盾构机主轴承套圈表面淬火工艺

盾构机主轴承服役时需承受交变重载等恶劣工况,其套圈滚道表淬层要求具有足够的深度,较高的强度和硬度以及良好的抗疲劳和耐磨损等性能;但淬硬层过深易导致显微组织粗大,淬火残余应力高,甚至出现淬火裂纹等问题。为实现套圈滚道表淬层深度与性能调控,分析了冷却方式、加热温度和时间、低温回火温度对42CrMo4M钢淬硬层的深度、硬度、显微组织和残余应力的影响,结果表明:水淬的淬硬层硬度和深度高于油冷和喷水;加热温度为870~920℃,加热时间为20~60 s,水淬时的淬硬层深度均达到14 mm以上,表层硬度不小于54 HRC,其中加热温度为900℃,加热时间为40~60 s时的淬硬层深度最大,硬度最均匀;低温回火温度在150~300℃时,随着回火温度升高,淬硬层硬度下降,残余应力减小,基体逐渐析出碳化物。最佳表面淬火工艺为加热温度900℃、加热时间40 s、水淬冷却,低温回火温度不大于210℃,采用该工艺完成了Φ7.6 m主轴承套圈工程样件滚道的表面淬火,套圈滚道表面淬硬层深度为10.5 mm,表面硬度不小于55 HRC,淬硬层组织主要为板条马氏体。

宽厚板轧机用Cr3钢支承辊淬硬层深度的理论预测与实验验证

差温热处理是决定支承辊工作层组织、应力分布和使用性能的关键工序。为精准控制宽厚板轧机用Cr3钢支承辊辊身淬硬层深度以进一步提高其寿命周期内的服役性能,利用ABAQUS有限元模拟软件计算了支承辊在差温热处理过程中的温度场分布,分析了距离辊身不同深度处的温度与显微组织演变,预测了差温处理过程中辊身淬硬层的深度。结果表明:当加热温度达到840℃及以上时,Cr3钢可获得耐磨性较佳的非珠光体组织;Cr3钢支承辊实验件的淬硬层深度达110 mm,表面硬度达到55 HSD以上,且距离表面110 mm深处的硬度降低不大于4 HSD;淬硬层深度的理论预测结果与实测结果吻合较好,可以实现支承辊淬硬层深度的精确控制,指导Cr3钢支承辊差温热处理工艺制定。

台车式热处理炉热处理过程模拟与分析

热处理是轧辊产品生产过程中至关重要的环节,合理的热处理工艺对轧辊质量具有重要影响。采用数值模拟的方法,系统研究了热处理炉中轧辊不同摆放位置对炉内流场、温度场以及轧辊表面温度场的影响,为制定轧辊的精准热处理工艺,以及提高轧辊产品质量奠定基础。

两种不同加工状态CrCoNi中熵合金的微观组织和力学性能研究

中熵合金是近年来材料研究的热点,一般对中熵合金采用“铸造-轧制-热处理”的加工工艺。采用XRD、金相显微镜、万能试验机、扫描电镜对铸态、轧制+热处理的CoCrNi中熵合金的金相组织、硬度、室温、低温(77 K)力学性能以及拉伸断口进行分析。结果表明:对铸态CoCrNi合金轧制+热处理,两种不同状态合金均稳定保持面心立方(FCC)相,其中铸态组织为典型的树枝晶,但是无明显第二相存在,轧制+热处理对铸态组织有明显的细化和均匀化作用,对材料的拉伸强度和硬度有明显提升。两种不同加工状态的合金在低温下拉伸性能均发生明显提升,其中轧制后热处理中熵合金在液氮温度下抗拉强度达到1262.9 MPa、拉伸延伸率能达到89.6%,且两种状态下中熵合金在不同温度下均发生塑性断裂。在室温下CoCrNi合金的塑性变形行为以滑移为主,低温下CoCrNi合金塑性变形行为以孪生为主。

不同热处理方式对白色组织剥落的影响

研究了马氏体淬火、贝氏体淬火、碳氮共渗、渗碳4种不同热处理方式对白色组织剥落的影响,使用10%硫氰酸铵溶液对试样预充氢处理后进行疲劳试验,结果表明:试样中氢含量大于1.5×10^(-6)时,随氢含量的增加,试样发生剥落的时间相差不多;氢含量小于1.5×10^(-6)时,随氢含量的减少,发生剥落的时间增加;小于1.0×10^(-6)时,氢会失去促进白色组织剥落的作用;马氏体淬火未充氢与充氢试样的L_(10)寿命比为1:0.46,马氏体淬火、贝氏体淬火、碳氮共渗、渗碳充氢试样的L_(10)寿命比为1:1.19:2.17:5.76;渗碳热处理能够有效改善钢材白色组织剥落问题。

紧固件用10.9级32CrB4调质圆钢的开发

通过冶炼过程控制残余w[P]≤0.015%、w[S]≤0.010%,低氧操作稳定控制w[T.O]<10×10^(-6),采用两阶段低温轧制且单道次压下率控制为8%~12%,成功开发出Φ38.8 mm规格具有良好-40℃低温冲击韧性的10.9级32Cr B4螺栓钢。力学性能检验和金相组织观察结果表明,所开发的钢材具有良好的拉伸性能和优良的低温冲击性能,研究出较优热处理工艺为820℃保温水淬后510℃保温回火,室温抗拉强度可达1 075 MPa,-40℃KV_(2)低温冲击平均值可达到53 J,组织以回火索氏体为主,综合力学性能优良,组织均匀性较好。

碳化物增强新型因瓦合金的成分优化及热处理工艺研究

因瓦合金因其在居里温度下极低热膨胀系数的显著特性,可用于制备尺寸精度高或尺寸要求恒定的元器件,在航空航天和精密仪器等领域中受到广泛关注。然而,因瓦合金较低的强度限制了应用范围,细化晶粒、固溶强化和沉淀强化是提高因瓦合金强度的主要途径。为制备膨胀系数低且力学强度高的高性能因瓦合金,以典型因瓦合金Fe-36Ni为研究对象,在合金熔炼中添加钒(V)和碳(C)元素,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等表征技术,研究了V、C元素添加对热轧成型因瓦合金Fe-36Ni组织形貌的影响及作用机理。研究结果表明,适量添加V和C元素,可在基体中形成细小均匀的钒碳化物(VC)颗粒,该颗粒对基体形成沉淀强化,提高了基体奥氏体组织的均匀性,从而提高了基体强度。过量添加V和C元素,不仅容易造成VC颗粒偏聚,同时还会导致合金中的Si元素在晶界聚集,形成大块硅夹杂,使合金塑性变差,热膨胀系数提高。此外,采用合理的热处理工艺,即低温固溶、超长时效的热处理方法,不仅可使VC相在合金基体组织中均匀析出,形成沉淀强化,还可避免合金中的奥氏体组织的在热处理过程中的异常长大。本研究为制备力学强度高且膨胀系数低的高性能因瓦合金提供了理论支撑。

采空区遗煤氧化自热隐患治理技术

某煤矿工作面末采期间采空区断层附近遗煤量大,工作面停采时间长,推采速度慢,导致采空区遗煤氧化自热,CO快速升高。通过树立“安全第一、快速高效”指导思想,确定“堵漏风、降氧气、消高温、防反复”的总体技术思路,采用“注惰防爆、分区防治、注胶降温、控氧抑温”为主的技术措施,从而有效消除采空区遗煤氧化自热高温隐患,使煤矿工作面能够安全开采,为工作面回撤工作提供安全保障。

热双金属片焊接后残余应力研究及消除方法

通过分析热双金属片残余应力产生的原因及对产品的影响,研究了高温热处理对消除热双金属片残余应力的方法,得出了残余应力与热处理循环次数存在一定的负相关关系,确立了参考测算公式。将理论公式进一步试验,验证了其具有较高的有效性。

轧制工艺对P460NL1钢板组织性能的影响

从连铸板坯厚度1/4处取150 mm×100 mm×60 mm(长×宽×厚)的样坯,在450 mm二辊可逆式热轧机上进行轧制,利用光学显微镜、拉伸和冲击试验机等检测手段,对不同状态下试样的组织与性能进行研究。结果表明,终轧温度对钢板强度影响不显著,终轧温度为870~830℃时冲击值最高,约为40 J,经正火处理后仍具有较高的冲击值,约为60 J,模拟焊后处理的钢板冲击值为137~159 J;析出富N的V(C,N)粒子的“鼻尖”温度约为840℃,在此温度附近轧制,热轧钢板组织中铁素体体积分数较高,晶粒尺寸细小,约为6μm,降低钢板韧性的贝氏体体积分数最低。

超高强Q&P钢淬火温度对组织和性能的影响

研究了淬火温度对Q&P钢微观组织和力学性能的影响,并通过经验公式及CCE平衡的计算,确定出理论的最佳淬火温度,并与实验结果相对比。结果表明,随淬火温度升高马氏体量降低、奥氏体量升高,使得钢的强度降低,塑性升高,在250℃时能取得较好的强塑积,与计算值较为吻合。

3D-C/SiC的高温弯曲性能和后处理对弯曲性能的影响

3D C SiC用T3 0 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角 2 2°。CVI(chemicalvaporinfiltration)法致密 ,纤维体积分数 40 %～ 45 % ,热解碳界面层厚度约 0 .2微米、密度为 2 .0 1g cm3和空隙率为 17% ,最终在试样表面形成 5 0 μm的SiC涂层。在YKM 2 2 0 0超高温试验机上进行三点弯曲试验 ,真空度为 10 - 3Pa ,夹头位移速率为 0 .5mm min。结果表明 ,随试验温度升高 ,弯曲强度在 90 0℃和 170 0℃出现了两个峰值 ;弯曲模量在 110 0℃出现了最大值 ;而弯曲应变在低于 15 0 0℃基本保持不变 ,高于 15 0 0℃不断升高 ,出现了明显的不可逆变性。试样 180 0℃真空保温 1小时后处理 ,弯曲模量明显降低和强度降低 ,而变形能力明显升高。激光拉曼分析得出 :制备的 3D C SiC碳纤维存在残余压应力 ,13 0 0℃处理后碳纤维存在残余拉应力 ,而 2 0 5 0℃处理后碳纤维没有残余应力。高温下因基体和纤维膨胀系数不同 ,易产生界面脱粘和分离 ,使得基体中的裂纹不易扩展到纤维中 ,保持了纤维强度 ,同时纤维易于滑动。这是很高温度下弯曲模量降低、变形能力增加和弯曲强度略增加的原因。

基于轧制应力分布的铝合金厚板淬火应力仿真

利用高度非线性软件MSC.Marc,采用弹塑性大变形有限元法对7075铝合金预拉伸厚板在轧制、淬火过程中残余应力的分布进行数值仿真.文中顺次地仿真出轧制-升温-保温-急冷四个过程中产生的残余应力,研究轧制残余应力、升温-保温应力对最终淬火应力的影响.结果表明小压缩量下,整体轧制应力小于淬火应力,轧制应力在升温-保温过程中减小,在急冷过程中急剧增大,最终表现为淬火应力.轧制应力对淬火应力影响很小,淬火应力却彻底改变了原有轧制应力的大小和分布.

粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响

研究了粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响。结果表明,热轧或正火连续冷却过程中,形成了大量的粒状贝氏体,显著降低了钢的韧性。热轧直接回火后,粒状贝氏体得到一定程度的分解,改善了钢的低温韧性,-40℃冲击功可达46 J。经过正火加回火处理后,粒状贝氏体得到了充分的分解,低温韧性显著提高,-40℃冲击功达到144 J。

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能，先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析，然后采用Norton蠕变本构关系，根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数，对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析，分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律，同时预测了在高温环境下服役10^5h后蠕变应变分布。结果表明，由于高温管道的壁厚以及约束等影响，焊后产生了较大的焊接残余应力，通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力。但由于热处理残余应力的存在，仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响，并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变。

Fe_3Si基合金降低温轧温度的研究

研究了不同轧制工艺和热处理工艺对Fe3Si基合金塑性的影响,室温拉伸和高温拉伸实验结果表明,水冷的热处理工艺使Fe3Si基合金的塑性得到很大的提高,使可轧制的温度降低到300℃。

局部低温热处理消除焊接残余应力方法研究

用局部低温等温差方法对焊缝近区进行热处理 ,使焊缝近区的拉伸残余应力峰值下降约 45 % .实验结果表明方法是可行的 .对加热区的最高温度 ,温差范围以及冷却宽度和加热宽度等工艺参数进行了必要的讨论 .

基于混合层次分析法的加热炉余热利用综合评价

应用混合灰色关联层次分析法(简称混合层次分析法)对某轧钢厂加热炉高温烟气余热利用的冷热联产、冷热电联产等4种余热利用方案进行了综合评价。用层次分析理论计算投资回收期、总能量利用率、减少CO2排放量、维护方便性等4个指标的权重,用混合分析法确定评价矩阵,通过加权求和完成综合评判。评价给出某轧钢厂加热炉高温烟气余热利用方案的优选次序为:方案4(热电联产)、方案2(冷热电联产)、方案1(冷热联产)、方案3(余热发电)。本评价方法亦可应用于其它多属性评价系统。

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。

焊接后后热处理对焊接残余应力的影响研究

焊接后后热处理是一种新的降低焊接残余应力的技术,试验采用了焊接后后热处理的方法,对三块Q235试板采用相同的焊接参数分别进行室温正常焊接,300℃,500℃预热焊接并进行焊后保温,然后在用小盲孔法测量焊接残余应力。我们通过对所得数据分析后,发现进行后热处理的试板焊接残余应力大大的降低了,并且后热处理的温度越高,焊接残余应力降低的幅度越大。试验证明焊接后后热处理能够有效的降低焊接残余应力,提高焊接的性能。