P110级石油套管淬火组织形态对残余应力的影响

以降低P110级石油套管淬火冷却过程中的热应力和组织应力为目的,提出了水淬+空冷和水淬+空冷+水淬两种冷却方式。利用逐层钻孔法测试了不同工艺下的残余应力,分析了淬火组织特征和残余应力对裂纹产生和扩展的影响。结果表明:直接淬火工艺的淬火组织为板条马氏体和孪晶马氏体共存,且孪晶马氏体的含量较多。水淬+空冷和水淬+空冷+水淬两种工艺的淬火组织为板条马氏体、下贝氏体和不同程度的残余奥氏体,水淬+空冷+水淬工艺中还有少量孪晶马氏体。水淬+空冷、水淬+空冷+水淬两种冷却方式和直接淬火工艺相比,钢管内的切向和轴向残余应力均减小,从而易减小钢管的变形,以及降低和缓解了钢管内微裂纹的产生和扩展趋势。     

TC17钛合金连续冷却转变曲线研究

以TC17钛合金为研究对象,采用高精度差分膨胀仪B?hr DIL805A/D获得了TC17钛合金在不同冷却速度下的膨胀曲线。利用导数法获得TC17钛合金在不同冷却速度下的转变开始点及结束点,建立了TC17钛合金的连续冷却转变曲线(CCT),并结合扫描电镜(SEM)、物相分析(XRD)和显微硬度分析,研究了在连续冷却过程中TC17钛合金组织演变及力学性能。结果表明:在低的冷却速度下TC17钛合金的显微组织为α+β片层组织。当冷却速度小于0.50℃·s~(-1)时,获得全部的片状α相和β相组织,当冷却速度为0.35～3.00℃·s~(-1)时在合金中观察到α+β针状结构及未转变的亚稳β相。当冷却速度为3.50℃·s~(-1)时,合金仅由单一亚稳β相组成。故3.50℃·s~(-1)被认为是合金在连续冷却条件下临界冷却速度。随着冷却速度的增加TC17钛合金的显微硬度呈先增后减的趋势,在冷却速度为0.50℃·s~(-1)时,显微硬度达到最大为HV 436。最后利用Kissinger方程计算得出了加热过程中TC17钛合金β→α+β相变激活能为218.447 kJ·mol~(-1)。     

再次热处理对TC4-DT钛合金板材组织及性能的影响

经β退火后的TC4-DT钛合金板材,其强度未达到AMS 4905标准要求。为此,在β单相区和α+β两相区分别又进行了固溶(冷却方式分别为空冷和水冷)加时效处理。观察了经不同工艺热处理后板材的显微组织,并对其室温拉伸性能、断裂韧性进行了测试分析。结果表明,再次热处理后板材组织未发生明显改变。与空冷态相比,水冷后的次生α更细小。与原始β退火相比,水冷后板材的拉伸强度、屈服强度增加约70 MPa,同时断裂韧性略有减小,延伸率略降至8.5%。经再次热处理后,板材的强度和断裂韧性均达到标准要求。     

热处理冷却方式对TiH_2粉末冶金TC4组织及硬度的影响

通过对TiH_2粉末冶金方法制备的TC4合金进行热处理,研究不同热处理后冷却方式对TC4合金组织及硬度的影响。结果表明,固溶处理和时效处理均能提高合金的致密度,且固溶处理的冷却方式能显著影响TC4合金中α相和β相的比例,从而导致显微组织形态的变化,其中空冷的试样中再结晶生成细小的等轴状组织,平均晶粒直径最小;固溶处理能显著增加合金的硬度。     

固溶冷却速度对短时高温钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶冷却方式对一种新型短时高温钛合金热轧板材显微组织及力学性能的影响。结果表明,合金经近β区高温固溶及不同方式冷却后产生不同的相产物,空冷后的相产物为α+β相,油冷和水冷后的相产物均为α′+α″相。随着冷却速度的提高,合金强度提高而塑性降低。钛合金固溶处理后采用油冷方式可获得较好的综合力学性能,室温抗拉强度1 150 MPa,延伸率8%。     

TC11合金在不同热处理条件下的显微组织分析

运用金相显微镜对TC11合金试样在不同热处理条件下进行了显微组织观测 ,并对其结果进行了分析。经过不同热处理后得到的TC11合金的显微组织有明显差异。 95 0℃加热保温 1h空冷 ,再加热到 5 5 0℃保温 4h空冷 ,得到的显微组织为少量块状的α相、β相及细小的α相 ;经 95 0℃加热保温 1h后油冷 ,再加热到 5 5 0℃保温 4h空冷 ,得到的显微组织为细针状的α相和 β相。     

TB6钛合金等温锻后热处理工艺研究

采用等温锻压机对TB6钛合金方棒进行等温锻造,锻造完成后对锻件进行水淬和空冷2种不同方式的冷却,再对水淬的锻件进行时效处理,空冷的锻件进行固溶+时效处理。研究了等温锻后热处理工艺对TB6钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,等温锻后水淬,α相尺寸较小,等温锻后空冷,α相尺寸较大;水淬后β基体上无感生α相,空冷后β基体上有感生α相形成;水淬+时效后析出的次生α相比空冷再经固溶+时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金经等温锻后水淬+时效处理,其强度和塑性与等温锻后空冷至室温再进行固溶+时效的水平相当,且平面应变断裂韧度更高。     

不同热处理工艺下TC4-DT钛合金的显微组织及力学性能

研究了几种热处理制度对TC4-DT钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明:等轴或双态组织具有好的拉伸性能,片层组织能够有效提高材料的断裂韧性;控制单相区固溶的冷却速度以及第二重热处理的温度和冷却速度,可以获得不同尺寸的片层组织;单相区固溶后空冷,再经两相区第二重热处理,空冷的组织中含有粗的初生α片层和细小的次生α片层,炉冷的组织中α片层变厚,单相区固溶后水冷得到马氏体组织,在两相区热处理保温时,马氏体组织直接分解成粗的α片层。采用1 015℃/1 h/AC+955℃/1.5 h/AC+550℃/6 h/AC多重热处理,可以获得粗细相间的片层组织,具有更好的强度-塑性-断裂韧性的综合匹配。     

热处理工艺对Ti60合金持久性能的影响

将α+β两相区变形的Ti60合金锻件分别在950、995、1015℃进行固溶处理,研究了固溶温度和冷却方式对Ti60合金微观组织及持久性能的影响。结果表明:Ti60合金的显微组织和持久性能受固溶温度和冷却方式的双重影响。950℃固溶处理,冷却方式对合金组织的影响较小,空冷试样的持久性能略低于油冷试样。995℃和1015℃固溶处理,随温度的升高组织中的初生α相含量降低,空冷组织中的初生α相尺寸略大于油冷组织;在实验温度范围内,Ti60合金的持久性能随固溶温度的升高而升高,且在相同固溶温度下,空冷试样在600℃、340 MPa下的持久寿命明显高于油冷试样。次生α相的含量和α板条/α集束的尺寸是影响Ti60合金持久寿命的重要因素,合金的持久寿命与二者成正相关。     

钛合金等温锻后冷却方式对组织和力学性能的影响

本文通过等温锻压机对TB6钛合金进行等温锻造,锻造完成后锻坯采取水淬和空冷不同的冷却方式,冷却完成后水淬的锻坯进行时效处理,空冷的锻坯进行固溶时效处理。研究TB6钛合金等温锻后不同的固溶时效制度对钛合金组织和力学性能的影响。结果表明,TB6钛合金等温锻后水淬的α相尺寸小于等温锻后空冷的α相尺寸,水淬的钛合金β基体上无感生α相,空冷的钛合金β基体上有感生α相形成。水淬的钛合金经时效后析出的次生α相比空冷的钛合金经固溶时效后析出的次生α相更加混乱。TB6钛合金等温锻后水淬经时效的强度和塑性与等温锻后空冷经固溶时效的水平相当,但断裂韧度前者高于后者。     

超低间隙TC4-DT钛合金厚板显微组织与力学性能研究

研究了固溶+时效处理对超低间隙TC4-DT钛合金厚板显微组织和力学性能的影响。结果表明,固溶温度会显著影响TC4-DT钛合金厚板组织中初生α相和次生α相的含量及尺寸,提高固溶温度可以适当提高板材的强度及断裂韧度。固溶处理冷却速率较快时(水冷和空冷),会析出细针状和板条状的片层组织,主要提高板材的断裂韧度。当固溶温度为945℃,且经水冷或空冷后可以获得强度-塑性-韧性匹配良好的TC4-DT钛合金厚板。     

淬火工艺对塑料模具用钢40Cr组织及性能的影响

研究了不同淬火温度、不同淬火介质对塑料模具用钢40Cr组织及力学性能的影响.结果 表明:40Cr钢经水淬后得到组织均为马氏体.随淬火温度的升高,粗针状的马氏体束增多,可降低钢的强度、硬度及韧性;油淬后得到组织均为马氏体+贝氏体+少量铁素体,随着淬火温度的提高,原始奥氏体晶粒长大,马氏体组织含量增多,但获得较粗大的马氏体组织,贝氏体含量逐渐减少;不同淬火温度下,水冷试样硬度均高于油冷试样;水淬试样回火后由于细晶强化作用,使强度、硬度及冲击韧性均高于油淬.840℃水淬试样经过600℃回火可获得最佳综合力学性能.     

固溶制度对Ti60合金轧棒组织和性能的影响

在α+β两相区研究了固溶温度、冷却方式对Ti60合金轧制棒材组织和力学性能的影响。结果表明，随着固溶温度的升高，组织中等轴α相含量减少，板条状α相消失，次生α相含量增加；试样的拉伸强度略有增加，塑性变化不明显。随着冷却速率的降低，片状α的厚度，α集束的尺寸以及晶界α的厚度增加；试样的室温拉伸强度及550℃高温强度均降低。试样最优热处理制度为1010℃保温2h，空冷+700℃保温2h，空冷。     

逐层钻孔法测量P110级石油套管淬火残余应力分析

利用逐层钻孔法测试了直接淬火和水淬+空冷+水淬2种冷却工艺下的残余应力,分析了2种工艺下残余应力对裂纹产生和扩展的影响。结果表明:直接淬火工艺下,切向残余拉应力为229~281 MPa,轴向残余拉应力为191~237 MPa;水淬+空冷+水淬工艺下,切向残余应力为压应力,范围为-422~-185 MPa,轴向残余应力为拉应力,范围为90~190 MPa。与直接淬火工艺相比,优化冷却工艺使钢管切向应力变为压应力,轴向残余应力仍为拉应力但数值上减小,随孔深增加,轴向应力减小幅度趋于平缓,进而降低和缓解了钢管内微裂纹产生和扩展趋势。     

Mn2钢低温韧性变化规律研究

对Mn2钢在不同热处理工艺、不同试验温度和不同试样状态下的冲击韧性进行了详细的分析,结果表明:CM690钢在900℃保温90 min水冷淬火,600℃保温90 min水冷回火,在保证钢材的强度满足要求的情况下,可获得良好的韧性;淬火水温超过30℃时,因钢的淬透能力下降,会强烈地降低钢的强度和韧性;钢中加入0.015%~0.025%的Ti,提高冲击韧性值35~40 J;对于CM490钢,若轧后空冷或堆冷,由于冷却速度较低,会获得铁素体+珠光体+贝氏体的混合组织,不利于提高钢材的韧性,而正火后其组织为铁素体+贝氏体,其冲击值比前两种状态高3~5倍。     

钛合金TB2热轧棒材组织与性能的试验研究

研究了TB2合金热轧棒材分别在β单相区和α β两相区温度固溶，然后经不同时效处理后，其力学性能和显微组织的变化。试验研究发现。TB2轧棒热加工状态的综合力学性能较固溶处理后优良；经710℃／30min AC固溶，然后520℃／8h时效处理的试样，综合力学性能最好；相同固溶温度并时效处理，空冷试样较水淬试样性能优良；热轧态合金显微组织主要为β组织，固溶时效后为α β两相组织；热轧态拉伸试样断口呈韧窝状塑性断口，时效后拉伸试样断口为以脆性为主的韧脆混合断口。     

冷却速度对TB17合金组织及硬度的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和维氏硬度计,开展了新型超高强度TB17钛合金在β单相区固溶处理后,1~10℃·min~(-1)冷却速度对合金显微组织和显微硬度影响规律的研究。结果表明:TB17钛合金冷却过程中发生了β→α+β转变,当冷却速度为1和3℃·min~(-1)时,组织为典型的片层组织。当冷却速度增加到10℃·min~(-1)时,α相的析出量明显减少,沿着晶界析出大量相互平行的针状α相,晶内存在少量的相互交叉的针状α相。并且随着冷却速度从1℃·min~(-1)增加到10℃·min~(-1),α相析出量、α片层厚度、晶界α厚度均减小。其中,α相析出量由48%减少到5%,α片层平均厚度由0.7μm减小到0.05μm,晶界α平均厚度由1.9μm减小到0.5μm。冷却速度对TB17钛合金显微硬度具有重要影响,在1~5℃·min~(-1)冷却速度下,显微硬度随着冷却速度的增加逐渐升高;在5~10℃·min~(-1)冷却速度下,显微硬度随着冷却速度的增加逐渐降低。     

固溶时效对TC19钛合金棒材组织及性能的影响

对TC19钛合金棒材进行固溶时效热处理,利用SEM及力学性能测试研究固溶温度、时效温度对其组织及室温力学性能的影响,并对不同固溶冷却方式及时效时间下的组织和力学性能差异进行对比研究。结果表明:固溶处理后棒材组织为初生α相和亚稳态β相基;再经时效处理后组织转变为分布在β相基体间的条状初生α及弥散在β相中的细小α析出相。当时效温度一定时,随固溶温度的升高,强度增加,塑性下降;当固溶温度一定时,随时效温度的升高,强度先略微升高后降低,塑性升高;固溶后冷却速度较快及延长时效处理时间时,试样均呈现强度升高,塑性下降的规律。热处理工艺为860℃/1 h,空冷+570℃/4 h,空冷时,棒材强塑性匹配最佳。     

冷速对等温锻造TC25钛合金盘件显微组织和性能的影响

研究了TC25钛合金盘件在β相区等温锻造后,不同的冷却速率对显微组织和力学性能的影响。结果表明,锻后空冷得到粗大的片状组织,并有大块的α相出现;锻后水冷可以获得细小、相互交织的网篮组织,未出现明显的块状α相。与空冷相比,β锻造后水冷的盘件室温强度、热暴露后的室温强度以及500℃和550℃的高温强度均有明显提高,塑性基本保持不变或有所提高。可见,TC25钛合金β锻造后水冷是改善强度和塑性的有效方法。     

钛锆二元合金过冷β相的形成与转变

以海绵钛和海绵锆为原材料通过水冷铜模电弧熔炼制备出含20%~70%Zr(质量分数)的钛锆二元合金,采用X射线衍射(XRD)、显微组织观察和差示扫描量热法(DSC)表征了热处理前后合金相组成及相转变规律。本文采用了两种热处理方法:一方面把Ti-60Zr加热到α/β转变临界温度以上(1000℃)等温后缓慢冷却至室温;另一方面研究了Ti-60Zr在α/β转变临界温度以下进行300和400℃等温热处理获得单相α相的情况。结果表明:在水冷铜模电弧熔炼获得的钛锆合金试样中除Ti-20Zr为α相以外,其他成分的合金均由α+β两相组成,其中Ti-60Zr几乎全部为β相;显微组织观察得出α型钛锆合金为针状结构,β型钛锆合金为等轴晶。平衡相图中α+β两相区的宽度直接影响过冷β相的形成能力,在同样的冷却速率下,两相区越窄的合金成分在冷却过程中越容易形成过冷β相。以10℃·min-1升温速率从室温升温至1000℃等温2 h后以5℃·min-1的冷却速率降至室温和以10℃·min-1升温速率从室温升温至400℃等温2 h后炉冷至室温两种热处理方法,均能实现Ti-60Zr合金过冷β相向α相的完全转变。