稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m^(2),添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m^(2),而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m^(2),说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。

W/Ti含量对钢铁基复合材料微观组织和相变的影响规律

以Fe、Ti、W和石墨粉为原料,采用真空烧结技术制备铁基复合材料。通过改变粉末中的W/Ti原子比,探究其对复合材料组织和相变的影响规律。结果表明:球磨后的粉末活性有所增加,并出现TixW1−x不稳定过渡相;材料的相变反应温度会随着粉末中W含量增加而升高,DSC曲线尖锐的放热峰会逐渐变宽、变缓,剧烈的反应得到控制;粉末经烧结后会生成TiC、WC和Ti4WC5等增强相,当粉末的W/Ti比从2∶8增加至4∶6时,反应产物中3种增强相的占比从84.09%增加至93.07%,生成物中WC的占比从32.45%迅速增加到78.5%。此外,由于复合材料组织中多种物相的存在,彼此间的取向差异会引起组织中出现微应变。随着粉末中W/Ti比的增加,复合材料组织中的微应变逐渐增大;与粉末W/Ti比为2∶8制得的复合材料相比,粉末的W/Ti比为4∶6时制备的复合材料组织中的微应变提高了2.84倍。因此,通过调节W/Ti含量可实现对钢铁基复合材料微观组织和增强相的优化。

时效热处理对Fe-Mn-Al-C轻质高锰钢拉伸和冲击性能的影响

含铝高锰钢因具有优异的耐磨性、加工硬化能力和低密度特性,作为耐磨器件的关键零配件而被广泛使用,以达到实现轻量化需求和工业节能降耗目的。在ZGMn18Cr2(成分为Fe-18Mn-1.2C-2Cr,质量百分比)的基础上,通过加入质量分数4%的铝,制备出轻质高锰钢。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度、布氏硬度、摆锤冲击试验和拉伸试验等测试手段,研究了时效热处理对1 100℃固溶态轻质高锰钢的组织、硬度、拉伸和冲击等力学性能的影响。结果表明:随着时效温度的升高,经300—500℃时效处理后轻质高锰钢的屈强比、硬度及冲击韧性逐渐增强;但经600℃时效热处理后,在轻质高锰钢的晶界处析出大量碳化物而形成晶界脆性,最终导致其力学性能恶化,其延伸率和强度急剧降低。

V含量对高铬合金钢组织与力学性能的影响

研究了V元素的添加对高铬合金钢的组织形貌、析出碳化物、洛氏硬度、抗冲击能力和拉伸性能的影响。结果表明,合金钢组织中包含板条马氏体和少量碳化物,V的加入有利于细化合金钢的有效晶粒尺寸并增加大角度晶界密度。随着V的增加,组织中MC碳化物不断增加,同时C的消耗使M_(7)C_(3)碳化物细化、数量明显减少。细小MC碳化物的析出有利于阻碍位错的运动,使得合金钢的洛氏硬度有所提升。在抗冲击能力方面,V的加入极大提升了合金钢的室温冲击吸收功。在拉伸性能方面,随着V的加入,合金钢的屈服强度和抗强度都有明显提升。研究结果表明,V元素可以综合改善高铬合金钢的力学性能。

固溶温度对轻质高锰钢组织及性能的影响

通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度试验、摆锤式冲击试验和拉伸试验等手段对不同温度固溶后的ZGMn18Cr2-4Al轻质高锰钢的组织、力学性能进行了研究。结果表明,固溶温度为980~1150℃时,随着固溶温度的升高,晶界上粗大的碳化物逐渐溶解,晶粒尺寸先减小,然后增大;硬度先略微下降,然后在一个相对稳定的区间波动;冲击吸收能量则先增加后趋于平稳;屈服强度、抗拉强度和伸长率均先升高后下降。该轻质钢最佳固溶温度为1100℃,在该温度下综合性能最优,硬度为269 HV0.2,冲击吸收能量为160 J,强塑积为39.4 GPa·%,拉伸断口为典型的韧性断口。