低温容器用07MnNiMoDR钢的热处理优化

通过热膨胀仪测定了07MnNiMoDR钢的相变点,采用控轧控冷工艺和优化后的亚温淬火+回火工艺对试验钢进行了研究,并分析了不同热处理工艺对试验钢显微组织、织构和冲击性能的影响。结果表明:试验钢的相变点Ac₁=686.6 ℃,Ac₃=886.4 ℃;亚温淬火+回火工艺能将试验钢1/4厚度和1/2厚度的-50 ℃低温冲击吸收能量均提高到200 J以上,组织及织构随机化程度对冲击吸收能量的提高均有贡献。控轧控冷后的试样中保留了较多的{332}<113>、{554}<225>、{223}<110>等形变和相变织构,这些织构大多是在γ相非再结晶区和γ+α两相区轧制后形成的;经过亚温淬火+回火热处理后,取向性较强的α取向线和γ取向线织构均得到减弱,织构分布变得分散,无明显择优取向存在。     

回火态AerMet100钢的热物理性能

AerMet100钢是一种先进的二次硬化型Ni-Co-Cr系结构钢,通过试验获得了回火态AerMet100钢的密度、热应变、弹性模量、泊松比、热导率、流变应力随温度的变化情况,以及升温过程奥氏体转变Ac₁和Ac₃点,降温过程马氏体转变Ms点和马氏体转变系数K_m。最后基于获得的回火态AerMet100钢热物理性能数据,以齿轮淬火过程为例,采用SYSWELD有限元分析软件进行了仿真分析。结果表明,回火态AerMet100钢的室温组织为回火马氏体+残留奥氏体,在升温过程中奥氏体反应热焓为42 600 J/kg,其他热物理性能参数均在Ac₁~Ac₃范围内发生非线性变化,且测试状态和升温速度不同导致Ac₁和Ac₃存在差异,回火态AerMet100钢不同冷却速度下的Ms基本一致,约为213 ℃,马氏体转变系数K_m值为0.011 736。SYSWELD有限元仿真分析表明,试验获得的各项热物理性能数据可用于该钢的热处理模拟分析。     

热处理工艺对40Cr组织和摩擦性能的影响

研究了40Cr钢在不同热处理工艺下的组织和摩擦性能。结果表明,40Cr钢经过正火+淬火+中温回火后,组织为回火屈氏体;经过正火+超高温淬火+低温回火处理后,组织为晶粒相对较小的回火马氏体;正火+亚温淬火+低温回火后,组织为晶粒细小的回火马氏体。三种的热处理工艺比较得出,经正火+亚温淬火+低温回火处理后马氏体的晶粒较小,硬度较高,耐磨擦性能最佳。     

亚温淬火工艺对EH47船板钢组织和性能的影响

采用力学性能测试和光学显微镜观察研究亚温淬火工艺对厚度为25 mm的控轧控冷(TMCP)态EH47船板钢组织与性能的影响。结果表明:热处理后TMCP态船板钢的综合性能有较大提高。最佳的亚温淬火工艺为850℃淬火/30 min+500℃回火/30 min,其显微组织为铁素体+回火索氏体。     

淬火温度对汽车用超高强钢组织与力学性能的影响

对Fe-Mn-Si-Cr超高强钢进行了淬火+回火热处理,采用扫描电镜(SEM)、拉伸试验等方法研究了不同温度淬火对试验钢组织与力学性能的影响。结果表明:经750～810℃亚温淬火,Fe-Mn-Si-Cr钢组织为铁素体与马氏体混合组织。随着淬火温度的升高,组织中铁素体含量逐渐减少,马氏体含量逐渐增多。880℃完全淬火后,Fe-Mn-Si-Cr钢的组织为板条马氏体组织。810℃/30 min淬火+480℃/30 min回火的Fe-Mn-Si-Cr钢,综合力学性能最佳,其抗拉强度、伸长率和强塑积分别达到1679 MPa、11.2%和18805 MPa·%,与880℃完全淬火试验钢相比,试验钢的抗拉强度相当,而伸长率、强塑积分别提高了6.7%、6.3%。     

60CrNiMo轧辊钢的热处理工艺

通过光学显微镜观察试验钢的显微组织,利用万能试验机、摆锤冲击试验机和布氏硬度计分别检测试验钢的强度、塑性、冲击性能和硬度,研究了热处理工艺对60CrNiMo轧辊钢组织性能的影响。结果表明,400℃等温淬火时得到的贝氏体和珠光体的混合组织其强度和塑韧性较差;相比较于马氏体等温淬火+高温回火工艺,采用两相区亚温淬火,形成的铁素体和回火马氏体双相组织,可有效改善试验钢的力学性能,并且可以避免淬火裂纹的产生;试验钢经马氏体等温淬火+亚温淬火+高温回火热处理后其布氏硬度为318 HBW,规定塑性延伸强度(R_(p0.2))为797 MPa,抗拉强度为981 MPa,伸长率15%,断面收缩率为46%,室温冲击吸收能量达到66 J,各项性能指标均优于国家标准JB/T 6401—2017中的要求。     

控温淬火工艺对Q960E超高强钢板组织性能的影响

研究了控温淬火新工艺对Q960E超高强工程机械用钢板组织性能的影响,测量了其静态CCT曲线,并与常规淬火+回火工艺进行了对比.结果表明:实验钢马氏体临界转变冷速为5℃/s,马氏体相变温度Ma、Mf分别为401℃、240℃.钢板在超快冷系统中淬火时,通过测温仪精确控制其心部温度达到Mf点以下100℃和200℃后停止淬火,钢板表面出现"返温"现象,使钢板发生自回火效应,其组织为回火板条马氏体,与常规淬火+回火组织相似,但综合力学性能更优,自回火效果良好.当终冷温度为100 ℃时,实验钢的综合性能最佳,屈服强度在1040 MPa以上,抗拉强度约为1350 MPa,伸长率在14％以上,-40℃冲击吸收能量大于74 J.     

低裂纹敏感性特厚钢板610CF的热处理工艺

通过对610CF相变点、冷却曲线的测定,结合生产淬火临界厚度的模拟分析,研究了610CF钢板的亚温淬火+回火的热处理工艺,并优化了亚温淬火温度、回火温度,确定830℃淬火组织。结果表明,830℃淬火获得铁素体与马氏体、贝氏体组织,经640～660℃回火后可获得最佳的强度和韧性匹配,为最优热处理工艺,保证了低裂纹敏感性特厚钢板610CF的各项性能均满足大型水电工程高强度低焊接裂纹敏感性钢板的技术要求。     

低屈强比超高强EH690钢板的研发

采用常规化学成分、轧制和调质热处理工艺生产的超高强EH690钢板屈强比在0.96以上,为了实现钢板较低的屈强比,一般采用低碳、高合金的化学成分设计,然后再进行两次淬火(常温淬火Q+两相区淬火Q＇)+回火的工艺,生产工艺复杂,生产成本较高。为此,采用低合金化学成分设计,合理的控轧控冷工艺及亚温淬火+回火的热处理工艺,研究了不同亚温淬火温度、回火温度对EH690钢板力学性能和显微组织的影响。结果表明:所设计化学成分的EH690钢板经过815 ℃的亚温淬火+480 ℃回火热处理后,钢板具有合适比例的软相铁素体和硬相马氏体双相组织,这种组织在保证钢板具有较好力学性能的同时屈强比也降低到0.90左右。采用该工艺,简化了生产工艺流程,降低了生产成本,实现了低屈强比超高强EH690钢板的工业化大规模生产。     

热处理对高层建筑用钢组织与力学性能的影响

研究了奥氏体化温度对高层建筑用钢拉伸力学性能、-20℃冲击性能和显微组织的影响,分析了直接淬火+回火、一次淬火+回火和二次淬火+回火热处理这3种热处理工艺,并优化了试验钢的淬火+回火工艺。结果表明:试验钢在这3种热处理工艺下的抗拉强度、屈服强度、屈强比和-20℃冲击功都随着奥氏体化温度的升高呈现降低的趋势,采用一次淬火+回火或二次淬火+回火热处理可以显著降低试验钢的屈强比并提高冲击韧性,适宜的奥氏体化温度为900~1000℃;直接淬火+回火试样的金相组织为回火马氏体,一次淬火+回火和二次淬火+回火试样的金相组织都为回火马氏体+铁素体;同时,在马氏体板条界面和相界面处析出了尺寸不等的细小M23C6相。     

45Mn2V锯片钢相变规律及热处理工艺研究

针对当前锯片用钢油淬工艺污染空气、成本较高等缺点,开发了其水淬工艺。以实际工业生产的15.3 mm厚45Mn2V锯片用钢板为研究对象,结合热模拟试验,对试验钢相变过程进行了研究。同时,结合实验室模拟和工业水淬试验,并与工业油淬进行对比,研究了45Mn2V钢板水淬条件下组织和性能变化。结果表明:采用w(C)=0.43%~0.46%、w(Mn)=1.45%~1.60%、w(V)=0.040%~0.055% 的化学成分设计,热模拟条件下45Mn2V 钢Ac₁=728 ℃、Ac₃=774 ℃、Ar₃=685 ℃、Ar₁=633 ℃,Ms=272 ℃。当冷速不大于3 ℃/s时,试验钢板组织类型为先析铁素体+珠光体;随着冷速的增加,先析铁素体含量减少,珠光体片层间距逐渐变小,向索氏体及屈氏体组织转变;冷速不小于30 ℃/s时,基本得到全马氏体组织。随水淬温度由770 ℃提升至850 ℃,钢板硬度由55.4HRC增加至63.8HRC;回火后钢板硬度变化趋势与淬火态类似,硬度为25.4HRC~-29.3HRC;不同淬火温度下,钢板20 ℃冲击功均在30 J以下;随着淬火温度的升高,钢板冲击韧性逐渐降低;不同温度淬火并经580 ℃回火后,钢板冲击韧性大幅提高。工业生产表明:采用820 ℃水淬+580 ℃回火工艺与850 ℃油淬+550 ℃回火处理的钢板,组织均为回火索氏体,但前者残余奥氏体含量略微增加;力学性能方面,前者强度和硬度略微降低,但冲击韧性更加优异。     

高强高韧钢Q960E的生产工艺

采用中低碳微量添加Nb、V、Cr、Mo、Cu、Ni等合金元素成分设计思路,通过对Q960E钢板相变点、静态CCT曲线测定,详细研究钢板淬火后经不同回火工艺的微观组织和力学性能。结果表明:当冷速为0.1～1 ℃/s时,组织主要为铁素体+粒状贝氏体,随冷却速度增加,铁素体转变受到抑制,逐渐向贝氏体和马氏体转变,当冷速大于10 ℃/s时,组织全部为马氏体。淬火钢板经150、180、210 ℃回火后,随回火温度升高,强度不断下降,塑性增加,韧性呈先升后降,180 ℃回火时综合性能最佳匹配,屈服强度1050 MPa、抗拉强度1140 MPa、断后伸长率11.0%、-40 ℃KV₂单值60 J以上。     

热处理工艺对高强韧耐磨铸钢组织和性能的影响

研究了淬火温度及回火温度对高强韧耐磨铸钢组织和性能的影响.结果表明:淬火温度低于930 ℃时,材料的硬度随淬火温度的升高而增大;高于930 ℃时,硬度降低,在930 ℃出现硬度峰值;冲击韧度随淬火加热温度的升高先降低后增大.随着回火温度的升高,材料的硬度缓慢降低,而冲击韧度值升高.高强韧耐磨铸钢经930 ℃×2 h淬火(油淬)+240 ℃×2 h回火+240 ℃×2 h回火后,具有较高的强韧性,硬度≥54 HRC,冲击韧度≥43 J/cm~2,组织为回火马氏体+少量的残留奥氏体,试样冲击断口为准解理断裂.     

超级13Cr钢软化工艺研究

研究了超级13Cr钢的软化处理工艺,其中包括退火、高温回火和调质处理。采用全自动相变仪Formastor-F II测定了钢的临界点。结果表明,钢的临界点为Ac1670℃,Ac3760℃,Ms 210℃,Mf160℃。由于该超级13Cr钢从奥氏体化温度冷却的过程中不存在珠光体转变而仅发生马氏体转变,所以退火后硬度高于330 HB。此外,高温回火后的硬度也高于300 HB,只有调质处理的材料硬度低于280 HB,符合机加工要求。     

Nb微合金化对Cr-Ni-Mo-V系高强钢组织及力学性能的影响

对含Nb与不含Nb的Cr-Ni-Mo-V系高强钢进行880℃×1 h淬火+300℃×3 h回火处理,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等技术分别对其微观组织和析出相进行观察分析。结果表明,添加了0.035%Nb的试验钢组织得到细化,马氏体板条块尺寸从3.1μm下降至2.9μm,且Nb的添加使得MC型析出相的含量增加,析出相尺寸分布得到优化,尺寸在18～200 nm的析出相含量明显增加。由于析出相含量的增加,固溶C含量有所下降,加之含Nb试验钢中的原始C含量稍低,导致含Nb钢的强度稍有下降,但仍达到2000 MPa水平。而马氏体组织的细化及析出相尺寸分布的优化使含Nb试验钢韧性明显提升,室温和-40℃低温冲击吸收能量(KU₂)均提高至44 J。     

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。     

淬火温度对ZG25MnCrNiMo钢组织与性能的影响

通过光学显微镜(OM)、拉伸试验机、冲击试验机等研究了不同温度淬火对ZG25MnCrNiMo钢组织及性能的影响。结果表明:淬火态ZG25MnCrNiMo钢组织为板条马氏体。在840~930 ℃温度区间,随着淬火温度的升高,组织中板条马氏体逐渐变细,930 ℃淬火试验钢板条最为细小。ZG25MnCrNiMo钢经840~930 ℃淬火后,进行600 ℃回火,随着淬火温度的升高,试验钢抗拉强度先升高后降低,伸长率和低温冲击吸收能量先降低后升高。930 ℃淬火试验钢抗拉强度最大,为992 MPa。840 ℃淬火试验钢伸长率和－40 ℃低温冲击吸收能量最大,分别为17.1%和78 J。     

淬火工艺对含Ni中锰钢组织和性能的影响

通过扫描电镜观察、拉伸及低温冲击试验,研究了不同淬火工艺对含1%(质量分数)Ni的中锰钢组织和性能的影响。结果表明,随着淬火温度升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度先增大后减小,随后再逐渐增大,低温冲击吸收能量具有相同变化趋势;中锰钢的最优调质工艺为900 ℃淬火后于600 ℃回火,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别能达到560 MPa、640 MPa及21.8%,-50 ℃ 冲击吸收能量达到270 J,获得了良好的综合力学性能。调质态试验钢在不同淬火温度下均获得了铁素体和回火马氏体组织,随着淬火温度升高,马氏体比例增加,晶粒尺寸逐渐减小。     

40Cr钢的强烈淬火+回火处理

采用CaCl₂水溶液对40Cr钢进行强烈淬火并高温回火,利用光学显微镜、扫描电镜、硬度计、冲击及拉伸试验机等,表征了显微组织、力学性能及断口形貌,并与常规调质工艺(油淬)进行了对比。结果表明,40Cr钢采用CaCl₂淬火介质进行强烈淬火+高温回火与常规调质处理相比,可获得细小均匀的回火索氏体组织;经强烈淬火+回火处理后,与常规调质相比,硬度提高8%～18%,强度提高3%～5%,冲击性能提高16%～30%,可满足其较高的服役性能要求。40Cr钢最优的调质工艺为850℃保温20 min后采用CaCl₂淬火介质进行强烈淬火,再经580℃回火120 min后空冷。