超高强度马氏体时效钢研究进展

马氏体时效钢是一类特殊的超高强度钢,主要依靠在超低碳铁镍马氏体基体上析出金属间化合物沉淀相进行强化,具有非常优异的综合力学性能与加工工艺性能,在航空航天、机械制造、原子能和军事等领域得到了广泛应用.综述了马氏体时效钢的发展历史,针对其良好的强韧性匹配,从合金化、组织结构、力学性能等方面概述了马氏体时效钢当前的研究现状,总结其高强韧的根源在于高密度纳米析出相可以控制位错的切割与绕过,增加弹性变形;析出相与基体晶格错配低,增加均匀塑性变形.最后,从超纯净冶炼、高温环境应用、无钴马氏体钢开发等方面对马氏体时效钢未来的发展趋势进行了展望.     

18Ni马氏体时效钢低周疲劳性能的影响因素分析

本文主要对具有优异综合性能和加工特性的18Ni马氏体时效超高强度钢的低周疲劳性能影响因素进行了分析研究,系统分析了18Ni马氏体时效钢合金元素对其力学性能的影响机理,并从晶粒度、材料微观组织、低周疲劳试验条件、疲劳试样加工状态以及非金属夹杂物等方面综述了18Ni马氏体时效钢低周疲劳性能的影响机制。     

超高强度马氏体时效钢的力学行为与微观组织演化的关系

用高分辨透射电镜(HRTEM)和原子探针层析技术(APT)等手段研究了2.4 GPa级超高强度马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律及其与材料力学性能的关系。对组织观察的结果表明,马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律分为三个阶段：时效初期富Ni和富Ti团簇的形成、峰时效期金属间化合物Ni₃Ti及其界面处富Mo相的形成、过时效阶段Ni₃Ti的粗化和富Mo相过渡为Ni₃Mo。力学性能的实验结果表明,随着时效时间的延长抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,时效时间为4 h时抗拉强度达到最大值2560 MPa。断裂韧性呈现与抗拉强度相反的变化趋势,时效时间为4 h时的断裂韧性值最低,仅为20 MPa·m^1/2。根据不同时效阶段材料中析出相的演化规律,探讨了马氏体时效钢的力学行为与析出相的关系。     

晶粒尺寸对18Ni马氏体时效钢力学性能的影响

为解决我国某国防用高精密弹性件材料强韧性不足的问题,研究了不同尺寸的对１８Ｎｉ（１７５０ＭＰａ级）马氏体时效钢力学性能的影响。通过循环相应细化奥氏体晶粒到不同尺寸,在相同时效处理规程下进行时效处理,机械性能测试表明,晶粒细化是提高１８Ｎｉ马氏体时效钢强度和塑性伯一种有效手段。     

新型纳米强化超高强度钢的研究与进展

随着资源、能源和环境压力日益加大,超高强度钢的开发越来越受到世界各国的极大重视。传统的超高强度钢大都是依赖提高碳含量或合金元素含量而获得较高强度的马氏体或贝氏体钢,此种钢存在着焊接性能差、塑韧性低、钢材尺寸受限制和成本昂贵等问题,严重制约了经济的快速发展和现代国防的建设,因此,开发综合性能良好、成本低廉的新型超高强度钢刻不容缓。结合当前纳米科技的发展,介绍了新型纳米强化超高强度钢的设计理念,阐述了以纳米相析出强化为主、多种强化方式结合的强韧化理论,并总结了纳米析出强化超高强度钢在合金设计和工艺优化等方面的初步研究进展,最后探讨了新型纳米强化超高强度钢亟待解决的问题。     

仪表用低钴马氏体时效钢弹性材料

研制出一种低钴马氏体时效钢 Ni12MoCrCoTi。新材料的主要性能与18镍型马氏体时效钢相近,具有高弹性、高强度、高韧性和一定的耐蚀性等特点,是仪器仪表用的一种理想的高强度弹性材料。经固溶处理、冷加工变形和时效处理后,新材料获得如下优异性能:σ_b=1765～2059 MPa、σ_(0.2)=1667～1863MPa、δ=8～10%、ψ=45～55%。     

稀土对18Ni（350）马氏体时效钢韧塑性的影响

通过对钢的光滑轴对称拉伸性能、冲击韧性及平面应变断裂韧性的测定和对钢中夹杂物的定性、定量分析，表明在１８Ｎｉ（３５０）马氏体时效钢中加入适量的稀土可以改善其韧塑性，但由于受该钢本身成分特点等因素的影响，这种改善作用不如在其它类型超高强度钢（如ＡＦ１４１０）中显著。     

钢铁材料中第二相颗粒强韧化的研究进展

第二相颗粒是钢材强韧化的重要方法,可以同时兼顾钢材的强度、韧性以及其他服役性能。随着近年来对钢材强度要求的提高,研究人员开发出了一大批新型钢铁材料,第二相颗粒强韧化在这些新型钢材中亦发挥了重要作用。但与此同时,在这些新型钢铁材料中,第二相颗粒强韧化也面临着诸多挑战与机遇:纳米尺度颗粒的表征与调控、第二相颗粒与多相微观组织的相互作用以及钢材服役性能的优化等等。通过汽车轻量化用钢、超高强度马氏体时效钢、核反应堆用钢、高模量钢等不同钢材,总结了第二相颗粒对新型钢铁材料的强度、韧性、焊接性、成形性、抗氢致延迟断裂、蠕变、抗辐射损伤等性能的影响,并结合这些新型钢铁材料独特的微观组织、制备工艺、服役环境等特点,分析了其第二相颗粒强韧化的机理以及尚待解决的问题,旨在为钢中第二相颗粒强韧化领域的进一步研究与发展提供参考。     

马氏体时效钢中的调幅组织

本文利用透射电镜研究了8Ni、10Ni 和18Ni,马氏体时效钢的精细组织。研究结果不仅证实了8Ni 马氏体时效钢时效初期存在调幅结构的组织,而且,进一步发现了10Ni 和18Ni 合金时效时的调幅组织。     

无钴马氏体时效钢的研究现状

综述了无钴马氏体时效钢的发展和研究现状,阐述了无钴马氏体时效钢的时效组织结构及强化机制,分析了合金元素在马氏体时效钢中的作用,并提出了无钴马氏体时效钢未来的发展趋势.     

真空冶金材料研究的部分新进展

首先分析了材料研究与发展中呈现出的新特点和新趋势,着重介绍了中国科学院金属研究所相关课题组近年来在超高强度马氏体时效钢、新型医用无镍奥氏体不锈钢、缓释药物冠动脉支架、抗菌不锈钢、金属氢化物空调等新材料及新材料技术方面的研究新进展.     

FATIGUE AT LOW GROWTH RATES IN A MARAGING STEEL

This paper describes an experimental investigation of fatigue-crack growth in an ultra-high strength maraging steel, with particular attention to the relationship between crack growth rate and microstructural element size. The occurrence of intergranular fracture is shown to be unrelated to any grain size-plastic zone size equivalence, while inflections in the growth rate vs ΔK relationship are discussed in terms of the interaction between the plastic zone and other microstructural dimensions. The incidence of intergranular fracture and crack surface oxide is shown to decrease with decreasing test frequency.     

Microstructure,hardness and residual stress distribution of dissimilar metal electron beam welds: maraging steel and high strength low alloy steel

Abstract

The present investigation reports on a study that has been taken up to develop an understanding of the electron beam welding characteristics of similar and dissimilar combination of maraging steel and high strength low alloy steel, which are in the hardened condition, i.e. maraging steel, in a solution that was in treated and aged condition, whereas high strength low alloy steel in a quenched and tempered condition before welding. The joint characterisation studies include microstructural examination, microhardness survey across the weldment and measurement of residual stresses. Maraging steel weld metal is under compressive stress rather than tensile stress as observed in low alloy steel welds because the martensite transformation occurs at a relatively low temperature. It has been observed that, in dissimilar metal welds, tensile stress is observed at the fusion boundary of low alloy steel and weld metal, whereas compressive stress is obtained at the location between weld and maraging steel fusion boundary. Dissimilar weldment contains a soft region beside the interface on maraging steel side because of the diffusion of manganese from low alloy steel towards maraging steel. The observed residual stresses, hardness distribution across the similar and dissimilar metal welds are correlated with the observed microstructures.     

时效温度对00Cr12Ni10MoTi马氏体时效不锈钢组织与性能的影响

使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)和拉伸和冲击实验等手段,研究了时效温度对00Cr12Ni10MoTi马氏体时效不锈钢的组织和力学性能的影响。结果表明：随着时效温度的升高,实验钢的强度逐渐提高,析出强化效应明显增强。在500℃时效后基体中析出大量棒状Ni₃Ti,实验钢的强度达到峰值。随着时效温度的升高,实验钢的室温和低温冲击韧性衰减,在400℃时效后低温(-196℃)冲击功出现最低值51 J。时效温度升高到500℃后,实验钢的冲击韧性回升,因为马氏体基体中生成的逆转变奥氏体抑制了裂纹萌生并缓解其扩展。在500℃时效产生了Ni₃Ti析出强化效应和逆变奥氏体韧化效应,使实验钢具有良好的强韧性匹配。     

Fracture behaviour of maraging steel tensile specimens and pressurized cylindrical vessels

A three‐parameter fracture criterion is applied for the development of a failure assessment diagram to maraging steels and its validity verified by considering the maraging steel fracture data of surface crack tension specimens (SCT) and pressure vessels having axial surface cracks. Fracture‐strength/failure‐pressure estimates based on this criterion are found to be in reasonably good agreement with test results.     

飞机起落架用超高强度不锈钢的研究及应用进展

本文结合飞机起落架的设计理念,梳理了飞机起落架用超高强度钢及高强不锈钢的应用及发展历程,重点阐述了典型超高强度不锈钢的成分、组织和力学性能以及强韧化机理。建议通过材料热力学动力学计算创新设计新的超高强度不锈钢钢种;提出新型超高强度不锈钢的组织设计,将更关注多类型或高密度的共格析出强化以及高力学稳定性残余奥氏体的强韧化作用机制;最后指出采用最新的一些加工工艺技术,如等温多向锻造工艺技术,可显著提高超高强度不锈钢的综合力学性能。     

高精度超高强钢长滑轨辊压制造技术

目的解决超高强钢辊压成形过程中回弹大、尺寸精度差、材料利用率低、生产效率低等问题,生产出高精度的超高强钢长滑轨产品,以满足市场需求。方法从截面形状、尺寸精度及冲孔要求三方面,对以DP980超高强钢材料成形的典型的滑轨产品进行了技术分析,针对该产品特性重点设计了冲孔方案,采用三步质量控制法对产品的成形过程及辊压模具设计进行了优化,最后采取多种方法对产品质量进行了全面检测。结果实际制造完成后的产品检测表明,通过优化模具设计及调整现场工艺,最终生产出的长滑轨各项指标均满足图纸要求,解决了超高强钢材料的成形难题。结论在超高强钢材料及尺寸较长产品的成形制造中,辊压成形技术相比其他成形工艺更加具有优势。     

T250马氏体时效钢的显微结构变化对性能的影响

多种手段的显微结构研究显示,T250马氏体时效钢在时效过程受到晶粒尺寸的影响。时效析出细小的弥散相起到沉淀强化作用,同时产生的逆转奥氏体以膜片状分布在晶界和亚晶界起到明显的软化作用,这些组织结构特征是材料的强韧性和晶粒尺寸关系不明显的原因。