真空熔覆碳化钨/钴基合金复合涂层抗疲劳性能的研究

在45钢试样表面采用真空熔覆法制得碳化钨/钴基合金复合涂层,按照45钢热处理工艺对复合涂层进行正火处理,并借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪等先进的测试手段对复合涂层的组织结构和表面形貌进行观察分析.应用疲劳试验机对不同碳化钨含量的复合涂层进行弯曲疲劳试验.结果表明:复合涂层在正火处理后的弯曲疲劳强度大大提高,比熔覆状态合金涂层高150～200MPa;在高周疲劳时比正火45钢的疲劳强度高80MPa左右;正火处理后,含15%(质量分数)WC的复合涂层的弯曲疲劳强度最大;复合涂层的疲劳强度除与硬度相关外,还与复合涂层和45钢基体的界面结合强度、涂层内部缺陷等因素有关.     

真空熔覆碳化钨僭基合金复合涂层抗疲劳性能的研究

在45钢试样表面采用真空熔覆法制得碳化钨／钴基合金复合涂层，按照45钢热处理工艺对复合涂层进行正火处理，并借助扫描电子显微镜、x射线衍射仪等先进的测试手段对复合涂层的组织结构和表面形貌进行观察分析。应用疲劳试验机对不同碳化钨含量的复合涂层进行弯曲疲劳试验。结果表明：复合涂层在正火处理后的弯曲疲劳强度大大提高，比熔覆状态合金涂层高150～200MPa；在高周疲劳时比正火45钢的疲劳强度高80MPa左右；正火处理后，含15％（质量分数）WC的复合涂层的弯曲疲劳强度最大；复合涂层的疲劳强度除与硬度相关外，还与复合涂层和45钢基体的界面结合强度、涂层内部缺陷等因素有关。     

转向节用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能

 利用旋转弯曲疲劳试验方法对比研究了新开发的两种转向节用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能。结果表明, 两种不同碳含量的贝氏体型非调质钢具有细小均匀的贝氏体铁素体+M-A岛组成的粒状贝氏体组织;两者具有相当的强度水平和疲劳性能,但其疲劳性能低于同等强度水平的调质钢。与锻态相比,正火处理后,试验料的抗拉强度和疲劳强度均有一定程度的降低,但屈强比和疲劳极限比明显提高。对疲劳断口的分析表明,试验料的疲劳裂纹均起源于表面基体,疲劳裂纹以准解理机制扩展。裂纹扩展速率试验表明,含碳量较低的试验料的疲劳裂纹扩展速率da/dN明显低于含碳量较高的试验料。     

板条组织Ti-22Al-25Nb合金高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织Ti-22Al-25Nb合金在650℃和700℃下的高周疲劳行为,采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限。当应力比R=-1,循环周次Nf=107次时,650℃和700℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。由于不同阶段的高周疲劳裂纹在高温条件下暴露的时间不同导致试样断口表面的氧化产物不同,从而使得高温高周疲劳试样的断口上呈现出不同颜色的区域。通过颜色的变化发现疲劳裂纹既可萌生于试样表面,也可萌生于次表面,并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外,研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变,形成组织中的不均匀区域,促使疲劳裂纹在此优先形核。     

硬度和组织对碳素钢耐磨性的影响

选择工业纯铁和三种碳素钢(20~#、65Mn、T8A)的不同热处理状态进行了销-盘式磨料磨损试验和球磨试验,结结表明:纯铁和碳素钢的正火组织试样,其耐磨性与磨后表面硬度成线性关系,但经热处理后的试样则不符合线性关系。低碳钢板条马氏体耐磨性较高,高碳钢以下贝氏体耐磨性为好。在球磨条件下试样的加工硬化对耐磨性没什么影响。     

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。     

正火对EH36级船板钢低温时效冲击性能的影响

针对韶钢热轧宽板厂生产的60 mm厚EH36级船板钢,分别取正火前后的试样进行时效冲击试验.试验结果表明,正火后的EH36级船板钢,从表面至心部组织一致,晶粒细小且均匀分布,-40℃时效冲击合格,低温时效性能得到了显著提高.对正火处理后的EH36级船板钢的间隙原子C、N的分布、位错的变化及组织演化对时效性能的影响进行了初步的分析和讨论.分析结果表明,正火后铁素体中C、N原子的过饱和度下降,以及位错形态的变化、位错密度的降低是导致时效冲击性能提高的主要原因.     

红外热像技术快速确定0.45C钢疲劳极限的试验方法

分析了材料疲劳过程的能量耗散-热耗散,并用红外热像仪研究了高频疲劳试验机疲劳试验过程具有颈缩部分的0.45C钢表面温度变化,快速确定0.45C钢疲劳极限.结果表明,红外热像法确定的正火0.45C钢的疲劳极限为219 MPa,与理论计算法得出的该钢疲劳极限相一致.该试验方法具有非接触、便捷、低成本等优点.     

-70 ℃超低温环境用钢09MnNiDR的组织性能

 09MnNiDR作为-70 ℃超低温环境钢,少镍低成本属性引起了广泛的关注,细化铁素体晶粒和球化渗碳体为其提高低温冲击韧性的主要方法。为了探究微观组织对其综合力学性能的影响,采用3种不同热处理工艺对09MnNiDR钢进行了试验,利用光学显微镜、扫描显微镜、拉伸试验机和低温冲击韧性试验机对试验钢的微观组织形貌进行了观察和力学性能的测定。结果表明,试验钢经正火后晶粒得到了细化,铁素体晶粒度为13级,-70 ℃低温冲击韧性不小于25 J,韧脆转变温度为-70～-80 ℃;试验钢正火加热保温出炉后采用风冷加速冷却能进一步细化晶粒,铁素体晶粒度达到14级,强度和韧性同时得到了提高,韧脆转变温度降低至-80～-90 ℃;试验钢经正火+回火处理后,正火形成的片状或短棒状渗碳体在回火时发生了球化转变为颗粒状,对比正火态强度出现了下降,低温冲击韧性得到了进一步的提高,韧脆转变温度降低至-100 ℃以下。不同的生产企业可以选择合适的热处理工艺来提高09MnNiDR的低温冲击韧性,满足用户的特殊需求。     

精炼和热处理工艺对50CrVA扭转疲劳性能的影响

研究了精炼和热处理工艺对５０ＣｒＶＡ钢扭转疲劳性能的影响和单向扭转疲劳的断裂和断口特征。试验结果表明，精炼和调质或正火预处理可提高钢的疲劳性能。     

一种400 MPa级铌微合金钢的疲劳性能

 采用四点弯曲疲劳试验研究了应力比为 -0.82和 -1的含铌微合金钢SQ390的疲劳行为,对疲劳断口进行了SEM分析,用试验结果对Soderberg公式进行了验证。结果表明,试验钢的弯曲疲劳曲线呈直线形,两个应力比下的弯曲疲劳强度分别为275 MPa和256 MPa,疲劳裂纹均起源于试样表面。Soderberg公式对低合金钢四点弯曲疲劳试验结果非常适用。     

氮含量对正火型钒微合金化钢强化效果和显微组织的影响

 利用V-N微合金化技术,在Q345钢基础上进行V-N微合金化,将通用型正火容器用钢的强度水平由345 MPa升级至400 MPa。考察了不同N含量对正火型V-N钢组织和强化效果的影响。结果表明,随着N含量增加,正火态V微合金化试验钢的屈服强度明显提高;每加入50×10-6的N,屈服强度提高18 MPa左右,同时屈强比上升。随着N含量提高,V微合金化钢产生明显的晶粒细化效果,试验钢的铁素体晶粒尺寸由13.36 μm逐渐细化至7.89 μm。对比热轧态试验钢和正火态试验钢的强化效果,发现正火态试验钢的析出强化作用相对较弱,而细晶强化作用相对显著。     

热处理工艺对15CrMo合金结构钢组织性能的影响

研究了不同热处理工艺对15CrMo合金结构钢组织及力学性能的影响。结果表明,试验钢于不同正火温度下组织为铁素体、珠光体和贝氏体,随正火温度升高,中心偏析条带逐渐消失,粒状贝氏体组织逐渐增多且更粗大,晶粒逐渐粗化。中心偏析条带处组织为粒状贝氏体,C、Mn、Cr、Mo元素均在该区域出现偏析现象。随着正火温度升高,回火后试样的屈服强度、抗拉强度逐渐升高,伸长率和冲击韧性降低。试验钢于900℃正火后进行650℃回火,可获得良好的强韧性匹配。     

交货状态对低碳Q345qNHE钢性能与组织的影响

对低碳Q345qNHE钢进行不同的工艺处理,利用常温拉伸试验机、摆锤式冲击试验机、金相显微镜研究不同试验方法对试验钢性能与组织的影响,结果表明:热轧钢板正火后强度降低,随正火保温温度升高韧性变差。因此低碳Q345qNHE钢可采用热轧或适当提锰后,正火状态均能满足钢板的使用要求。     

82A和82B高强钢疲劳性能的试验研究

对某钢厂生产的82A和82B高强钢进行了高周疲劳性能试验研究,得到了这两种钢的疲劳应力-寿命曲线(S-N曲线)及疲劳强度。用扫描电镜对试样的疲劳断口进行了观察。结果显示,对夹杂物进行变性处理后的82A钢的疲劳裂纹大多从表面缺陷处萌生,而夹杂物没有变性处理的82B钢的疲劳裂纹则从非金属夹杂物及表面缺陷处萌生,且从内部非金属夹杂物处萌生的疲劳断口呈"鱼眼"特征。讨论了非金属夹杂物对高强钢疲劳性能的影响。     

预备热处理对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响

试验用钢508-3(/%:0.19C、0.26Si、1.48Mn、0.009F、0.007S、0.78Ni、0.50Mo、0.003Al)由真空感应炉冶炼,50kg铸锭,经1150℃锻成Φ16 mm棒材,终锻≥900℃。研究了正火温度(900～1 200℃)和多次正火工艺(900～1 200℃1 h-900℃1 h-890℃1 h)对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,在900～1 200℃正火时,随着正火温度升高,奥氏体晶粒尺寸出现明显粗化,奥氏体晶粒度级别由6.5级粗化到3级。随后经过900℃二次正火,钢中原粗大的奥氏体晶粒可以细化到6级,再进行890℃三次正火后,奥氏体晶粒细化不明显。多次阶梯正火处理可以细化508-3钢粗大的奥氏体晶粒,但在同一温度重复正火时,钢中晶粒细化效果不明显。     

钴磷镀层表面热疲劳裂纹的萌生及扩展机理

在自约束型热疲劳试验机上对化学镀钴磷合金镀层进行了热疲劳试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜研究了在热应力作用下镀层表面热疲劳裂纹萌生、扩展的方式和形态。结果表明:200次冷热循环后,V型缺口处发生塑性变形,并且随冷热循环的进行,热疲劳裂纹由缺口底部萌生并沿着循环方向扩展。重点分析了钴磷合金镀层表面热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。     

轧制工艺对中厚板正火力学性能的影响研究

针对安钢中板机组采用热轧方式和控轧方式生产的中板产品进行正火试验,对比不同轧制方式生产产品正火后的拉伸性能、冲击性能和组织晶粒度。结果表明:对于同规格普通碳素结构钢和低合金结构钢,采用不同轧制方式生产,对正火后的性能影响不大。正火钢板采用热轧方式生产可有效提高轧机的机时产量。     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为，采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限，当应力比R=-1，循环周次Nf=107次时，650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金，其疲劳裂纹既可萌生于试样表面，也可萌生于次表面，并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外，研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变，形成组织中的不均匀区域，促使疲劳裂纹在此优先形核。     

无镍高氮不锈钢弯曲疲劳裂纹萌生与扩展行为

 采用四点弯曲疲劳试验研究了不同应力水平下无镍高氮不锈钢的疲劳行为,并对材料疲劳裂纹的微观形貌、萌生位置及扩展路径进行了分析。结果表明,试验钢疲劳为多裂纹起裂,随着应力水平的升高,裂纹总长度逐渐增加,当应力水平接近材料屈服极限时,裂纹长度趋于稳定;裂纹大多数在滑移带处萌生,裂纹在扩展过程中产生了扭曲、偏移和分叉现象;裂纹在晶内主要沿单滑移带或多滑移带交替扩展,穿过晶界或孪晶界时大多发生了偏转。