焊后热处理对中锰TRIP钢激光焊接接头组织及力学性能的影响

为解决中锰钢焊接接头的脆性断裂问题,研究了焊后热处理工艺对厚度为1.6 mm的中锰TRIP钢激光自熔焊接接头组织、静态力学性能以及锰元素分布的影响,热处理温度选择Ac1(奥氏体开始转变温度)和Ac3(奥氏体转变终止温度)之间,这和中锰钢轧制温度是相同的,可以保证更高的强度和韧性。研究结果表明:焊态试样焊缝区主要为马氏体组织,热处理后焊缝主要组织为回火马氏体,并伴有碳化物析出;在620℃热处理3 min后,焊接接头抗拉强度无明显提高,但延伸率相对于焊态接头提高了1 959.2%,主要原因是热处理缓解了锰元素在晶界上的偏析。焊态接头失效断口为典型的脆性断裂,并出现了较多的二次晶间裂纹,热处理后的接头失效断口出现了较多的凹坑和韧窝,呈现良好的韧性断裂特征。在热处理后试样的应力应变曲线中发现了二次屈服,通过VIC-3D数字图像关联(DIC)技术发现这是吕德斯带穿越焊缝遇到硬度较高的马氏体组织导致应力突增所致,最终在母材处发生颈缩并断裂。

连铸坯宏观与半宏观偏析行为表征

为了深入了解连铸坯宏观偏析和半宏观偏析的分布特征,采用碳硫检测、化学分析、直读光谱、金属原位分析方法研究连铸坯厚度方向C、Mn元素宏观偏析行为;通过连铸坯低倍组织腐蚀和图像扫描处理方法探究半宏观偏析分布特征。研究结果表明,碳硫检测和直读光谱检测方法可定量分析C元素宏观偏析,而Mn元素适合采用直读光谱和金属原位分析方法,半宏观偏析可通过半宏观偏析面积比和半宏观偏析度实现定量表征。在连铸坯厚度方向,随着距铸坯表面距离的增加,C元素和Mn元素偏析不断波动,在铸坯中心处偏析较大。半宏观偏析主要存在于铸坯芯部,在枝晶转变区和铸坯中心处半宏观偏析度达到最大值。

变速器输出轴断裂失效分析

某车型综合耐久试验过程中变速器输出轴发生断裂。通过化学成分检测、显微组织观察、断口形貌及能谱分析等方法,对由20CrMnTi制成的变速器输出轴断裂原因进行分析。结果表明,原材料熔铸凝固过程中铬(Cr)、锰(Mn)元素扩散速率较慢在枝晶间汇集,晶间液相区溶质元素在晶界造成元素偏析,从而析出Cr、Mn化合物使晶界弱化,在后续热处理工艺产生内应力和相变应力的综合作用下,弱化的晶界上产生微裂纹。当承受交变载荷时,微裂纹沿原奥氏体晶界逐步向内扩展,最终导致零部件断裂。工程使用端可借鉴文章介绍的失效分析方向,控制使用端此类失效问题的发生。