基于Jmat-Pro软件的铝合金成分及工艺设计

针对国标成分范围较宽,在生产过程存在选择合适需求的成分范围和工艺参数的难题,若进行大批量试验,则生产成本和生产周期过长而使企业无法接受,必须找一种具有预判性的方法。以6063为研究示例,借助于Jmat-Pro软件强大的计算能力,从铝合金成分开始延伸至生产关键工艺设计,最后通过实际大生产实践对Jmat-Pro软件计算设计成分和工艺进行了验证,结果表明:Jmat-Pro可以通过模拟不同合金成分下的性能,从而通过所需性能对合金成分进行选择设计,当主合金成分设计为Mg含量0.5,Si含量0.4时可满足客户性能要求。通过对设计合金成分进行铸棒均匀化热处理制度进行选择,该部分主要基于合金元素扩散机理,模拟结果表明均热制度为560±10℃保温3h可达到铸棒均匀化效果。针对实际挤压过程中的淬火温度和冷却速率也可以进行模拟计算,通过对设定成分进行固溶温度及冷却速率工艺进行设计分析,发现设计合金成分淬火温度应≥520℃,冷却速率应>1℃/s,结合生产实践,强风冷可满足要求。最后对设计合金成分最佳时效热处理制度进行计算,数据显示选择200℃/2 h时效可满足要求。最后通过实际生产实践结果,获得的型材抗拉强度>230 MPa,符合设计要求。

基于Jmat-Pro软件模拟化学元素对1Cr13钢铁素体含量的影响

通过Jmat-Pro软件模拟研究了不同化学元素对1Cr13马氏体不锈钢中铁素体含量的影响。严格控制化学元素含量,可提高钢的使用性能。

基于微观组织的镍基合金焊接热裂纹判据

概述了镍基合金焊接热裂纹(结晶裂纹、高温失塑裂纹)的评价方法、产生原因和防止措施,结合核用690合金焊接材料的特点,采用大厚度裂纹试验方法研究了Laves相、MC和M2(C,N)碳化物、MN氮化物对焊缝结晶裂纹、高温失塑裂纹的影响,提出了基于微观组织的镍基合金热裂纹判据,防止结晶裂纹判据为Laves相含量不大于0.9%(体积分数),防止高温失塑裂纹判据为MC+MN+M2(C,N)含量不小于0.18%,在此基础上,研制出新型690合金焊接材料—WHS693M焊丝。结果表明,焊丝抗裂性优良,熔敷金属力学性能满足三代核电主设备制造技术要求。

利用JMatPro软件对低合金耐磨钢热处理参数的计算

利用材料性能模拟软件JMat Pro对新型耐磨钢ZG30Si Mn Cr2Mo VRE进行热力学和相转变的计算,得到合金钢的平衡相组成、等温转变曲线(TTT)、连续转变曲线(CCT)和Jominy淬透性曲线。以此制定合金的热处理工艺方案。结果表明,合金经930℃水淬+230℃回火处理,合金的硬度和韧性达到最佳匹配。

大直径P110钢级套管热处理工艺研究

为了掌握热处理工艺对30Mn2Cr钢用于大直径P110钢级套管的性能影响,基于JMat Pro材料性能模拟软件进行了热力学及相变分析计算,根据计算结果进行了热处理炉工艺验证试验。结果显示试验钢经过淬火900℃、回火560℃处理后强度和韧性匹配性良好。采用30Mn2Cr钢制造的大直径Φ339.72 mm×12.19 mm套管经在线工业热处理后主要力学性能满足P110钢级标准要求,矫直终了温度满足PSL2等级不低于400℃的规定。

42CrMo钢连续冷却转变曲线的测定与分析

利用JMat-Pro软件模拟了42CrMo钢的连续冷却转变曲线,并采用DIL805L相变淬火膨胀仪实测了钢的各相变点,对不同冷却速度下的组织转变和贝氏体含量进行了分析,并绘制其CCT曲线。结果表明:42CrMo钢Ac1=743℃,Ac3=792℃。冷速小于0.5℃/s时,组织为先共析铁素体与珠光体混合组织;冷速0.5~10℃/s之间,存在一定量的贝氏体,随冷速加快,贝氏体量先增后降,马氏体含量逐渐增多,使得硬度呈现较大增幅。冷速大于10℃/s,组织为基体马氏体+少量贝氏体的混合组织。

基于JMatPro软件的超高强度钢强度设计

以M54合金成分为基础,利用JMatPro软件计算了碳、钴、镍元素含量对钴镍系超高强度钢强度性能的影响,以及M2C析出相体积分数随钼、铬、钨元素含量的变化规律,根据计算结果设计了一种新的超高强度钢。结果表明:合金中碳含量在0.25%~0.45%范围,钴含量在5%~15%范围,镍含量在5%~10%范围时,随碳、钴、镍元素含量增加,合金强度提高。钼元素含量为2%~3%,铬元素含量为1.5%~2.5%时,析出相体积分数为4%,具有较好的沉淀强化效果。设计合金成分为0.35C-10Co-10Ni-2.5Mo-2Cr-1.3W-0.5V。热处理后组织为回火马氏体组织以及弥散分布的纳米级棒状M2C析出相,抗拉强度最高可达2380MPa,与M54钢相比提高了360MPa。

基于JMatPro软件TIG堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金的相组成及开裂行为

Co-Al-W合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,为了研究含硼合金在不锈钢基体上TIG堆焊层的开裂行为,通过JMat Pro热力学模拟计算软件,对堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金不同部位析出相的类型、含量进行了模拟计算和实验验证。研究发现,堆焊层0.2B合金不同位置相组成相同,但含量不同。根据对堆焊层合金相组成和含量的分析,堆焊层表面出现的裂纹主要为热裂纹,裂纹的形成是热应力、相变应力以及Laves相综合作用的结果。