轧制工艺对TC4中厚板组织和性能的影响

为制定和优化TC4钛合金中厚板轧制工艺,开发综合力学性能优异的TC4钛合金中厚板,某公司基于4 300 mm热轧厂装备特点开展了TC4钛合金中厚板轧制工业试验,研究了轧制温度、道次变形量对其显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:在(α+β)两相区,随着轧制温度降低,TC4钛合金中厚板的晶粒尺寸不断减小,强度、塑性和韧性不断增加;随着道次变形量降低,中厚板表层与心部的显微组织更加均匀,塑性和韧性显著提高。经过退火处理(850℃×2 h,AC)后,TC4钛合金中厚板的组织均匀性明显提高,实现了强度—塑性—韧性的良好匹配。     

耐磨钢厚度截面组织性能演变规律

利用OLYMPUS GX71光学显微镜、场发射扫描电镜Quanta450和JEM2100F型透射电镜等手段对60 mm厚淬火态以及淬火+回火态耐磨钢厚度截面组织性能演变规律进行了研究。结果表明,淬火态耐磨钢厚度截面呈表层硬度高、心部硬度低的梯度分布,回火后表层和心部呈现相反的变化趋势,心部/表面硬度比从70%升至93%,1/4处和心部冲击功降低。厚度截面组织和析出相的差异影响固溶强化和析出强化效果,是性能演变的本质原因,提高淬火冷却速度,改善淬火态厚度截面均匀性是提高性能均匀性和优化应用性能的根本方法。     

耐磨钢厚度截面组织性能演变规律

摘要：利用OLYMPUS GX71光学显微镜、场发射扫描电镜Quanta450和JEM2100F型透射电镜等手段对60mm厚淬火态以及淬火+回火态耐磨钢厚度截面组织性能演变规律进行了研究。结果表明，淬火态耐磨钢厚度截面呈表层硬度高、心部硬度低的梯度分布，回火后表层和心部呈现相反的变化趋势，心部/表面硬度比从70%升至93%，1/4处和心部冲击功降低。厚度截面组织和析出相的差异影响固溶强化和析出强化效果，是性能演变的本质原因，提高淬火冷却速度，改善淬火态厚度截面均匀性是提高性能均匀性和优化应用性能的根本方法。     

轴类零件半成品矫直开裂分析

对轴杆零件在精矫时出现表面横向开裂(或者断裂)的现象进行分析。结果表明:35CrMoA热轧圆钢下料经退火后在初矫时已使其表面产生横向裂纹,随后又进行了高温加热过程并强风冷却操作,故在裂纹旁形成高温氧化质点、脱碳过热及过烧现象,心部形成粗大贝氏体组织;在后续的表面感应淬火时,表层组织发生改变产生感应淬火层马氏体组织,心部组织不变;又经回火后,表面感应淬火层为回火马氏体组织,心部组织形态基本不变;然后裂纹在精矫时显露出来并导致开裂。     

热处理对航空用TC4钛合金薄板力学性能影响研究

研究了TC4钛合金薄板经普通退火、α+β两相区固溶加时效处理及β单相区固溶加普通退火处理后,显微组织与力学性能的关系。结果表明,普通退火处理对TC4钛合金板材显微组织的影响较小,α+β两相区固溶加时效处理后能够获得双态组织,而β单相区固溶加普通退火处理能获得粗大的魏氏组织;其中双态组织的TC4钛合金薄板表现出优异的拉伸性能,而魏氏组织的TC4钛合金薄板具有较低的疲劳裂纹扩展速率及较高的裂纹扩展阻力。     

厚规格35CrMo预硬型模具钢板的回火组织与硬度研究

通过扫描电镜的分析手段,研究了莱钢生产35CrMo预硬型模具钢板厚度方向显微组织对硬度分布的影响。结果表明:80mm厚度钢板经过900℃淬火和550~560℃回火后,钢板近表面硬度为HRC32~36,心部硬度超过HRC28,厚度方向硬度波动控制在HRC5以内;120mm厚度钢板经过920℃淬火和570℃回火后,钢板近表面硬度为HRC32~34,心部硬度下降到HRC28~30。回火态钢板表面硬度下降幅度大于心部硬度的下降幅度,钢板近表面处组织中的回火马氏体呈板条状,原始奥氏体被晶界不同取向的板条马氏体分割细化,组织中碳化物呈短棒状,数量相对较少;板厚1/2处组织为回火贝氏体和数量较多的碳化物。随着钢板厚度增加和回火温度升高,显微组织中回火马氏体体积分数逐渐减少,回火贝氏体体积分数逐渐增多,组织中的碳化物析出量逐渐增加,聚集长大趋势明显。     

喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响

主要研究TC11钛合金喷丸前后高周疲劳性能的改变情况,并对比研究了喷丸前后宏微观影响因素的变化。在疲劳试验前后采用X射线应力衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、超微小显微硬度计等分析研究了喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响,并结合升降法和成组实验法测试喷丸前后两种不同表面状态下TC11钛合金的高周疲劳性能,拟合成两种不同表面状态下的疲劳S-N曲线。疲劳试验结果表明喷丸后在表层形成明显的残余压应力场和喷丸硬化现象,将裂纹萌生驱赶至次表面,显著提高了TC11疲劳强度和寿命。经喷丸后TC11钛合金试样疲劳强度极限达到616.5 MPa,而未喷丸试样疲劳强度极限仅为448 MPa,与之相比喷丸后疲劳强度极限增加了168.5MPa,提升幅度达37.6%。喷丸不仅使得试样表面完整性更为良好,减少了表面应力集中区,还使得表层组织中α相分布的致密度增加。喷丸硬化致使表层显微硬度值发生变化,形成一个深度有近260μm的梯度分布层,表面硬度达到HV433,较未喷丸相比也有近HV50的提升。喷丸后疲劳源深度达到258μm,较未喷丸试样的38μm相比增加达220μm。     

热处理对3D打印TC4钛合金组织与力学性能的影响

采用等离子弧熔丝增材方式3D打印成形TC4钛合金结构件,研究了不同温度固溶时效热处理条件下TC4钛合金组织与力学性能的变化规律。结果表明,3D打印TC4钛合金沉积态宏观组织形貌由穿越多个沉积层的β柱状晶组成,β晶内组织为大量网篮组织和少量魏氏组织。当固溶温度达到或超过920℃时,TC4钛合金微观组织由网篮组织逐渐转变为针状组织,抗拉强度和显微硬度呈现增高趋势,延伸率较沉积态略有下降。3D打印TC4钛合金的最佳固溶时效处理工艺为960℃×60 min/WC+490℃×120 min/FC,经该工艺处理后3D打印TC4钛合金的力学性能指标接近于轧制态。     

激光沉积TC4/TC11梯度复合结构各梯度层性能研究

采用激光沉积制造技术制备具有3层梯度层的TC4/TC11双钛合金梯度复合结构,研究了TC11含量对各梯度层组织与性能的影响,利用O-LYMPUS光学显微镜(OM)、HVS-1000A型显微硬度计、HT-1000型摩擦磨损试验机、MTS-810疲劳试验机对各梯度层进行微观组织观察、显微硬度测试、室温耐磨性能以及疲劳性能分析。结果表明,各梯度层的显微组织均为典型的网篮组织,粗大的α片层逐渐减少,针状α片层逐渐增多,使梯度材料逐渐均匀地从TC4侧过渡到TC11侧;细小的显微组织不易发生位错滑移,各梯度层随着TC11含量的增加,硬度、耐磨性能和疲劳性能不断提高。25%TC4层的性能最好,其硬度和摩擦系数分别为HV 542,0.42,相对100%TC4层的硬度提高了9.7%、摩擦系数降低了30%,磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,25%TC4层在最大应力550和800 MPa下的中值疲劳寿命最高,相对75%TC4层分别提高了21.2%,46.6%。本研究为获得性能较佳的TC4/TC11梯度结构提供参考依据。     

热处理对TC18钛合金大块富α相区的影响

对含亮斑缺陷的TC18钛合金棒材试样通过EDS能谱及光学显微镜分析缺陷的相组成、尺寸及组织形貌,并利用显微硬度仪进一步分析热处理对缺陷区及正常区显微硬度的影响。EDS能谱及金相分析表明,亮斑为α相富集区,并有一定宽度的过渡区。经1 150℃×2 h/WQ均匀化热处理后,亮斑面积明显减小,亮斑区与过渡区的边界被弱化。进一步经840℃×1 h/FC至720℃×1 h/AC+590℃×4 h/AC常规热处理后,过渡区组织与正常区组织无明显差别,亮斑区α相含量比正常区域稍有增加,组织形貌均为网篮组织。硬度分析表明,1 150℃β相区固溶+常规固溶加时效处理后缺陷区与正常区的硬度差别很小,这表明通过β相区高温固溶预处理可以改善TC18钛合金中的微观偏析。