第二相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压板材冲击韧性的影响

通过固溶处理和时效处理，获得了具有不同第二相特征的样品。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、硬度测试和冲击韧性测试等方法，研究了第二相对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金挤压板材冲击韧性的影响，结果表明：挤压板材中存在大量微米级动态析出相，经固溶处理可基本消除；时效处理对挤压态样品的冲击韧性无明显影响，挤压态、欠时效态和峰时效态样品的冲击韧性相差不大，冲击韧性值在4.2～4.7 J·cm^-2范围内波动，微米级动态析出相是影响合金冲击韧性的主要因素；时效处理对固溶态试样的冲击韧性具有显著的影响，固溶态试样的冲击韧性值最高(14.3 J·cm^-2)，随着时效时间的延长，冲击韧性急剧降低，峰时效状态下，合金的冲击韧性值为4.9 J·cm^-2，微米级动态析出相的溶解是固溶态合金冲击韧性提升的主要因素，纳米级时效析出相则是使固溶-时效处理试样冲击韧性降低的主要因素。     

低温固体渗硼剂的研究

本文研究了低温固体渗硼剂的选择和工艺因素（温度、时间等）对渗硼过程的影响，通过多种供硼剂、活化剂和填充剂组成的渗硼剂的对比试验，选择，得到了两种廉价实用的渗剂配方。将这两种配方用于20钢、3Cr2W8V模具钢和铸铁，经700℃×4h渗硼处理，三种材料的显微硬度可达到Hv_(0.05)15800～20730mpa，渗层厚度为10～30um，渗层为均匀致密的FeB＋Fe_2B双相层硼化物。     

电流密度对TC4钛合金表面熔盐电解渗硼的影响

以TC4钛合金为基体进行熔盐电解渗硼,利用辉光放电光谱仪(GDOES)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计研究电流密度对渗硼层厚度、成分、组织、相结构及硬度的影响。结果表明:电流密度在50~90 m A/cm2时,渗硼层晶粒随电流密度的增加由粗大变得细小,渗硼层厚度先增大后减小,电流密度为60 m A/cm2时渗硼层厚度最大。渗硼层不含Al,而V则易固溶于硼化物中。渗硼层主要由Ti B和Ti B2组成,在(111)晶面择优生长。渗硼层的显微硬度相对基体硬度提高了5倍。     

纯铌表面渗碳层的结构与摩擦磨损性能

采用真空渗碳技术对纯铌进行表面渗碳处理，通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分析渗碳层的微观形貌、元素分布和物相结构，通过表面划痕、纳米压痕和摩擦磨损实验评价渗碳层与基体的结合强度、硬度和耐磨性能。结果表明：纯铌经1 400℃渗碳12 h后的渗层厚度约为37.8μm,由内、外两层组成，外层全部为NbC相，内层包含NbC和Nb₂C两种物相，致密均匀，没有孔洞和裂纹，与基体结合性能良好。通过渗碳极大地提高了纯铌基体的硬度和弹性模量，表面纳米硬度从1.8 GPa提高到23.5 GPa。与纯铌相比，与Si₃N₄摩擦副配对摩擦过程中渗碳层的摩擦系数从1.03降至0.62,比磨损率由21.6×10^-5 mm³/(N·m)降至1.12×10^-5 mm³/(N·m),耐磨性得到提高。纯铌表面出现严重的磨损，磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损，而渗碳后的材料由于硬质相NbC的存在，仅发生轻微磨损，磨损机制为磨粒磨损。     

高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1396MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_U2为57J,HB硬度值402;试验钢经870～930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_U2≥80 J,HB硬度值375～395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57J提高到80J以上,提高40%～56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4h后空冷。     

时效处理对城市轨道交通铜基受电弓滑板组织与性能的影响

采用粉末冶金法制备铜基受电弓滑板材料,在830℃下固溶2 h后水淬,然后在450~600℃下进行1~4 h时效处理。通过对不同时效温度和时间下材料的硬度、电阻率、冲击韧性和抗拉强度等性能的测试,以及微观组织与物相组成的观察与分析,研究铜基受电弓滑板材料的时效处理行为。结果表明:随时效时间延长,铜基滑板材料的硬度、冲击韧性和抗拉强度都先升高后降低,电阻率先下降然后略有升高;随时效温度升高,材料的各项性能均先提高后下降。时效处理前后材料断裂均以塑性断裂的方式进行,时效处理后拉伸断口韧窝更深,材料的冲击韧性更大。在500℃下时效3 h后,主要物相仍是铜和石墨,并产生纳米级的六方Cu_(10)Sn_3析出相,对基体产生强化作用,从而提高材料的各项性能,电阻率为0.147μ?·m,硬度HB为89,抗拉强度为355.68 MPa,冲击韧性为47.1 J/cm~2,可满足我国铜基受电弓滑板的使用要求。     

GCr15轴承钢表面渗硼层生长动力学与机械性能

对GCr15轴承钢表面渗硼层的生长动力学与机械性能进行了研究.采用固体渗硼的方法,在1123、1173、1223和1323 K温度条件下,分别保温处理2、4、6和8 h,进行渗硼层制备.采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计等对制备的渗硼层进行组织观察与性能分析,并通过试验数据对渗硼层的生长动力学特性进行了研究.研究结果表明:试样表面获得了均匀致密的渗硼层,渗硼层的相成分主要是FeB和Fe₂B;渗硼层的厚度随处理温度与保温时间的增加而增厚,变化范围为33.4~318.5 μm;渗硼层的表面硬度随处理温度及保温时间的增加而增大,主要是由于随着渗硼层厚度的增加,高硬度FeB相的含量上升,低硬度Fe₂B相的含量下降,表面硬度HV_0.1变化范围为1630~1950,与基体组织相比,提高了5~6倍;渗层截面硬度测试结果表明,渗层与基体之间有较宽的硬度梯度过渡;通过Arrhenius公式,对渗硼层的生长动力学方程进行了推导,可知B元素在GCr15轴承钢中的扩散激活能为188.595 kJ·mol-1,对推导的动力学方程进行了试验验证,结果表明最大误差仅4.93%,可有效的实现对渗层厚度的预测.      

高速钢磨屑直接还原铁冶炼新型模具钢W4Mo3Cr4VRE

在250kg感应炉,利用高速钢磨屑直接还原铁(海绵铁%:0.44C-4.62W-3.27Mo-2.2Cr-0.98V),配加一定含量高速钢车屑废钢(%:0.87C-3.50W-1.30Mo-1.50Cr-0.60V),冶炼成一种新型模具钢W4Mo3Cr4VRE(%:0.78～0.88C、3.50～4.50W、2.50～3.50Mo、3.80～4.40Cr、1.10～1.60V、0.15～0.25RE)再经电渣重熔。检验结果表明,电渣重熔后,该钢1180℃淬火+250℃2次回火,HRC硬度值≥60,冲击韧性≥49J/cm²;当1150℃或1180℃淬火+560℃2次回火时,其HRC硬度值达66。该实验结果证实了采用精选、还原烧结、电炉配料的冶炼工艺对磨屑的回收利用是可行的,生产的新型钢能满足耐火制品模具使用性能的要求。     

钛合金固相渗硼-稀土渗硼机理研究

表面强化处理可以大幅提升钛合金的耐磨性， 也有利于钛合金在高温环境中应用。 钛合金高温固相渗硼是 重要的表面强化方式， 添加稀土提高渗硼效率是重要技术手段。 为深入研究稀土的渗硼催化机制， 本文开展了 900~1050℃渗硼试验， 重点分析了渗硼剂在试验后的相组成变化。 结果表明， 稀土可通过与硼源、 氧发生化学反 应， 生成熔点较低的稀土硼酸盐。 本文对该硼酸盐发挥的作用进行了解释， 论述了稀土在渗硼反应过程中的作用。 经过渗硼的钛合金表面形成了 TiB/TiB2 双相渗层， 显微组织分析表明该渗层与基材结合紧密、 无孔洞缺陷。 本文 还对渗硼钛合金的拉伸性能、 表面摩擦系数、 维氏硬度、 高温洛氏硬度、 结合力等基础力学性能进行了测试， 结 果表明， 渗硼钛合金具有优良的综合力学性能。     

稀土La对35钢盐浴碳氮共渗涂层结构与性能的影响

在由氰酸盐(KCNO和NaCNO)与碳酸盐(K2CO3和Na2CO3)组成的盐浴中添加适量稀土La,对35钢材料进行盐浴碳氮共渗,对涂层的显微组织、涂层的厚度、显微硬度沿层深的分布以及涂层的耐磨性进行测试与分析,研究稀土La对35钢盐浴碳氮共渗的影响。结果表明:在盐浴中添加稀土La可显著提高碳氮共渗层的厚度和表面硬度;在温度为560℃、时间为2 h条件下进行盐浴碳氮共渗时,添加稀土La可增加化合物层的厚度,稀土添加量(质量分数)为5%时化合物层最厚;添加稀土还可提高涂层硬度,在575℃/2 h、添加5%稀土条件下盐浴碳氮共渗后,试样表层硬度HV0.01达到最大值835,且耐磨性显著提高,与常规盐浴碳氮共渗相比,质量磨损降低38.4%。     

淬火温度对80 mm调质690 MPa级低碳贝氏体高强钢板组织性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、力学性能测试,研究了830～930℃淬火+650℃回火对690 MPa高强钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:实验钢经两相区830℃淬火+650℃回火后的组织为板条状铁素体和回火索氏体,其屈服强度较低为679 MPa。淬火温度在完全奥氏体化相区为890～930℃时,随着淬火温度升高,材料强度下降,韧性降低。当在890℃淬火和650℃回火时,屈服强度为791 MPa,冲击功为150～171 J, 达到690 MPa E级钢性能要求。     

热处理工艺对22MnCrNiMo钢闪光焊缝耐蚀性能的影响

研究了880～960℃二次循环淬火,560～640℃ 20～40 min回火对R4s （22MnCrNiMo）级系泊链钢闪光焊缝区人工海水耐蚀性能的影响。结果表明,920℃2次淬火+600℃回火时,钢的焊缝腐蚀速率和腐蚀深度达到最低。确定出最佳淬火温度、回火温度和回火保温时间为920℃,600℃和30 min,腐蚀速度在30天时为0.030 g/（m²·h）,60天时为0.032 g/（m²·h）,90天时为0.43 g/（m²·h）     

Investigation on microstructure and properties of a combined precipitation hardening ultrahigh strength steel

The microstructure and properties of a combined precipitation hardening ultrahigh strength steel with nano-sized carbides and intermetallics were studied systematically.The results show that after tempering at 300℃lots ofε-carbides are precipitated in the martensite,the strength rises and the toughness falls slightly.After tempering at 430℃,much coarser cementite lamina are precipitated in martensitic laths,which causes the impact toughness falls to the minimum value.With temperature further increasing the cementites are dissolved and M₂C carbides,β-NiAl intermetallics and reverse austenite begin to precipitate.The tensile strength and yield strength achieve the peak value at 470℃,490℃respectively.The tested steel achieve a tensile strength of 2 120 MPa,a yield strength of 1 950 MPa and impact energy of 54 J/cm² after optimum tempering at 510℃.When tempering temperature is above 530℃the M₂C carbides and reverse austenite is coarsening.After tempering at 560℃the reverse austenite reaches the maximum volume fraction in present work.     

回火温度对Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢组织及强韧性的影响

摘要：矿山机械用耐磨钢构件服役环境恶劣而常常出现磨损失效，研究适用于复杂工况下的高耐磨钢成分、工艺与组织性能的关系，有利于提高耐磨构件的服役寿命并降低经济损失。利用SEM、TEM、洛氏硬度计、万能拉伸试验机及冲击试验机等，研究了160～400℃不同回火温度下Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢的组织形貌、强度硬度及-20℃冲击韧性的变化。结果表明，试验钢淬火态组织主要为板条马氏体，当回火温度为160℃时，马氏体板条依然清晰，但随回火温度升高到400℃，马氏体板条界渐渐消失，基体中出现大量片状或粒状渗碳体。EDS分析发现样品钢基体中含有纳米级Ti、Nb的碳氮化物。随回火温度升高，基体组织演变导致强化机制发生变化，回火温度为300℃，综合力学性能最佳，其抗拉强度为1500MPa，屈服强度1100MPa，伸长率为15.5%。随回火温度升高，-20℃冲击韧性由60J/cm2逐渐降低到36.3J/cm2。     

Microstructure and Abrasive Wear Behavior of Medium Carbon Low Alloy Martensitic Abrasion Resistant Steel

The effect of processing parameters such as hot rolling and heat treatment on microstructure and mechanical properties was investigated for a new 0.27mass% C and Ni,Mo-free low alloy martensitic abrasion resistant steel.The three-body impact abrasive wear behavior was also analyzed.The results showed that two-step controlled rolling besides quenching at 880℃and tempering at 170℃could result in optimal mechanical property:the Brinell hardness,tensile strength,elongation and-40 ℃impact toughness were 531,1 530 MPa,11.8% and 58J,respectively.The microstructure was of fine lath martensite with little retained austenite.Three-body impact abrasive wear results showed that wear mechanism was mainly of plastic deformation fatigue when the impact energy was 2J, and the relative wear resistance was 1.04times higher than that of the same grade compared steel under the same working condition.The optimal hardness and toughness match was the main reason of higher wear resistance.     

固溶温度对超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N 组织和性能的影响

试验和测试了900-1 300℃固溶处理时双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N的相组成、冲击能AKV和硬度(HRC)值。试验结果表明,在900-1 020℃固溶处理时,双相不锈钢中有16．97％-3．22％σ相析出,使钢的冲击能A_kv值从1 040-1 250℃处理的224～280 J降至3～44 J。该双相不锈钢的热加工温度应大于1 040℃,其最佳固溶处理温度为1 040～1 100℃。     

铸造高锰钢复合孕育的动力学效应和应用

采用V_渣+Ti+Zn复合孕育剂在炼钢炉和钢包中对高锰钢进行“二步法”处理,起到控制和改善碳化物的析出量和形态,净化钢液,净化晶界和细化晶粒的孕育效果。叙述了稀土复合变质效果,钢水成分、微合金化元素,孕育剂成分,界面扰动的动力学效应。应用表明,成分(%)为0.901.15C,11.514.0Mn,1.01.5Cr高锰钢经V_渣+Ti+Zn复合孕育处理后,铸态力学性能有显著改善:钢的抗拉强度、延伸率、冲击韧性分别由401MPa、3.7%和2.3J/cm²提高到491MPa、8.4%和23J/cm²。     

两种热作模具钢的高温摩擦磨损性能

采用高温摩擦磨损试验机研究了HTCS-130和DAC55两种热作模具钢在100~700℃范围内的耐磨性差异及磨损机制, 并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪等手段对表面相组成、磨损表面、截面形貌等进行分析. 结果表明: 两种钢的磨损率均在100~700℃范围内呈现先增后减的趋势; 其磨损机制表现为在100℃和300℃分别发生黏着磨损和黏着-轻微氧化磨损; 500℃时磨损机制转变为单一氧化磨损, 磨损表面氧化层由FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成, 亚表面发生轻微软化并出现塑性变形层; 700℃时磨损进入严重氧化磨损阶段, 氧化物数量急剧增多, 同时由于马氏体基体回复导致材料出现严重软化, 磨损表面形成连续的氧化层. HTCS-130钢优异的热稳定性能使得基体具有较高硬度和更窄的摩擦软化区, 能够更好地支撑氧化层, 从而在700℃下比DAC55钢更耐磨.      

限制淬透性GCr4轴承钢的组织和性能

试验研究了成分为:1.00%C、0.40%Cr、0.03%Mo、0.034%Al、10×10^-6[O]的GCr4轴承钢经感应穿透加热-表面淬火(840±10)℃+回火150～160℃后的组织和性能。结果表明,热处理后GCr4钢表面层由孪晶马氏体和位错马氏体组成,心部组织为屈氏体+索氏体。GCr4钢的淬透性(J60,3.0 mm)明显低于GCr15钢(1.01%C、1.52%Cr、11×10^-6[O])的淬透性(J60,4.5 mm);其感应加热淬火+回火的冲击韧性和断裂韧性KIC分别比(840±10)℃淬火+(150～160)℃回火的GCr15钢提高66%～104%和67%。GCr4钢接触疲劳寿命较GCr15钢提高12%～26%。     

稀土对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响

采用工业试验生产了稀土质量分数为0%、0.016 8%、0.028 5%和0.037 0%的HRB400E螺纹钢,使用DVN(Direct V-notched)冲击试样进行了低温冲击试验,以研究稀土含量对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响,并借助OM、SEM、EDS和全自动夹杂物分析仪表征了稀土处理前后螺纹钢的微观组织和夹杂物的形貌、化学成分和尺寸。结果表明,在-20、-40、-60 ℃ 3个试验温度下,试验钢的低温冲击韧性随稀土含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。其中,稀土质量分数为0.016 8%的试验钢低温冲击韧性最佳,-20 ℃时其冲击功为276 J,相比未添加稀土的试验钢提高了117%。未添加稀土时,试验钢中的夹杂物主要为MnS、MnO-SiO₂和Al₂O₃,添加0.016 8%稀土后试验钢中MnO-SiO₂和Al₂O₃的比例(数量)大幅降低,MnS的比例明显提高,并生成了小尺寸、形状相对规则的稀土复合夹杂物,从而阻碍裂纹的萌生与扩展,改善了试验钢的低温冲击韧性。然而,过量添加稀土会导致试验钢中稀土夹杂物的尺寸增大,大尺寸的稀土夹杂物促进裂纹扩展,对试验钢的低温冲击韧性具有不利影响。