淬火温度对电弧微铸锻AerMet100钢组织与性能的影响

采用OM、XRD、SEM、TEM和力学性能试验方法,研究了在885～1150℃范围内不同淬火温度对电弧微铸锻增材制造AerMet100超高强度钢组织及力学性能的影响规律。结果表明,电弧微铸锻AerMet100钢原始态组织主要由板条马氏体和奥氏体组成,呈现出快速凝固的组织特征;随着淬火温度的升高,试验钢的凝固组织逐渐消失,当温度超过1050℃时基本上完全消除;断裂韧度随着淬火温度的升高表现出升高的趋势;抗拉强度和屈服强度随着淬火温度的升高没有明显变化;冲击吸收能量随着淬火温度的升高呈现先升高后下降的趋势,在淬火温度为1050℃时达到峰值。在试验温度范围内,1050℃左右淬火可获得优异的强韧性匹配,此时试验钢的断裂韧度为82.9 MPa·m^1/2,抗拉强度为2010 MPa,冲击吸收能量为50 J。     

淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响

采用力学性能测试、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪和电子背散射衍射(EBSD)等分析方法,研究了淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响。结果表明,试验钢的抗拉强度随淬火温度的升高先逐渐升高,随后降低,并且在925 ℃达到峰值2112 MPa,规定塑性延伸强度则呈现随淬火温度的升高小幅降低的趋势,试验钢的断面收缩率和U型冲击性能均随淬火温度的升高缓慢升高,在950 ℃附近出现降低趋势;试验钢的原始奥氏体晶粒和马氏体块的尺寸都随着淬火温度的升高而长大,当淬火温度超过925 ℃时,原始奥氏体晶粒尺寸快速粗化,而马氏体块尺寸则全程长大缓慢;850~925 ℃范围内,基体中的残留奥氏体含量随着淬火温度的升高而显著降低;淬火温度低于900 ℃时,试验钢中存在球状富Mo型M₆C碳化物,淬火温度升高至900 ℃未观察到未溶相。     

淬火温度对N63钢组织和力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等研究了淬火温度对N63钢组织及性能的影响。结果表明：当淬火温度低于1050℃时，N63钢中观察到M₂₃C₆型未溶相；随淬火温度升高，N63钢中未溶相逐渐溶解，晶粒有长大趋势；N63钢在900～1150℃范围内淬火时(淬火后还进行了深冷及回火处理),随着淬火温度的升高，其抗拉强度先升高后降低，在1000℃淬火时达到峰值，为1479 MPa,屈服强度整体上呈降低趋势，在950℃淬火时达到峰值，为1209 MPa,冲击吸收能量先升高后略有降低，在1100℃淬火时达到峰值，为148 J。N63钢在1100℃淬火及深冷和回火处理后，碳化物完全溶解且组织完全奥氏体化，具有最佳的强韧性匹配，其抗拉强度为1470 MPa、屈服强度为1136 MPa,冲击吸收能量为148 J。     

淬火温度对5Cr15MoV钢空冷淬火组织与性能的影响

通过1000~1200 ℃间隔50 ℃的系列加热温度对5Cr15MoV马氏体不锈钢进行空冷淬火试验,并采用光学显微镜、EBSD和洛氏硬度计对不同温度淬火后组织和硬度进行检测,研究了淬火温度对试验钢组织、晶粒尺寸、残留奥氏体含量以及硬度的影响。结果表明,试验钢淬火后组织为马氏体+未溶合金碳化物+残留奥氏体。随着淬火温度升高,马氏体板条尺寸增大,未溶碳化物量逐渐减少直至消失,残留奥氏体含量先增加后减少。试验钢的硬度变化趋势为先增加后显著降低,在淬火温度为1050 ℃达到最大值60.8 HRC。试验钢硬度主要是马氏体的含碳量、晶粒尺寸、残留奥氏体含量和碳化物含量综合作用的结果。     

热处理工艺对弹簧钢55 SiCrV力学性能和组织的影响

通过热模拟试验得到55SiCrV钢的CCT曲线和奥氏体晶粒长大曲线,确定了淬火温度选择范围;利用双因子正交试验,研究了热处理参数对其力学性能及组织的影响。结果表明:在850～930℃加热温度范围内,Cr、V元素形成难溶碳化物,阻碍晶粒长大;随着温度的提高,55SiCrV钢奥氏体晶粒尺寸基本不变,晶粒度达到10级;加热温度930℃以上时,原子扩散能力增大,且难溶碳化物逐渐溶解,奥氏体晶粒度逐渐粗化。在870～930℃淬火温度范围内,随温度提高,55SiCrV钢抗拉强度先升高后下降;随回火温度提高,强度逐渐降低,塑性提高。900℃淬火+410℃回火工艺下,55SiCrV钢组织为针状铁素体与M_3C碳化物组成的细小回火屈氏体,具有较好的疲劳性能和抗弹减性能。     

热处理对25CrMoNiVNbTi钢的高温拉伸性能的影响

研究了淬火温度对25CrMoNiVNbTi钢的高温拉伸性能和组织的影响。结果表明：在900~1100 ℃温度范围内,随着淬火温度的升高,25CrMoNiVNbTi钢在600 ℃的高温拉伸性能先增加后降低,本试验条件下的最佳热处理工艺为1000 ℃淬火30 min+620 ℃回火2 h,经该工艺处理后该钢在600 ℃下拉伸时其屈服强度和抗拉强度分别达到974 MPa及1046 MPa,洛氏硬度为40.5 HRC,显微组织为回火索氏体、贝氏体、碳化物和少量的残留奥氏体,而且钢的晶粒细小,位错密度高,大大提高了该钢在高温下的力学性能。扫描观察结果表明该钢在高温下拉伸后的断口为韧性断裂。     

淬火温度对2200 MPa级超高强度钢力学性能与微观组织的影响

采用力学性能测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等材料分析方法研究了淬火温度对2200 MPa级超高强度钢的力学性能及微观组织的影响。结果表明,试验钢最佳淬火温度为1025 ℃,再经后续热处理能获得最佳的强韧性匹配,此时抗拉强度为2244 MPa,屈服强度为1836 MPa,U型缺口冲击吸收能量为59 J,断裂韧性为57.7 MPa·m^1/2。淬火温度较低时,出现粗大一次碳化物富Mo型M₆C碳化物,严重影响强度和韧性。随着淬火温度升高,一次碳化物逐渐减少,直至1000 ℃完全消失,当淬火温度高于1025 ℃时晶粒显著粗化,晶粒尺寸成为主要的负面影响因素。     

奥氏体化温度对新型低合金超高强度钢组织及力学性能的影响

针对自主设计的新型Cr-Ni-Mo低合金超高强度钢,开展了奥氏体化温度对其组织与力学性能的研究。结果表明:随奥氏体化温度的升高,钢的强度、硬度和塑性先升高,当奥氏体化温度超过920℃后,强度、硬度和塑性降低。-40℃低温冲击韧性随奥氏体化温度的升高而逐渐升高。奥氏体化温度升高,钢的马氏体板条变宽,晶粒长大,碳化物逐渐溶解。试验钢在测试温度范围内最大抗拉强度1990 MPa,伸长率9.2%,断面收缩率56%,淬火态硬度55.6 HRC,此时,-40℃冲击吸收能量为8 J。     

热处理工艺对510 MPa级船板用钢组织及性能的影响

分别采用870、900、930 ℃淬火及620、650、680 ℃回火,研究不同热处理制度对510 MPa级船板用钢原始奥氏体晶粒度、显微组织、强韧性的影响。结果表明:510 MPa级船用试验钢随870、900、930 ℃淬火温度的升高,晶粒度变为7.5、7、6.5级,强度、平均冲击吸收能量下降;不同温度淬火试验钢随620、650、680 ℃回火温度升高,强度下降,平均冲击吸收能量均呈现先升高后下降趋势;510 MPa级船用试验钢在900 ℃×1.5 h淬火+650 ℃×2 h回火时具有优良的强韧性配合。对于强度有更高要求的试验钢可以选择870 ℃×1.5 h淬火+620 ℃×2 h回火。     

热处理对机床用高速钢刀具组织和力学性能的影响

使用不同工艺对机床用W18Cr4V高速钢刀具进行了热处理,研究了热处理工艺参数对钢组织和性能的影响。结果表明,试验钢球化退火组织为球状珠光体+细小粒状碳化物,淬火组织为马氏体+残余奥氏体+少量碳化物,回火组织为回火马氏体+少量粒状碳化物及残余奥氏体。随着淬火温度的提高,抗拉强度、硬度和冲击韧度均先升高后降低,1200℃时达到最大值。随着回火温度升高,硬度先降低后升高,400℃时最低,600℃最高为65 HRC。综合考虑硬度及强韧性等因素,最优淬火温度为1200℃,最优回火温度为600℃。     

回火温度对新一代传动齿轮钢C61组织及性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验机和冲击试验机等分析手段对C61齿轮钢试样经1000 ℃淬火+回火处理后组织和碳化物的析出行为及力学性能进行了研究。结果表明,试验钢在淬火和深冷状态下,一次碳化物基本溶解,基体为板条马氏体组织,此时固溶强化作用提供了较好的强韧化基础。当回火温度为420 ℃时,析出的M₃C渗碳体为其提供了较高的强度,但这种析出相的存在对冲击性能具有较大的损伤;M₃C渗碳体会在482 ℃回火时溶解,10~20 nm尺寸的棒状M₂C碳化物在板条马氏体内的弥散析出,提供了较高强度的同时改善了冲击性能。随着回火温度的继续升高,大量逆转变奥氏体生成,不仅有效提高冲击性能,同时强度下降也更为明显;且M₂C碳化物粗化长大,第二相的强化作用降低。综合得出,试验钢在482 ℃的回火条件下能达到较好的强韧化匹配,抗拉强度和屈服强度分别为1781 MPa和1546 MPa,冲击吸收能量为97 J,硬度峰值为52 HRC。     

Co微合金化对M2高速钢组织和性能的影响

采用洛氏硬度计、扫描电镜和透射电镜等方法研究了在M2高速钢中添加微量Co对其回火组织和性能的影响。结果表明,两种试验钢回火之后的组织都为回火马氏体+少量残留奥氏体+碳化物。添加0.82%(质量分数,下同)Co使得M2高速钢的峰值硬度提高了约0.3 HRC,使600 ℃保温48 h之后的红硬性提高了约0.8 HRC,可以看出微量Co添加对M2高速钢的硬度和红硬性的提升效果不大,抗弯强度提高了约950 MPa,而使得M2高速钢的韧性略有降低,均为脆性断裂。通过对试验钢中的碳化物进行观察发现,两种试验钢析出的一次碳化物主要为大颗粒的MC型和M₆C型碳化物,通过TEM分析之后发现,添加0.82%的Co使得试验钢中马氏体板条上长条针状M₂C型的二次碳化物析出数量增多。     

热处理工艺对30Cr16Mo1VN钢组织和性能的影响

为探索30Cr16Mo1VN钢最佳的热处理工艺,采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、OM、SEM、XRD、TEM研究了淬、回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:该钢最佳的淬火温度为1050 ℃,淬火后存在少量M₂₃C₆碳化物和M₂N氮化物阻碍晶界迁移,其平均晶粒尺寸为14.1 μm,而大部分碳/氮化物固溶进基体中,导致Ms点降低,残留奥氏体含量增至59.2%。经-73 ℃冷处理后,大量残留奥氏体转变成马氏体,硬度提高至57 HRC。该钢300 ℃回火时具有良好的强韧性匹配,抗拉强度达2030 MPa,断面收缩率为10.0%。回火后基体发生回复,位错密度降低,随回火温度的升高,基体上析出细小弥散的球状碳化物阻碍位错运动产生二次硬化,450 ℃回火时出现硬度峰值。回火温度低于500 ℃时,该钢的硬度值皆大于55 HRC,具有良好的回火稳定性。     

淬火温度对低钴二次硬化钢组织和性能的影响

采用Thermo-Calc热力学软件计算了一种新型低钴二次硬化钢高温区间的析出相种类和含量,结合光学显微镜、扫描电镜和力学检测等试验方法,研究了淬火温度对其组织和性能的影响。结果表明,在较低温度淬火时,板条马氏体基体上存在大量富W、Mo的球状M₆C析出相。升高淬火温度,M₆C相迅速回溶,并在1060 ℃时完全溶解。M₆C相的溶解使得二次硬化效果增强、冲击性能提升,同时导致原奥氏体晶粒明显粗化,进而对强韧性产生不利影响,最终试验钢经1060 ℃淬火后获得最佳力学性能配合。     

固溶温度对Cr-Co-Mo马氏体钢碳化物演变及力学性能的影响

利用SEM和TEM研究了固溶温度对Cr-Co-Mo马氏体钢碳化物演变行为及力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,基体中M₆C碳化物回溶,屈服强度下降而室温冲击吸收能量递增;原始奥氏体晶粒由于缺乏晶界上球形M₆C碳化物的钉扎作用迅速长大,细晶强化效果减弱,但晶界处裂纹源减少使得韧性提高。在1120 ℃固溶后晶粒尺寸最大,而马氏体基内析出与基体共格的纳米棒状M₂C碳化物平均粒径最小、单位面积百分数最高和颗粒间距最短,因此即使损失了细晶强化效果,但析出强化增补了强度,使得屈服强度在晶粒长大后不发生大幅下降;同时,由于共格析出提高了基体的变形协调性,韧性也未发生降低。     

回火温度对高氮不锈轴承钢组织与力学性能的影响

对退火态高氮不锈轴承钢进行真空高压气淬并深冷后在不同温度下回火空冷处理,采用光学显微镜、X射线衍射仪、场发射环境扫描电镜、场发射透射电镜、洛氏硬度计和万能材料试验机,研究并分析了不同回火温度对高氮不锈轴承钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:当回火温度由180 ℃升高到550 ℃时,硬度、抗拉强度及屈服强度呈现先下降后上升再迅速下降的变化趋势;试验钢降碳增氮,组织中没有粗大的共晶碳化物存在。当回火温度为500 ℃时,基体组织为回火索氏体,碳化物M₂₃C₆和氮化物Cr₂N细小弥散均匀分布于基体上;在500 ℃回火时出现了二次硬化,强度和硬度达到峰值,这与碳氮化物弥散强化有关。采用1050 ℃真空气淬60 min+深冷处理(-100 ℃×2 h)+500 ℃空冷2 h回火工艺可以获得良好的综合力学性能。     

淬火工艺对粉末冶金马氏体不锈钢组织与性能的影响

研究了淬火工艺对粉末冶金超高碳不锈钢的微观组织与力学性能的影响。高碳铬粉末冶金不锈钢经900~1200 ℃淬火并于200 ℃回火后,碳化物主要为M₇C₃,少部分为MC,随淬火温度升高,马氏体中固溶碳增大,硬度与抗弯强度升高;经1150 ℃淬火与低温回火后,力学性能达到最佳,硬度为59 HRC,冲击吸收能量为18.9 J,抗弯强度为3079 MPa,碳化物均匀弥散分布于基体中,其中M₇C₃相平均尺寸约为2 μm,体积分数为17%,MC相尺寸为0.5 μm,体积分数为2%;经1200 ℃淬火后残留奥氏体体积分数为35%,导致硬度下降。     

淬火温度对渗碳齿轮钢C64显微组织及力学性能的影响

通过硬度、拉伸、冲击测试,以及光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析手段研究了C64钢在不同温度淬火过程中的显微组织和力学性能的变化。结果表明:当淬火温度低于950 ℃时,C64试验钢的显微组织中板条马氏体较为细小;当温度高于950 ℃时,板条马氏体急剧长大。随着淬火温度的升高,碳化物开始逐渐溶解,950 ℃时几乎全部溶解。钢的强度、硬度随着淬火温度的升高呈现下降的趋势;钢的伸长率、断面收缩率、冲击吸收能量随着淬火温度的升高表现出先升高后下降的趋势,并在950 ℃时达到最大值。试验钢最佳淬火温度为950 ℃,能够获得组织均匀、细小的板条状马氏体组织。此时,试验钢的抗拉强度为1122 MPa,屈服强度为1106 MPa,伸长率为11.40%,断面收缩率为25.20%,冲击吸收能量为191.0 J,能达到强韧化的最佳匹配。     

淬火温度对Nb微合金化齿轮钢18CrNiMo7-6组织演变及力学性能的影响

通过Thermo-calc热力学计算软件、扫描电镜、光学显微镜、冲击试验及拉伸试验等,研究了淬火温度对Nb微合金化齿轮钢18CrNiMo7-6组织及力学性能的影响。结果表明:随着淬火温度的升高,Nb微合金化齿轮奥氏体平均晶粒尺寸增加,但保持在20 μm 以下,晶界稳定性较高;根据Thermo-calc热力学计算结果可知,主要存在的碳氮化物为Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、NbC以及AlN,其中Cr₇C₃、Cr₂₃C₆固溶温度较低,分别为730 ℃和749 ℃,NbC、AlN固溶温度较高,分别为1180 ℃和1070 ℃,NbC和AlN为主要钉扎晶界、细化晶粒的碳氮化物;NbC中存在少量的N元素,在一定温度下,NbC有向Nb(C,N)转变的趋势。随着淬火温度的升高,屈服强度呈降低趋势,抗拉强度在860 ℃出现平台,冲击性能先升高后降低。含Nb齿轮钢18CrNiMo7-6具有较宽的工艺设计窗口,最佳热处理工艺为860 ℃淬火+180 ℃低温回火,此时抗拉强度为1455 MPa,屈服强度为1229 MPa,冲击吸收能量为100 J,硬度约为44 HRC。