30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢组织结构表征与旋弯疲劳机制

高氮不锈轴承钢凭借高强度、高硬度、长寿命和优良的耐腐蚀性成为新型轴承材料研发热点。采用旋转弯曲疲劳试验等方法研究了热处理工艺对30Cr15Mo1N高氮不锈轴承钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响。结果表明，试验钢1 050℃淬火+180℃回火热处理工艺的抗拉强度为1 985.3 MPa、硬度为60.5HRC、疲劳强度为867 MPa,500℃回火后硬度与180℃相当，抗拉强度为2 257.6 MPa、疲劳强度为1 020 MPa；引起180℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源主要为基体和夹杂物两类，而引起500℃回火试样疲劳裂纹萌生的裂纹源通常为边部缺陷。高温回火对基体组织内部应力集中的降低是其裂纹源类型转变和疲劳性能提高的主要原因。通过对高氮不锈轴承钢疲劳行为与裂纹萌生现象的深入研究，为高氮不锈轴承钢热处理工艺制定及抗疲劳机制研究提供试验与理论基础。     

温度与应力比对6061铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

为了研究温度与应力比对航空铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响,利用电液伺服疲劳试验机对6061铝合金材料开展了不同温度(室温、-70、150 ℃)、应力比(0.1、0.5)条件下的疲劳裂纹扩展速率试验,获得不同条件下的疲劳裂纹扩展速率曲线,揭示温度与应力比对疲劳裂纹扩展的影响规律。结果表明,在相同应力比下,室温与高温150 ℃下的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-ΔK)基本一致,低温-70 ℃下的疲劳门槛值与疲劳裂纹扩展速率明显提高,这表明低温环境下6061铝合金材料具有较高的抗疲劳裂纹扩展性能;在相同温度下,随着应力比的增大,疲劳门槛值降低,疲劳裂纹扩展速率升高。讨论了温度与应力比对疲劳裂纹扩展行为影响的可能原因。     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比.用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析.较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.      

高温轴承钢M50连续冷却转变曲线的测定与分析

利用膨胀法在DIL805A型淬火膨胀仪对高温轴承钢M50（/%:0.82C,4.25Cr,4.17Mo,1.03V）开展了临界点测定及冷却速度0.02～40℃/s的连续冷却转变试验,并绘制了静态CCT曲线,结合室温下的显微组织以及维氏硬度分析,系统研究了冷却速率及奥氏体化温度（1 000℃和1 120℃）对高温轴承钢M50组织转变以及静态CCT曲线的变化影响。结果表明:高温轴承钢M50的临界点不受奥氏体化温度影响,A_c1与Accm温度分别为808℃和852℃;珠光体转变的临界冷速为0.05℃/s,奥氏体化温度的提高促进了马氏体转变起始温度的降低以及贝氏体转变区间在静态CCT曲线上的右移,并且显著提升了高温轴承钢M50在较低冷却速率条件下的室温硬度。     

具有不同梯度晶粒组织的粉末高温合金疲劳小裂纹扩展原位观察

采用扫描电子显微镜原位观察的方法对某第三代粉末高温合金不同微观组织的疲劳裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了研究，揭示了双性能粉末涡轮盘轮缘（粗晶组织）、轮心（细晶组织）及晶粒过渡区（梯度结构组织）的微观组织对疲劳小裂纹扩展的影响规律。结果表明：缺口处的一次强化相易成为裂纹萌生位置，其中梯度结构组织呈现出从晶界处开裂的多裂纹萌生特征。对于梯度结构试样，室温下的小裂纹扩展行为受微观结构影响显著，疲劳裂纹扩展速率波动较大。在应力强度因子范围较低时，粗晶试样的裂纹扩展速率高于细晶；随着应力强度因子范围逐渐增大，细晶试样的疲劳裂纹扩展速率增加更快，并高于粗晶试样；这与较长的滑移路径、增强的滑移可逆性和较少的晶界阻碍、减弱的不连续度之间的竞争机制相关。     

复杂应力状态2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

用带预裂纹的缺口试件研究2.25Cr-1Mo钢高温低周疲劳裂纹扩展规律,通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命,应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围,利用当量J积分范围表征2.25Cr-1Mo钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率.结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围△Jf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响,用当量J积分来评价2.25Cr-1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的.     

微机在自动测试疲劳裂纹扩展速度（da／dN）中的应用

本文叙述了微机系统在自动测试疲劳裂纹扩展速率（ｄａ／ｄＮ）中的应用。重点介绍了自动测试疲劳裂纹扩展速率的程序编制。     

复杂应力状态225Cr 1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

 用带预裂纹的缺口试件研究225Cr 1Mo 钢高温低周疲劳裂纹扩展规律，通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命，应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围，利用当量J积分范围表征225Cr 1Mo 钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率。结果表明：疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围ΔJf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响，用当量J积分来评价225Cr 1Mo 钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的。     

船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展规律

采用悬臂弯曲加载方式,以总应变范围（ΔεＴ）作为受检参数和控制参数,对船体结构钢低周疲劳表面裂纹扩展行为进行了研究,得到表面裂纹扩展速率ｄ（２ｃ）／ｄＮ与ΔεＴ的关系,提出了结构疲劳寿命指标的估算方法和表面裂纹低周疲劳扩展机制。     

WEL-TEN780A高强钢及焊接接头疲劳裂纹扩展速率

依据GB6398-86采用紧凑拉伸试样（CT），对WEL-TEN780A钢及其用L-80SN焊条手工电孤焊焊接接头的焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了研究，结果表明：在相同的疲劳循环载荷作用下，热影响区疲劳裂纹扩展速率高于母材和焊缝，焊缝金属具有最低裂纹扩展速率。焊缝金属中的针状铁素体细小且被大角度晶界所分割，疲劳裂纹扩展时要消耗更大的能量，从而降低裂纹扩展速率，成为止裂型焊缝。     

圆坯连铸GCr15SiMn的成分偏析和接触疲劳寿命研究

利用金属原位分析技术和钻孔化学分析方法对高淬透性轴承钢GCr15SiMn的Φ450 mm连铸圆坯和Φ130 mm圆钢的C、Si、Mn、Cr元素横截面的分布情况进行分析。采用推力片式接触疲劳试验机进行了材料的接触疲劳寿命测试。结果表明：GCr15SiMn连铸圆坯C元素的偏析倾向较大,易产生中心正偏析,而Cr、Si、Mn元素的偏析倾向较小。通过采取稳定低过热度浇铸、三段强电磁搅拌等措施,铸坯的中心碳偏析得以改善。采用(1240±20)℃×5 h高温扩散、初轧首道次变形量≥90 mm大变形轧制的Φ130 mm圆钢的碳偏析可以得到进一步的改善,试验钢在5.3GPa高应力负载下的接触疲劳额定寿命L₁₀达到3.58×10⁶次,接近电渣重熔钢的水平。     

铁路货车60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂分析和工艺改进

Φ16 mm 60Si2CrVAT弹簧钢（/%:0.58C,1.76Si,0.66Mn,0.010P,0.005S,1.15Cr,0.15V）生产流程为转炉-LF-VD-220 mm×300 mm连铸-轧制-退火工艺。弹簧制造主要工艺为冲床下料-中频感应加热-热卷簧-余热淬火（890~870℃,油冷）-530℃电阻炉回火-打磨-抛丸-预压缩。分析了Φ16 mm K6弹簧在疲劳试验过程62万次发生断裂（标准要求≥300万次）的原因。结果表明,弹簧支撑圈与工作圈之间在点接触产生的硌伤而导致应力集中是弹簧早期疲劳断裂的主要原因,同时弹簧局部存在异常下贝氏体也对弹簧疲劳寿命产生了不良影响。通过改进制簧工艺,包括保证支撑圈几何尺寸和弹簧淬火温度,防止弹簧疲劳试验时发生局部点接触等措施,使60Si2CrVAT钢弹簧的疲劳试验寿命≥300万次。     

CrMo新轴承钢的热处理工艺与性能

研究了铬轴承钢ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ和新开发的Ｃｒ－Ｍｏ轴承钢的ＧＣｒ１５Ｍｏ和ＧＣｒ１６Ｍｏ的热处理工艺和性能。结果表明，ＧＣｒ１５Ｍｏ钢的淬透性低于ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ多，但ＧＣｒ１６Ｍｏ钢的淬透性高于ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ钢，ＧＣｒ１５Ｍｏ和ＧＣｒ１６Ｍｏ新钢种的机械性能和接触疲劳寿命均高于ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ新钢种适合于制作重型机械用轴承。     

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%。     

高强韧性高淬透性弹簧钢38SiMnVBE的特性和应用

38SiMnVBE 弹簧钢的主要成分(%)为：0.37～0.42C,0.80～1.20Si,1.20～1.60Mn,0.08～0. 14V,  0.0005～0.0035B,该钢要求P≤0.025%,S≤0.015%,[0]≤15×10-⁶ 。38SiMnVBE 钢的抗拉强度为1905~ 2020MPa,0.2%屈服强度1715～1850 MPa,延伸率9.0%～11.5%,断面收缩率44%～54%,高于现有国际和 国家标准中 DAC类钢和60Si2CrVA的性能。该钢具有优良的淬透性。已在高应力、高性能汽车板簧,变截面 板簧、轿车前、后悬架簧上进行试验和应用。     

60Si2Mn弹簧钢的控轧控冷工艺

弹簧钢60Si2Mn经奥氏体再结晶区1000℃控轧,轧后以6－10℃/s的冷速进行控制冷却,可获得细小的珠光体＋少量铁素体组织,同时减少了脱碳,显著提高了弹簧钢的冲击韧性。     

新型高淬透性轴承钢GCr18Mo

研制的ＧＣｒ１８Ｍｏ新型轴承钢的淬透性为ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ轴承钢的２．０￣２．５倍，新钢种轴承的使用寿命为ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ钢的１．８￣５．４倍。     

60Si2Mn弹簧钢150 mm x 150 mm铸坯缺陷分析与工艺优化

针对60Si2Mn弹簧钢(/%:0.56～0.64C,1.50～2.00Si, 0.70～1.00Mn,≤0.025P,≤0.020S)的150 mm×150 mm连铸坯角部存在横向表面裂纹缺陷问题,通过采用金相显微镜和扫描电镜对铸坯角部横向表面裂纹缺陷进行分析及试验比对。结果表明：结晶器铜管锥度过大、拉坯阻力大、保护渣润滑效果差以及二次冷却不均匀导致角部产生横向表面裂纹。通过将结晶器铜管锥度从2.2 mm降到1.6 mm、保护渣熔化温度从1182℃降到1072℃、粘度从0.76 Pa·s降到0.52 Pa·s以及二次冷却比水量从0.45L/kg降到0.32L/kg等措施,降低铸坯在铜管内拉坯阻力,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷得到有效控制,铸坯表面探伤合格率从35%提高到92%。     

残余应力对55SiMnVB弹簧钢疲劳性能的影响

研究了５５ＳｉＭｎＶＢ弹簧钢板疲劳断口特征及裂扩展过程。结果表明，喷丸强化在表层产生的残余压应力可明显提高疲劳抗力，增强裂纹闭合效应，降低裂纹扩展速度。     

60Si2Mn弹簧扁钢剪切端部裂纹分析

针对方大特钢公司60Si2Mn弹簧扁钢产品出现剪切端面裂纹问题,进行裂纹检测、剪切温度试验和不同温度下力学性能检测;分析发现剪切时的温度对裂纹产生的影响,发现剪切裂纹是剪切应力作用于偏析较严重部位形成的裂纹源在残余应力释放过程中扩展形成的横向裂纹。根据分析结果,在生产实践中分别对炼钢、轧制工序采取相应措施,有效控制了弹簧扁钢的剪切端面裂纹。