回火温度对高氮不锈轴承钢组织与力学性能的影响

对退火态高氮不锈轴承钢进行真空高压气淬并深冷后在不同温度下回火空冷处理,采用光学显微镜、X射线衍射仪、场发射环境扫描电镜、场发射透射电镜、洛氏硬度计和万能材料试验机,研究并分析了不同回火温度对高氮不锈轴承钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:当回火温度由180 ℃升高到550 ℃时,硬度、抗拉强度及屈服强度呈现先下降后上升再迅速下降的变化趋势;试验钢降碳增氮,组织中没有粗大的共晶碳化物存在。当回火温度为500 ℃时,基体组织为回火索氏体,碳化物M₂₃C₆和氮化物Cr₂N细小弥散均匀分布于基体上;在500 ℃回火时出现了二次硬化,强度和硬度达到峰值,这与碳氮化物弥散强化有关。采用1050 ℃真空气淬60 min+深冷处理(-100 ℃×2 h)+500 ℃空冷2 h回火工艺可以获得良好的综合力学性能。     

调质工艺对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜、金相显微镜、冲击试验机结合维氏硬度计研究了780、830和880℃淬火+500～580℃高温回火处理对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随回火温度的升高,尺寸较大碳化物会发生溶解转变,合金碳化物由基体中不断弥散析出。硬度和冲击性能均随回火温度升高呈现先增大后降低的趋势,与碳化物弥散析出形貌和残留奥氏体分解转变有关;3种温度淬火试验钢均在540℃回火时出现二次硬化峰值,最高值分别为488、517、532 HV20,在540～560℃回火出现最大冲击吸收能量,分别为49.7、58.5、51.0 J。为充分保证钢的强韧性,最佳热处理工艺为830℃亚温临界淬火+560℃回火。     

回火温度对新一代传动齿轮钢C61组织及性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验机和冲击试验机等分析手段对C61齿轮钢试样经1000 ℃淬火+回火处理后组织和碳化物的析出行为及力学性能进行了研究。结果表明,试验钢在淬火和深冷状态下,一次碳化物基本溶解,基体为板条马氏体组织,此时固溶强化作用提供了较好的强韧化基础。当回火温度为420 ℃时,析出的M₃C渗碳体为其提供了较高的强度,但这种析出相的存在对冲击性能具有较大的损伤;M₃C渗碳体会在482 ℃回火时溶解,10~20 nm尺寸的棒状M₂C碳化物在板条马氏体内的弥散析出,提供了较高强度的同时改善了冲击性能。随着回火温度的继续升高,大量逆转变奥氏体生成,不仅有效提高冲击性能,同时强度下降也更为明显;且M₂C碳化物粗化长大,第二相的强化作用降低。综合得出,试验钢在482 ℃的回火条件下能达到较好的强韧化匹配,抗拉强度和屈服强度分别为1781 MPa和1546 MPa,冲击吸收能量为97 J,硬度峰值为52 HRC。     

热处理工艺对30Cr16Mo1VN钢组织和性能的影响

为探索30Cr16Mo1VN钢最佳的热处理工艺,采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、OM、SEM、XRD、TEM研究了淬、回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:该钢最佳的淬火温度为1050 ℃,淬火后存在少量M₂₃C₆碳化物和M₂N氮化物阻碍晶界迁移,其平均晶粒尺寸为14.1 μm,而大部分碳/氮化物固溶进基体中,导致Ms点降低,残留奥氏体含量增至59.2%。经-73 ℃冷处理后,大量残留奥氏体转变成马氏体,硬度提高至57 HRC。该钢300 ℃回火时具有良好的强韧性匹配,抗拉强度达2030 MPa,断面收缩率为10.0%。回火后基体发生回复,位错密度降低,随回火温度的升高,基体上析出细小弥散的球状碳化物阻碍位错运动产生二次硬化,450 ℃回火时出现硬度峰值。回火温度低于500 ℃时,该钢的硬度值皆大于55 HRC,具有良好的回火稳定性。     

回火参数对G95Cr18马氏体不锈钢显微组织及力学性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)研究了回火参数对G95Cr18钢微观组织的影响;同时利用维氏硬度计、电子万能试验机及落锤冲击试验机等研究了不同回火温度及次数对其硬度、拉伸性能及冲击性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,G95Cr18钢残留奥氏体含量呈逐渐减少趋势,由于碳分配效应导致热稳定性增加,回火温度为200℃时,残留奥氏体分解量≤3.6%,当回火温度升高至≥400℃,残留奥氏体含量可满足<6%;随着回火温度升高,G95Cr18钢硬度呈现先降低后升高现象,二次硬化温度为400℃;随着回火温度的升高,G95Cr18钢的冲击吸收能量呈现先增加后减小的趋势,回火温度为300℃时,冲击吸收能量达到最大值,为7.1 J;当回火温度≤300℃时,增加回火次数对G95Cr18钢微观组织及强韧性影响不大;当回火温度达500℃时,增加回火次数会降低G95Cr18钢的综合性能。     

回火温度对22SiMnCrNi2Mo钢组织与力学性能的影响

通过显微组织观察、拉伸和冲击试验、硬度测试、残留奥氏体测定和冲击断口形貌分析等,研究了回火温度对22SiMnCrNi2Mo钢组织与性能的影响。结果表明,300 ℃以下回火时,组织为回火马氏体＋贝氏体＋残留奥氏体;400~500 ℃回火时,组织为回火屈氏体;600 ℃时,组织为回火索氏体。随回火温度升高,强度、硬度呈下降趋势,残留奥氏体含量逐渐减少;冲击性能先下降后升高,在400~500 ℃出现回火脆性,600 ℃时冲击吸收能量达到最大。综合比较,200 ℃时强度、硬度和塑韧性配合较好。     

超高强度钢中M_2C和β-NiAl相的复合析出强化行为

采用透射电镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)以及拉伸试验机对超高强度钢中的碳化物和金属间化合物的复合析出强化行为进行了研究。结果表明:在300℃回火时,主要析出大量的ε-碳化物,此时试验钢的强度升高,冲击性能略有降低;在430℃回火时,析出大量的粗大片状渗碳体,试验钢的强度继续提高,但冲击吸收能量迅速降至最低值;随着回火温度继续升高,渗碳体发生溶解,M_2C型碳化物、金属间化合物β-Ni Al相以及逆转变奥氏体开始在马氏体基体中开始析出,试验钢的抗拉强度和硬度值在470℃达到最大,屈服强度在490℃达到峰值。由于M_2C型碳化物、金属间化合物β-Ni Al相和薄膜状逆转变奥氏体的复合析出作用,试验钢在510℃回火5 h后,具有最佳的综合力学性能。当回火温度继续升高,M_2C型碳化物和逆转变奥氏体都发生粗化,钢的强度和冲击性能都有所降低,且经560℃回火后逆转变奥氏体含量达到最大值。     

热处理对高强建筑钢组织和性能的影响

对试验钢进行了不同的两相区直接淬火+回火处理。对试样显微组织进行了观察,并对力学性能进行了检测,研究了淬火温度和回火温度对试验钢组织和性能的影响。结果表明,钢板回火显微组织以多边形铁素体+岛状回火马氏体为主。随着直接淬火温度的升高,回火马氏体含量增加,铁素体含量减少,组织中少量珠光体逐渐转变为贝氏体;屈服强度和抗拉强度均升高,屈强比先保持恒定后有所升高,伸长率逐渐下降,冲击功则是先大幅降低后几乎不变。当回火温度低于400℃时,马氏体形态没有明显改变;当回火温度超过500℃时,马氏体岛开始分解,碳化物析出量增加。随着回火温度升高,抗拉强度几乎呈线性降低,屈服强度则先升高后降低,屈强比升高,伸长率和冲击功先下降后提高。     

回火时间对高温轴承钢组织和性能的影响

研究了500 ℃高温回火处理时不同回火时间对高温轴承钢组织和性能的影响规律。结果表明,随回火时间的延长,高温轴承钢的强度和硬度逐渐增加,而钢的塑性和冲击性能逐渐降低。回火时间的延长促进了试验钢中第二相的析出和长大,由于第二相的析出强化,使得钢的强度和硬度提高。冲击断口韧窝中析出相的数量随回火时间的延长逐渐增加,且尺寸有所增大,冲击断口中典型韧窝形貌逐渐减少,断裂机制逐步由韧性撕裂向准解理断裂转变。试验钢在500 ℃100 h长时间回火后有少量μ相析出,μ相的析出使钢的塑性降低。     

含钴高钒高速钢回火组织演变和耐磨性

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和磨损试验机等研究了含钴高钒高速钢经1050℃风冷淬火后在不同温度回火保温不同时间后的组织演变、硬度和耐磨性。结果表明：在不同回火温度下，含钴高钒高速钢中均有MC和M₂C型二次碳化物析出，并在基体中均匀分布。当回火温度为400℃时，含钴高钒高速钢中含有少量残留奥氏体；当回火温度超过500℃,残留奥氏体消失；随着回火温度升高，马氏体发生分解，600℃回火后，孪晶马氏体已完全分解。含钴高钒高速钢经500℃回火后硬度达到峰值，磨损量最小，耐磨性最好，回火温度继续升高后，硬度大幅度下降。在500℃回火时，随着保温时间的延长，含钴高钒高速钢的马氏体分解量增加，保温16 h后，马氏体已完全分解，基体显微硬度明显下降，由于二次碳化物析出的强化效应，导致回火保温时间增加对其宏观硬度无明显影响。     

Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢显微组织和力学性能的影响

使用直读光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪和力学试验设备,研究了Ni含量对淬回火态40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量、硬度、室温抗拉强度和室温冲击性能的影响。结果表明,随着Ni含量从1.346%增加至1.618%,40CrNiMo钢的显微组织、残留奥氏体含量无明显变化,但α-Fe的晶格畸变增大;在不同回火温度下,试验钢的硬度均提高5~10 HV;450 ℃回火的高Ni含量钢的抗拉强度比低Ni含量钢高78 MPa,抗拉强度的提高幅度则随着回火温度的升高而减小;然而在残留奥氏体含量几乎不变的条件下,Ni含量增加反而会使450、500 ℃回火后钢的冲击吸收能量降低约50%。     

两相区回火温度对含7%锰Q690钢组织和性能的影响

采用SEM、XRD、TEM和Thermo-Calc软件计算等手段研究了两相区回火温度对0.02C-7Mn钢的组织和性能变化的影响。结果表明,淬火后试验钢组织以淬火马氏体为主,伴有极少量的残留奥氏体;两相区回火后,基体组织以回火马氏体为主,出现逆转变奥氏体,空冷后转变为残留奥氏体。随着回火温度的升高,残留奥氏体的含量逐渐增加,在650 ℃回火后到达峰值为18.78%;与此同时出现了6.57%的ε-马氏体。两相区回火后,试验钢的抗拉强度均有下降,但是屈服强度有不同程度的升高,这归因于回火过程中位错密度的下降以及弥散第二相的析出。另外,ε-马氏体的存在不仅迅速降低了屈服强度,而且还损害了韧性。在600 ℃回火后,试验钢具有优异的综合力学性能(横向:抗拉强度为984 MPa、屈服强度为973 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为163 J,纵向:抗拉强度为947 MPa、屈服强度为919 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为186 J),满足Q690用钢的力学性能需求。     

回火温度对柔性齿轮钢40CrNiMo组织及力学性能的影响

通过预处理(固溶处理)、等温淬火以及不同温度回火等处理方法,利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机等设备研究了奥氏体化温度对40CrNiMo钢奥氏体晶粒长大速度以及硬度的影响,探索了回火温度对贝氏体/马氏体多相钢微观组织和力学性能的影响。结果显示,预处理期间,奥氏体晶粒随奥氏体化温度的升高首先缓慢增长然后快速长大,然而硬度保持在56 HRC左右。250~500 ℃回火时,大量细小的碳化物析出,微观组织仍然保持原来的板条状,试验钢的强度、硬度降低,塑韧性呈现先降低后升高的趋势;400 ℃回火试样伸长率最低,冲击吸收能量最小,表明400 ℃回火时出现回火脆性;回火温度升高到600 ℃,基体组织发生再结晶,转变为回火索氏体,此时强、硬度最低,冲击吸收能量高达147 J。     

回火温度对热轧态高强度贝氏体钢管组织性能的影响

热轧态高强度新型贝氏体钢管具有较高强度,但冲击值较低,回火可以改善其冲击韧性。研究回火温度对热轧态高强度新型贝氏体钢管组织和性能的影响。试验结果表明:550℃以下温度回火,随回火温度提高,该新型贝氏体钢管的抗拉强度有降低趋势,但下降幅度不大;350℃以下温度回火,其冲击值随回火温度的提高而增加;400℃回火时冲击值降低,出现回火脆性;450℃以上温度回火时冲击值增加;250~350℃回火时钢管强度较高,550~650℃回火时韧性较高。400℃以下温度回火,该新型贝氏体钢管的组织均为板条贝氏体、粒状贝氏体、铁素体及残余奥氏体组织;回火温度超过500℃,残余奥氏体完全分解,组织为铁素体和粒状贝氏体。     

回火温度对37CrMnMo钢冲击性能的影响

通过冲击、拉伸试验、光学显微镜和扫描电镜,研究了钻杆接头用37CrMnMo钢在不同回火温度下的显微组织形貌及强度和冲击性能的影响的变化规律。结果表明,37CrMnMo钢经水淬后于500～640 ℃回火后得到回火索氏体,随回火温度的上升其抗拉强度与屈服强度由平缓降低变为陡降趋势。500 ℃的回火组织中碳化物呈现层片状分布,冲击吸收能量为30.94 J;600 ℃回火后碳化物呈均匀弥散分布,冲击吸收能量为117.49 J;经过640 ℃回火后,显微组织中碳化物粗化,直接导致冲击吸收能量下降。故37CrMnMo钢试样在870 ℃淬火后于不同温度回火,碳化物的形貌对其强韧性起着关键作用。     

Microstructural Characteristics and Mechanical Properties of Low-Alloy,Medium-Carbon Steels After Multiple Tempering

The microstructure and mechanical properties of NiCrMoV-and NiCrSi-alloyed medium-carbon steels were investigated after multiple tempering. After austenitising, the steels were hardened by oil quenching and subsequently double or triple tempered at temperatures from 250 to 500 °C. The samples were characterised using scanning electron microscopy and X-ray diffraction, while the mechanical properties were evaluated by Vickers hardness testing, V-notched Charpy impact testing and tensile testing. The results showed that the retained austenite was stable up to 400 °C and the applied multiple tempering below this temperature did not lead to a complete decomposition of retained austenite in both steels. It was also found that the microstructure, hardness and impact toughness varied mainly as a function of tempering temperature,regardless of the number of tempering stages. Moreover, the impact toughness of NiCrMoV steel was rather similar after single/triple tempering at different temperatures, while NiCrSi steel exhibited tempered martensite embrittlement after single/double tempering at 400 °C. The observed difference was mainly attributed to the effect of precipitation behaviour due to the effect of alloying additions in the studied steels.     

回火温度对工程机械用超高强钢组织及回火脆性的影响

通过SEM、TEM、-20 ℃夏比V型冲击试验等分析手段研究了回火温度对工程机械用超高强钢微观组织及回火脆性的影响,并结合断口特征及微观组织分析裂纹扩展路径。结果表明,试验钢在200~500 ℃回火时,随着回火温度的升高,马氏体分解后形成的碳化物的析出位置从马氏体板条内逐步过渡到原始奥氏体晶界和马氏体板条界,其形状由针状变为粒状,并不断粗化。回火温度为200 ℃和500 ℃时,冲击试样断口的不稳定断裂区为韧性断裂。300 ℃回火时,出现了回火脆性,其冲击试样断口的不稳定断裂区为准解理断裂,裂纹扩展路径相对平直。微观组织分析发现,在原始奥氏体晶界及马氏体板条界析出大量的针状碳化物,这些碳化物提供了裂纹形核位置,促进了裂纹扩展,导致了回火脆性的产生。     

回火保温时间对A-100钢力学性能和组织的影响

采用力学性能测试、显微组织观察和断口失效分析等方法研究了回火保温时间对淬火+深冷处理后的A-100超高强度钢组织和力学性能的影响。结果表明,A-100超高强度钢482 ℃回火时在板条马氏体晶界上会析出逆转变奥氏体,马氏体周围析出M₂C型碳化物,且随回火保温时间增加,逆转变奥氏体数量增多、分散更均匀,马氏体晶粒尺寸有所增大;回火保温时间从5 h增加到8 h,规定塑性延伸强度从1890 MPa降低到1728 MPa,下降约8.57%;抗拉强度从2045 MPa降低到1988 MPa,下降约2.78%;而断裂韧性却从98.75 MPa·m^1/2上升到114.3 MPa·m^1/2,增加约15.74%。增加回火保温时间,冲击断口的韧窝区面积降低,平均韧窝区面积约占总断口面积由回火保温5 h的86.2%降到回火保温8 h的70.1%。     

回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb钢组织性能的影响

采用扫描电镜、能谱分析和力学试验等研究了回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb超高强度钢组织和性能的影响。结果表明,回火温度变化可实现对力学性能的大幅度调控。200~350 ℃回火,微观组织为回火马氏体与细小弥散的ε-碳化物,此阶段强韧性变化幅度较小,抗拉强度等级1700 MPa、屈服强度等级1300 MPa;350~500 ℃回火由于渗碳体的不均匀析出,强度和韧性同时下降,其中500 ℃左右回火脆性最为严重,冲击吸收能量下降至最低点;500~700 ℃回火生成较稳定的球状渗碳体,强度大幅下降,韧性大幅上升。回火温度对强韧性的影响机理为ε-碳化物、渗碳体等析出相演变过程的影响;一定含量的Si元素可以提高渗碳体形成温度和回火脆性温度。