大切应力的共同作用,且弹簧内部组织有石墨化现象,硬度高,韧性降低,导致了整个工件的断裂。提出了该弹簧在加工过程、检测过程及热处理过程中的一些改进的措施。

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。

67CrVA弹簧钢在斯太尔发动机气门弹簧上的应用试验

针对由67CrVA弹簧钢制造的斯太尔发动机气门弹簧进行了各项性能试验,结果表明,气门弹簧经合适的喷丸强化、热强压工艺处理后,其疲劳寿命、负荷损失率均达到标准要求;松弛试验结果表明,67CrVA弹簧钢是一种具有良好的抗松弛性能和疲劳性能的材料。最后进行了装机试验,经1000h台架试验,67CrVA弹簧钢制造的斯太尔发动机气门弹簧性能指标达到了QZZ1118—1994标准的要求。

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。

60Si2CrVA弹簧立定断裂分析

通过宏观检验、化学成分分析、金相检验、硬度测试、断口及能谱分析等方法对弹簧强压立定时发生断裂的原因进行了分析。结果表明:弹簧近表面存在条带状偏析,且其上分布着数量较多的非金属夹杂物,在淬火时诱发内裂纹,导致弹簧在强压立定过程中发生断裂。

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。

60Si2CrVA弹簧钢轧制过程脱碳的研究

采用工业试验方法研究了60Si2CrVA弹簧钢在940～1040℃轧制及随后的冷却过程中钢的脱碳规律。

60Si_2CrVA弹簧钢热处理工艺及性能研究

主要研究了 60Si2 CrVA弹簧钢的热处理工艺与性能的关系 ,通过采用不同加热时间淬火和不同温度下回火实验 ,测定其硬度和机械性指标并观察其金相组织 ,从而找出该钢种最佳热处理工艺以及最佳综合机械性能并得到回火系列金相图谱 .

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。

60Si2CrVA弹簧钢回火特性的模拟和分析

通过对60Si2CrVA淬火钢在不同温度下经1h回火后硬度的数据处理,运用淬火钢回火理论方程对其回火硬度与回火温度和回火时间之间的定量关系进行了数值模拟和分析。

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。

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。