国产非调质钢36MnVS4连杆胀断缺陷分析

采用显微组织、断口形貌观察和力学性能测定,分析了国产非调质钢36MnVS4连杆掉渣、断口不齐胀断缺陷的原因。结果表明,断口显微组织为铁素体+珠光体,无异常组织出现;晶粒度、抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率均满足标准要求。但是缺陷连杆铁素体含量超过标准的上限要求;未机加工表面存在脱碳层,脱碳层中较高的铁素体含量提高了表面的塑性;断面收缩率远超过标准的下限要求,且超过了可以保证胀断性能的上限要求,造成连杆的胀断性能差。这是连杆掉渣、断口不齐胀断缺陷的主要原因。胀断缺陷原因的分析为高品质连杆的生产提供了理论支持。     

C70S6非调质钢连杆胀断缺陷分析

通过力学性能测试、显微组织定量分析和断口观察,对比了国产非调质钢C70S6掉渣连杆与正常连杆的各项性能,分析了缺陷的成因。结果表明:C70S6钢掉渣连杆显微组织为铁素体+粗片层珠光体+索氏体,无异常组织。晶粒度、抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率和硬度与正常连杆无明显差别。连杆胀断面掉渣处索氏体含量比正常连杆高,导致发生塑性断裂,最终造成连杆发生掉渣现象。在锻后冷却过程中适当降低冷速可以减少连杆中索氏体的含量,降低材料塑性,从而避免断后掉渣。     

固溶时效Cu-0.88Cr合金连续拉拔变形断裂行为

对经980℃×1 h固溶+460℃×4 h时效处理后的Cu-0.88Cr合金进行了多道次连续拉拔变形,通过拉伸试验获得了不同应变条件下Cu-0.88Cr合金断面收缩率的变化规律,并利用扫描电镜观察了Cu-0.88Cr合金断口形貌,揭示了Cu-0.88Cr合金断面收缩率与断口形貌的内在关联。结果表明:Cu-0.88Cr合金断口形貌与断面收缩率密切相关。随着应变量从0增加到4.9,断面收缩率从44%增加到68%并后续基本保持不变,合金断裂形式由等轴韧窝+撕裂转变为等轴韧窝+抛物线韧窝,并最终过渡到抛物线韧窝。进一步地,合金断口形貌的变化受微观组织中滑移带影响,随着应变量增加(0~4.9),滑移带的数量、形态和方向发生明显变化。     

基于快速铸造的钛合金数值模拟及组织性能

利用选区激光烧结(SLS)技术,建立ZTC4合金熔模铸造试验模型,通过ProCAST软件对其温度场和凝固过程进行分析,结合CAF模块对晶粒生长结构进行研究,同时研究了合金的微观组织及力学性能。结果表明,采用底注式浇注系统时,合金液从外向内顺序凝固,没有夹渣卷入缺陷。试样底部的冷却速率顶部冷却速率,平均冷却速率为1.26℃/s,组织中存在魏氏组织,底部晶粒尺寸小于顶部,试样平均屈服强度和抗拉强度分别为785.67 MPa、937.55 MPa,伸长率和断面收缩率分别为14.83%和19.33%,综合性能满足标准要求。     

35CrMnSiA超高强度钢典型断口及原因分析

为了分析35CrMnSiA超高强度钢拉伸试样断面收缩率低的断裂机理和断裂原因,采用扫描电镜及能谱仪等对常见的4类断口进行了观察和分析。结果表明,一定量的氢和拉应力的共同作用产生的鱼眼缺陷是导致常规塑性断口断面收缩率低的主要原因。韧脆混合断口是由于在较大颗粒的夹杂物周围产生了氢脆,导致钢的断面收缩率下降。笔尖状断口主要是由于钢中大颗粒夹杂物或氢损伤缺陷造成的。脆性断口是由于机械标识对材料造成了损伤或氢在表面损伤处聚集形成了微裂纹。     

碳含量对GH3030合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和材料试验机等,通过设计5组不同C含量(0.016%~0.140%)合金,研究了碳含量对GH3030合金组织和性能的影响。结果表明:随着C含量增加,碳化物析出数量增多,晶粒尺寸减小;当C含量在0.016%~0.071%时,随着C含量增加,合金的强度升高,伸长率和断面收缩率均降低;当碳含量在0.071%~0.140%时,随着C含量的增加,合金的强度升高趋势减缓,伸长率和断面收缩率降低趋势也减小。影响GH3030合金常温力学性能的主要因素为晶粒尺寸及碳化物数量。合金在常温主要强化机制为细晶强化和第二相强化。通过控制C含量范围可满足不同用途对GH3030合金性能的要求。     

固溶时效Cu-Cr-Zr合金拉伸断裂行为分析

利用拉伸试验机、金相显微镜以及扫描电镜研究了Cu-Cr-Zr合金的组织,以及在不同拉伸速率条件下的断面收缩率和断口形貌。结果表明,随着应变速率提高,断面收缩率逐渐降低。Cu-Cr-Zr合金固溶时效处理后晶粒为等轴晶,晶粒尺寸较大,第二相颗粒弥散分布。Cu-Cr-Zr合金的拉伸断口可分为韧窝区和撕裂区两部分;随着拉伸速率提高,韧窝数量减少且韧窝变浅。     

SWRH82B高碳钢盘条断面收缩率低的机理分析

采用扫描电镜和光学显微镜对断面收缩率为44%、38%、32%的3个SWRH82B盘条试样的拉伸断口、显微组织进行观察。3个试样拉伸断口均呈现韧窝断口形貌,断裂模式为韧性断裂;显微组织分别为索氏体、网状渗碳体+索氏体、马氏体+索氏体,网状渗碳体断裂形成的裂纹微孔呈现一定棱角形貌,马氏体断裂形成的裂纹微孔横向扩展。依据韧性断裂的微孔聚集理论分析推导了3种盘条试样的微孔形成、扩展过程,阐述了网状渗碳体、马氏体导致盘条试样断面缩率降低的原因。结果表明,中心偏析导致盘条芯部出现网状渗碳体和条带马氏体组织是断面收缩率较低的根本原因。     

循环次数对TC4钛合金组织和力学性能的影响

通过显微组织观察、室温拉伸和SEM断口扫描,研究了循环次数对TC4合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,随着循环次数的增加,TC4合金的强度略有降低,伸长率和断面收缩率明显升高,条状α组织长径比逐渐减小,并部分球化;拉伸断口断裂形式由未循环时的解理断裂→解理+韧窝断裂→韧窝断裂转变。     

轿车前稳定杆连杆断裂原因分析与优化

针对东北低温环境下某轿车行驶1100 km左右前稳定杆连杆在与球销座焊接处断裂的问题,对前稳定杆连杆断裂原因进行分析与优化。分析了断口的金相组织、宏观与微观形貌、球销座与连杆化学成分和焊接强度,测试了球销启动与工作力矩、前稳定杆连杆的弯曲疲劳寿命,对前稳定杆连杆进行结构优化,并对比分析了优化前后的各项性能。结果表明:断口由断裂源区、断裂扩展区及瞬时断裂区构成,为典型疲劳断裂特征。球销座和连杆材质均符合20钢的标准要求。连杆焊缝组织为羽毛状上贝氏体,沿奥氏体晶界析出,力学性能较差。连杆次表层存在硅酸盐非金属夹渣物,基体间金属纤维连续性被中断,形成了内部缺陷。在环境温度T≤-20℃下,球销转动力矩大于设计值5 N·m。前稳定杆连杆弯曲疲劳寿命小于设计值10万次。前稳定杆连杆球铰结构由热铆结构优化为旋铆结构,连杆直径由Φ9 mm增大为Φ10 mm,连杆表面处理由冷拔变为磨削,球销启动力矩减小了64.5%,连杆与球销座间焊接强度提高了41.8%,前稳定杆连杆弯曲疲劳寿命增加了427%,符合设计要求。这为轿车前稳定杆连杆设计和加工提供了参考。     

特厚钢板复合轧制工艺的实验研究

采用连铸坯直接轧制生产特厚钢板时,由于压缩比的限制,成品的厚度受到极大限制,很难生产产品厚度超过100mm的高质量特厚钢板。文中介绍了复合轧制生产特厚钢板的实验方法、工艺过程以及实验分析结果,包括复合界面金相组织观察、Z向抗拉强度及拉伸曲线、拉伸样断面收缩率、断口扫描分析、超声波探伤等。从金相组织看,界面结合率约99%~100%,从金相图片上已经找不到复合界面;Q345复合钢板的Z向平均抗拉强度为445MPa,平均断面收缩率为54.13%,拉伸试样在微观上表现为韧性断裂。从超声波探伤结果看,未出现明显缺陷回波。     

Al-6.5Mg合金的组织与力学性能

采用金相电镜、扫描电镜、EDS能谱分析、拉伸性能测试与JMat-Pro材料仿真软件等测试分析手段,研究了Al-6.5Mg合金铸态与退火热处理态下的微观组织与力学性能。结果表明,Al-6.5Mg合金铸态晶粒尺寸约为90μm,平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为228 MPa、131.7 MPa、31.9%与39%,铸态断口形貌呈现为典型的韧窝断裂。经500℃×24h与520℃×24h退火热处理后,合金材料的屈服强度、伸长率与断面收缩率保持不变,抗拉强度分别提升了23.2%与24.2%,为281MPa与283MPa,断口形貌仍呈现为韧窝断裂;受退火过程热力学驱动,晶粒内部与晶界处的Mg元素摩尔分数略有增加。     

退火温度对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金分别进行了920℃、940℃、960℃、980℃保温1 h空冷的退火，随后进行了金相检验、拉伸试验和拉伸断口分析，以揭示退火温度对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：不同温度退火的TC4合金组织主要由初生α相和次生α相组成，随着退火温度的升高，初生α相含量减少；随着退火温度的升高，合金的强度升高，塑性降低，980℃退火的合金抗拉强度和屈服强度最高，为973 MPa和961 MPa,而塑性最差，断后伸长率为2%,断面收缩率为8%;在920℃和940℃退火的合金拉伸断口有大量韧窝，具有韧性断裂特征，960℃和980℃退火的合金拉伸断口韧窝数量明显减少，出现明显的撕裂棱和解离台阶，具有韧-脆性断裂特征。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

热处理对激光选区熔融TC4合金性能的影响

用拉伸试验以及冲击试验等方法,研究退火及固溶时效热处理工艺对经激光选区熔融(SLM)技术制备的TC4合金组织与力学性能的影响。结果表明,零件的伸长率、断面收缩率以及冲击吸收能量都有了明显增加,同时零件强度均有所下降。TC4合金经热处理后,固溶时效处理后零件强度下降最小;退火可以提高TC4合金的冲击性能; 850℃退火+炉冷的热处理方式使得TC4合金伸长率达到10%以上,断面收缩率达到30%以上,对TC4合金的塑性以及冲击性能提高效果最好。     

超超临界转子用Inconel 617合金的热塑性

研究了不同温度对Inconel 617合金铸锭高温拉伸热塑性的影响。结果表明,Inconel 617合金在900℃以上有良好的热塑性,拉伸断口有明显的颈缩,断面收缩率均在90%以上。随拉伸温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝变深,热塑性越来越好。拉伸时发生了局部动态再结晶,随温度升高,再结晶变得充分,高于1200℃拉伸时晶粒快速长大,且断口出现熔融现象。     

铝合金车轮轮缘开裂缺陷分析

简述了铝合金车轮轮缘开裂的缺陷特征,检测了车轮的相关尺寸、化学成分、力学性能、显微组织和断口形貌,并对车轮的瞬态冲击过程进行了计算机模拟分析。结果表明,开裂车轮的力学性能、化学成分、显微组织符合标准要求,其断口部位存在细小氧化渣;而汽车的非正常驾驶使轮辋变形,最终导致轮缘开裂。     

Al含量对E级钢力学性能及断口形态的影响

通过显微组织观察、力学性能测试、断口扫描等方法,研究了Al含量对E级钢力学性能及断口形态的影响。结果表明：Al含量低于0.04%时(质量分数,下同),由于晶粒细化的作用,抗拉和屈服强度随Al含量增加而增大,当Al含量高于0.04%时,随着Al含量的增加,试样的强度变化不大。伸长率、断面收缩率和冲击功在Al含量0.01%～0.15%范围内呈先升高后下降趋势。当Al含量超过0.09%时,宏观断口开始出现平滑面,冲击吸收能量快速下降,不满足E级钢性能要求,过高的Al含量使组织不均匀性增加,断裂类型由韧性转变为脆性断裂。Al含量过高是形成冰糖状断口的主要原因,过量Al与N形成AlN,AlN颗粒形成于晶界间,割裂钢件机体,使伸长率、断面收缩率、冲击性能下降。在实际生产中可以通过取样冲断观察宏观断口的方式,快速判断Al含量的高低。     

高温合金GH163在850℃至室温的气氛热震行为

研究了高温合金GH163在850℃至室温不同气氛环境下的热震行为.比较了热震前后合金的力学性能、断口形貌及显微组织.结果表明:高温合金在氩气(Ar/1.00×105Pa)气氛中热震后,其弹性模量、拉伸强度与断面收缩率分别降低了2%、10%和2%,拉伸断裂方式是韧性断裂;在氧气与氩气混合气氛(O2/0.16 Ar/0.84)×105Pa中热震后,其弹性模量、拉伸强度与断面收缩率分别降低了3%、17%和 25%,拉伸断裂方式是脆性断裂.晶粒粗化和沿晶氧化导致高温合金在氧气与氩气混合气氛中的抗热震性能低于在氩气中的抗热震性能.     

热型连铸单晶铝的力学性能的研究

对直径为4 mm的热型连铸铝单晶线材的室温拉伸性能和循环弯曲性能进行了测试,并对其断口微观形貌进行了观察。结果表明:与多晶铝试样相比,热型连铸单晶铝屈服强度变化不大,抗拉强度降低了42.7%,伸长率和断面收缩率分别提高了111.5%和575%;弯曲疲劳寿命明显提高;单晶铝的断口呈扁尖状,断口附近滑移线相互平行且均匀分布,为典型的韧窝结构。