EA4T车轴钢脉冲电流加热带状组织的消除

针对国产EA4T车轴钢存在的带状组织问题,采用脉冲电流加热方法对EA4T车轴钢试样进行试验,并按照热模拟整轴心部冷却曲线进行冷却。结果表明,通过电炉加热和脉冲电流加热的复合处理,可部分消除带状组织,先共析铁素体量明显减少,块尺寸细化,组织均匀性显著提高。     

EA4T钢消除带状组织和细化晶粒的新工艺探索

为了解决EA4T钢存在的带状组织和组织不均匀问题,设计了新的热处理工艺.实验结果表明,经新的热处理工艺处理后,材料中的部分带状组织消除,奥氏体晶粒细化,组织均匀性明显改善,综合力学性能显著提高.     

脉冲电流对再制造毛坯裂纹尖端组织及性能的影响

以再制造为目标,利用高能脉冲电流冲击装置对含有单边裂纹的316奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。采用金相显微镜、X-射线衍射仪、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,研究高密度脉冲电流对裂纹尖端区域微观组织与结构的影响,分析裂纹尖端组织加热熔化及热处理时的组织演变过程。结果表明:脉冲电流处理后,裂纹尖端组织发生了明显细化并出现组织梯度,包括柱状晶区、再结晶区及基体区。脉冲电流的快速加热和快速冷却、高速电子风的产生、电致塑性等作用降低了再结晶或相变时的热力学屏障,提高了形核率,抑制了晶粒长大过程,获得了比原始晶粒尺寸小的再结晶晶粒,材料的力学性能得到提高。     

GCr15SiMn钢等温过程中碳化物析出规律

通过分段冷却实验,研究了冷却速度和等温温度对GCr15SiMn轴承钢中碳化物析出规律及C、Cr、Mn元素扩散规律的影响。结果表明:当冷却速度大于5℃/s,能够有效抑制网状碳化物出现;当珠光体相变温度在590~620℃时,既能抑制C、Cr、Mn元素向奥氏体晶界扩散,防止二次碳化物在珠光体相变过程中出现,又能形成良好的索氏体组织。当相变温度达到650℃时,二次碳化物可以在低于Ar1的温度区间随着珠光体相变析出。通过对实验数据进行线性拟合,得出珠光体片层厚度和过冷度的经验公式为SP-1=-3.81×10-3+1.166×10-4ΔT。     

道次间冷却工艺下EH47船板钢表层往复相变行为的研究

针对表层细晶船板钢的研制,采用热模拟试验模拟道次间冷却工艺下EH47船板钢表层“冷却 返红”过程中的往复相变行为,研究了不同类型低温相变组织在升温过程中的相变行为。结果表明,随低温相变组织中贝氏体体积分数的增大,升温奥氏体化温度逐渐降低;随低温组织中马氏体体积分数的增大,升温奥氏体化温度显著提高且相变时间延长。随冷却速率的提高,升温相变后奥氏体组织细化且均匀性提高。当低温组织为粒状贝氏体时,随升温过程的进行,在相变初始阶段相变较慢,当温度高于770 ℃时,奥氏体相变速度剧烈提高,并在830 ℃完成相变。     

铜对塑料模具钢高温冷却过程相变和淬透性的影响

试验研究了Cu对高淬透性塑料模具钢淬透性的影响。结果表明:含铜和不含铜的试验钢都具有高淬透性;其中不含铜的T1钢奥氏体化后在冷速为0.03℃/s条件下,出现屈氏体;其它元素含量基本相同的含铜T2钢具有比T1更高的淬透性,在冷速为0.01℃/s条件下即能获得全马氏体。研究表明:Cu的添加可明显抑制奥氏体高温冷却过程向铁素体、珠光体的相变。     

道次间冷却工艺下EH47船板钢表层往复相变行为的研究

针对表层细晶船板钢的研制，采用热模拟试验模拟道次间冷却工艺下EH47船板钢表层“冷却 返红”过程中的往复相变行为，研究了不同类型低温相变组织在升温过程中的相变行为。结果表明，随低温相变组织中贝氏体体积分数的增大，升温奥氏体化温度逐渐降低；随低温组织中马氏体体积分数的增大，升温奥氏体化温度显著提高且相变时间延长。随冷却速率的提高，升温相变后奥氏体组织细化且均匀性提高。当低温组织为粒状贝氏体时，随升温过程的进行，在相变初始阶段相变较慢，当温度高于770 ℃时，奥氏体相变速度剧烈提高，并在830 ℃完成相变。     

含Nb微合金低碳钢奥氏体连续冷却转变行为

用MMS-300型热力模拟试验机研究了含铌微合金低碳钢奥氏体连续冷却过程的相变规律,用热膨胀法结合金相法建立了实验钢变形和未变形奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT),研究了加速冷却和热变形对组织转变的影响。结果表明:同静态CCT曲线相比,实验钢的动态CCT曲线整体向左上方移动,随冷却速度的增大,γ→α相变开始温度逐渐降低;高温变形促进铁素体和珠光体相变,同时抑制了贝氏体相变,扩大了铁素体转变区;奥氏体变形对贝氏体转变有双重作用:当冷速较低时,变形抑制贝氏体相变;冷速较高时变形促进贝氏体相变。     

0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为

通过热模拟试验、光学和扫描电镜(SEM)观察以及维氏硬度测试,研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律,分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明:奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成,大幅促进了贝氏体和马氏体相变,将全马氏体临界冷速由5 ℃/s降低到3 ℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下,冷速为3 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1;而静态连续冷却条件下,冷速为5 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织,进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下,中碳合金钢中0.6Ni元素的加入,抑制了铁素体和珠光体相变,大幅促进贝氏体和马氏体相变,提高了奥氏体的稳定性,将Ms点从329 ℃降低到304 ℃,马氏体临界冷速从0.5 ℃/s降低到0.3 ℃/s;相对于约0.4Mn元素的加入,0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变,可以将Ms点从320 ℃降低到304 ℃,同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。     

加热及冷却速度对低碳微合金钢相变的影响

采用Gleeble-3500型热模拟试验机、金相显微镜研究了加热速度、冷却速度对低碳微合金钢相变点及CCT曲线的影响。结果表明:加热速度对奥氏体相变点有显著影响,随加热速度的增加,相变点呈线性增加;随冷却速度的降低,钢的强度显著下降,组织发生粗化,且出现带状组织。     

回火温度对EA4T车轴钢显微组织及力学性能的影响

采用不同的回火温度(500、550、600和650 ℃)对EA4T车轴用钢进行调质热处理,使用OM、SEM、拉伸试验及冲击试验等测试分析了材料的显微组织和力学性能,研究了回火温度对EA4T钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,回火组织转变为回火索氏体,EA4T钢强度有所降低,韧性及塑性提高。当回火温度升高至600 ℃以上时,EA4T钢的冲击断口形貌呈韧窝状。回火处理后,EA4T钢抗拉强度与硬度的经验公式为:R_m=2.9477V+45.59。     

大截面EA4T车轴钢回火工艺对组织和性能的影响

通过对国外EA4T车轴钢产品分析及大轴淬火过程模拟,CCT曲线测定,对国产大截面EA4T车轴钢回火热处理工艺进行研究,制定出恰当的回火工艺((910±10)℃淬火、(650±10)℃回火)。通过该热处理工艺实施,国产化EA4T车轴钢力学性能和组织均符合国际先进的车轴标准(EN13261)对材料的要求。     

基于BTA深孔钻钻削EA4T钢的切屑形成机制研究

通过BTA深孔钻钻削EA4T钢的实验,探究在切削EA4T钢过程中切屑的形成机制。通过统计不同的切削用量所对应的切屑类型,进而分析用BTA深孔钻钻削EA4T钢过程中改变切削用量对切屑形态的影响。在此基础上反推出BTA深孔钻钻削EA4T钢时,切削用量的实际控制范围,为实际生产提供一定的理论依据。实验结果显示用BTA深孔钻钻削EA4T钢,分屑、断屑效果良好,并且可以在很大的范围内以不同的切削速度或进给量都能得到较理想的C型屑。     

回火温度对高速重载列车车轴用钢EA4T冲击韧度的影响

将经过不同温度回火后的EA4T钢试样分别加工成夏比V型和U型缺口冲击试样,通过系列冲击试验对EA4T钢的回火脆性进行了研究.结果表明,EA4T钢冲击韧度随回火温度的升高而升高,在550℃左右回火具有高温回火脆性,在高于回火脆性温度区回火时,其冲击韧度将大幅度提高.回火脆性对夏比V尖锐缺口的敏感性更高.     

非稳态脉冲电流对Q235钢组织均匀化的影响

研究了Q235钢在非稳态脉冲电流作用下正火后组织的变化。结果表明，脉冲电流可以使Q235钢的正火组织均匀化。随着脉冲电压和脉冲频率的增加，其组织均匀化程度地增加。初步讨论了在固态相变中，脉冲电流使组织均匀化的机理。     

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针对用EA4T钢生产制造的直径265 mm电力机车车轴的断裂,具体分析了其化学成分、力学性能、冶金质量、断口形态和显微组织等,特别就冶金质量对车轴性能的影响进行了相关分析和讨论。最终认为：车轴在精加工过程的脆断发生前,内部业已存在无损探伤所检测到的裂纹面,它的产生与车轴内局部存在较多的疏松、孔洞和材质标准中所不允许出现的点状偏析有关。     

动车组车轴增材再制造材料选择和性能评价

目的 选择最佳材料用于动车组车轴的再制造,以符合车轴的力学性能及轮对压装技术要求。方法 以激光熔覆技术作为增材再制造技术工艺方法,选择不同化学成分的合金材料,通过熔覆金属的力学性能、线膨胀系数、过渡熔合区成分、稀释区组织以及硬度突变情况对比分析,确定最佳车轴再制造材料。对所选材料激光熔覆试件的宏观组织、微观组织、化学成分、硬度、力学性能进行检测,并开展轮对压装试验,通过光学显微镜、扫描电镜、纳米压痕法进行分析。结果 Schaeffler组分图预测Fe310、Fe314的激光熔覆金属熔合过渡区组织为奥氏体A+铁素体F组织,但是实际过渡区的硬度值高于600HV,说明有硬质马氏体相析出,而Fe310和NiCrMo合金的熔合区硬度值未发生突变,Fe310的力学性能略低于EA4T钢,且线膨胀系数与基体差距较大,因此不适用于车轴的再制造。选择NiCrMo合金作为车轴再制造增材材料,其熔覆金属的抗拉强度为790 MPa,屈服强度为542 MPa,冲击韧性为68 J/KU5,且具有相近的线膨胀系数。另外,NiCrMo合金纳米压痕的压缩弹性模量Er为180~185 GPa,与基体EA4T钢(185~190 GPa)相近,最终经再制造车轴的轮轴压装试验,其压装曲线的最大压装力在680~1160 kN范围内,曲线也符合标准要求。结论 选择NiCrMo合金作为动车组车轴再制造激光熔覆材料,其热膨胀系数、力学性能以及压缩弹性模量与基体EA4T钢相近,且激光熔覆金属过渡区域无脆硬的马氏体组织产生,并通过了轮对的压装试验,满足动车组压装曲线要求。     

轨道交通高端轴类零件用材料对比

通过对轨道交通高端轴类产品车轴用35CrMoA、EA4T、EA1N、DZ2、30CrNiMoV12钢等材质,和转轴用35CrMo、40CrNi2MoA、34CrNiMo6、30CrNiMo8钢等材质热处理后的组织性能对比,对轴类零件用材料进行了优选。车轴材料对比试验结果表明,经过热处理后30CrNiMoV12钢的强韧性远高于其他材质,冲击韧性、缺口敏感性、疲劳强度是车轴材料中综合性能最优的一种,可用于受结构尺寸限制的高强度车轴或高寒条件下使用的车轴。DZ2材料次之,EA4T钢性能接近于DZ2钢,但低温冲击性能不如DZ2钢稳定。EA1N钢整体的强度只有30CrNiMoV12钢的一半。转轴材料对比试验结果表明,经过热处理后40CrNi2MoA、34CrNiMo6、30CrNiMo8钢的强韧性较好,低温冲击性能良好且稳定,30CrNiMo8钢耐疲劳强度更好,缺口敏感性更低,适用于高强度转轴和高寒条件下应用的车轴。相比之下35CrMo钢强度略低,低温冲击性能较好,略低于其他材料且稳定性有待提高。     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

非稳态脉冲电流对Q235钢组织细化的影响

研究了Q235钢在非稳态脉冲电流作用下正火后组织的变化。结果表明：脉冲电流可以细化Q235钢的正火组织。随着脉冲电压的升高、脉冲频率的增加，细化效果更加显著。并对脉冲电流能细化固态相变组织的机理进行了初步探讨。