深冷处理对18Cr2Ni2MoNbA钢耐磨性的影响

使用正交试验对18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳钢深冷处理工艺参数进行筛选优化,分析深冷处理时间、低温回火温度和时间对试样耐磨性的影响,并对试样磨痕形貌、显微组织、残留奥氏体以及显微硬度进行分析。研究表明,18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳淬火后的-196 ℃深冷工艺参数对磨损量影响的显著性排序为:深冷处理时间＞低温回火时间＞低温回火温度。深冷处理能够有效增加试样的耐磨性,在深冷温度-196 ℃,深冷处理时间1 h,低温回火温度120 ℃,低温回火时间2 h的工艺下试样磨损量最小,与未深冷时相比减少46.67%,磨损机制变为磨粒磨损与氧化磨损。经过深冷处理后渗碳层的碳化物沿晶界析出,同时有小颗粒碳化物在基体上弥散析出。深冷处理能够降低钢的残留奥氏体含量,增加马氏体含量,使表层渗碳层的显微硬度增加,从而改善18Cr2Ni2MoNbA钢的耐磨性。     

残留奥氏体含量对GCr15轴承钢摩擦磨损性能的影响

首先对GCr15轴承钢进行了不同温度的淬火和回火处理及淬火+深冷+回火处理，获得了残留奥氏体含量分别为6.2、11.2、17.5和26.4 vol%的GCr15轴承钢试样，随后采用重载往复摩擦磨损实验仪在干摩擦和油润滑条件下对试样进行摩擦磨损实验，研究了残留奥氏体含量对GCr15轴承钢滑动摩擦磨损性能的影响；利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线残余应力分析仪和洛氏硬度计等分析了GCr15轴承钢试样在不同状态下的组织、表面形貌和力学性能。结果表明：经不同工艺热处理后，GCr15轴承钢的组织都是由马氏体、残留奥氏体和碳化物组成；随着残留奥氏体含量增加，GCr15轴承钢的表面硬度逐渐减小，残余压应力逐渐减小并趋于稳定；在干摩擦条件下，深冷处理试样的平均摩擦系数最小；在油润滑条件下，4组试样的平均摩擦系数相差不大且都低于0.08,在干摩擦和油润滑条件下，随着残留奥氏体含量升高，GCr15轴承钢的磨损率都是先升高再降低，在淬火温度为865℃时磨损率达到最大；经过深冷处理的试样的残留奥氏体含量最小，为6.2 vol%,其磨损率也最小，说明深冷处理能提高GCr15轴承钢的摩擦磨损性...     

Q&P工艺对22MnB5钢微观组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜、XRD和EBSD等手段对22MnB5钢的微观组织及力学性能进行了表征，并重点分析了一步法Q&P工艺处理后的22MnB5钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明：采用一步法Q&P工艺，可以获得抗拉强度超过1400 MPa，伸长率超过15%的超高强度22MnB5钢板。随着淬火温度从240 ℃升高至300 ℃，22MnB5钢的组织由马氏体转变为马氏体+残留奥氏体复相组织，试样中的残留奥氏体含量逐渐增加。相同配分温度延长配分时间，残留奥氏体含量呈现先增加后降低趋势。不同热处理工艺下残留奥氏体中的平均碳含量为1.49wt%。采用一步法Q&P热处理工艺可以使残留奥氏体中富集碳，提高残留奥氏体稳定性，强塑积可以达到22.14 GPa·%。     

渗碳钢的深冷强化

采用透射电镜研究了深冷处理对ＳＡＥ４８２０渗碳钢ＴＥＭ组织的影响。用Ｘ射线衍射法对表层残留奥氏体和残余应力作了定量分析。结果表明,深冷处理可促使残留奥氏体向马氏体转变,淬火马氏体回火后析出高度弥散的超微细碳化物,降低残余压应力。     

深冷处理对CrWMn合金钢微观组织和性能的影响

研究了CrWMn合金钢在不同的深冷处理时间下的机械和摩擦行为。采用X射线衍射仪、MH-5维氏硬度计、MFT-5000摩擦试验机、扫描电镜、能谱分析仪考察了不同深冷处理时间对试样微观组织和耐磨损性能的影响。结果表明:相比于常规热处理,深冷处理可以使组织内部分残余奥氏体转变为马氏体,并且在马氏体间弥散析出细小的颗粒状碳化物。经过24 h深冷处理后,Cr WMn合金钢的硬度达到907.1 HV,比未深冷处理提升9.8%;磨损率在垂直载荷200 N,线速度8 mm/s时为18.6×10~(-6) mm~3/J,比未深冷处理耐磨损性能提升5.3%,表现出较好的耐磨损性能。     

调心滚子轴承感应淬火工艺与组织性能的数值模拟

基于电磁场-温度场-组织场-应力应变场耦合模型,利用DEFORM软件模拟双列调心滚子轴承内圈感应淬火过程,并提出分段电流密度的淬火工艺,研究了轴承内圈感应淬火过程中温度变化、组织演变以及表层与次表层硬度、残余应力和残留奥氏体等。结果表明:分段电流密度的感应淬火方法能够使轴承内圈淬硬层均匀分布;加热效率随线圈电流密度增加而增大,且尖角位置温度会出现突变;淬火后滚道表面残留奥氏体含量约为6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9 HRC,滚道淬硬层约为2.97 mm;深冷处理后残留奥氏体含量与残余应力降低,马氏体含量与硬度均提高;残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大;数值模拟结果与试验具有一致性。     

深冷处理工艺对低温阀门用25合金钢组织和性能的研究

本文选用25合金钢作为新一代低温阀门钢的实验材料。研究分析深冷处理时间和次数对25合金钢组织和性能影响规律。研究结果表明淬火后组织为细小的板条马氏体,深冷处理后组织为残余奥氏体和片状马氏体,并随着深冷次数和时间的延长,细小弥散的碳化物析出分布在晶界,同时残余奥氏体转变为细小的回火马氏体组织。深冷处理对材料力学性能有明显的影响,硬度和强度随着深冷处理时间和次数增加逐渐增大,但应变却逐渐降低。自然时效72 h后立即二次深冷处理120 min,材料获得最优的力学性能,硬度为52. 6 HRC,屈服强度为1345 MPa,抗拉强度为1390 MPa。深冷处理后材料的线膨胀系数减小,由淬火态的14. 45×10~(-6)/℃减小到12. 26×10~(-6)/℃,而且在低温下表现为比较稳定,达到低温阀门钢的低温服役条件。     

偏心度对C型环淬火和深冷处理组织和应力演变影响的数值研究

建立了不同偏心度C型环试样淬火和深冷处理过程的数值模型,探讨了偏心度对C型环试样淬火和深冷处理过程中组织和应力演变的影响。研究表明,在淬火过程中,偏心度越大,试样中残留奥氏体组织分布的不均匀性越明显。深冷处理后,试样中奥氏体分布的不均匀性得到显著改善,偏心度越小,改善效果越明显。深冷处理使试样中残留奥氏体含量减少了约14%。随着偏心度的减小,试样应力演变曲线上的应力峰值发生变化,影响应力峰值的主导因素由热应力转变为相变应力。相比淬火过程,深冷处理过程中的应力演变要平缓得多。无论是淬火还是深冷处理,试样的偏心度越小,其残余应力的分布越均匀。     

深冷处理对Cr14Mn2V2高铬铸铁组织转变和磨损性能的影响

分别采用X射线衍射(XRD)、电子透射电镜(TEM)和磨损测量(WT)等方法研究了深冷处理对高铬铸铁显微组织和磨损行为的影响。深冷处理能有效地降低高铬铸铁中的残余奥氏体含量,促进细微碳化物的析出,但不能完全将奥氏体转化为马氏体。大量马氏体的形成和微小二次碳化物的析出,显著提高了高铬铸铁的耐磨性。当残余奥氏体含量约为15%时,材料的耐磨性能达到最好,残余奥氏体量较多或较少都不利于耐磨性的提高。结果表明,亚临界加深冷处理试样的磨损性能较未深冷的试样有较大的提高。     

保温时间对深冷处理钢铁材料组织与性能的影响

深冷处理能够有效改善钢铁材料的组织结构,宏观表现为力学性能的显著提升,还可提高工件使用寿命。合理有效的处理工艺与科学客观的处理机理是深冷处理得到具体应用的前提。选取GCr15轴承钢作为研究对象,在保证深冷温度、深冷处理速度等工艺参数不变的前提下,探究保温时间对深冷处理样品组织结构和性能的影响。结果表明:深冷处理后,残余奥氏体的含量降低,转变为马氏体。随保温时间的延长,残余奥氏体的含量逐渐减少,同时析出均匀分布的超细碳化物;显微硬度提高,并随保温时间延长不断增加;深冷处理使残余拉应力转变为压应力,提高了尺寸稳定性。     

淬火-长分配工艺对V-Ti-N微合金化高强钢组织和性能的影响

使用扫描电镜、X射线衍射仪、万能试验机和冲击试验机研究了淬火-长分配(Q-LP)工艺对V-Ti-N微合金化高强钢组织和性能的影响。结果表明,试验钢经一步Q-LP和两步Q-LP工艺处理后,其显微组织均由马氏体、残留奥氏体和少量贝氏体组成。随着分配时间的延长,各试样中残留奥氏体含量均减少,但在相同分配时间下,两步Q-LP试样中的残留奥氏体含量高于一步Q-LP试样。一步Q-LP试样的屈服强度随分配时间的延长而降低,而伸长率和冲击性能随分配时间的延长而增加,分配时间为60 min时获得最佳的综合力学性能。两步Q-LP试样的屈服强度、伸长率和冲击性能随分配时间的延长先增加而后趋于稳定,分配时间为30 min时获得最佳的综合力学性能。在同一分配时间下,经两步Q-LP工艺处理的试样展现出的综合力学性能优于经一步Q-LP工艺处理的试样。相较于一步Q-LP试样,两步Q-LP试样中更多的残留奥氏体,以及更高分配温度导致的组织软化和残余内应力的释放,是提高其性能的关键。     

30CrMo钢Q-P-T及深冷处理后的组织与性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同深冷处理工艺对经Q-P-T工艺处理后30CrMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,30CrMo钢最佳的Q-P-T+深冷工艺为:260℃淬火温度,400℃碳配分温度、60 s碳配分时间、-100℃深冷温度、1 h深冷保温时间和一次深冷。经最优的Q-P-T+深冷工艺处理后,30CrMo钢的碳化物的平均尺寸较小,残留奥氏体含量明显增加,残留奥氏体的体积分数约为7.9%,显微硬度约为482 HV,抗拉强度约为1629 MPa,强塑积约为20525 MPa·%,伸长率约为12.6%,其综合力学性能得到了较大幅度提高。     

正火预处理对高速犁用28MnB5钢组织及力学性能的影响

为解决现有国产高速犁入土部件存在强韧性不足的问题,研究了正火-淬火-回火(N-Q-T)工艺对28MnB5钢微观组织与力学性能的影响机制,并与现有淬火-回火(Q-T)工艺生产的高速犁入土部件进行了对比。结果表明,N-Q-T态和Q-T态28MnB5钢的组织均以板条马氏体为主,N-Q-T态的马氏体板条平均宽度(0.9μm)显著低于Q-T态(1.5μm),且N-Q-T态的强度和韧性均显著高于Q-T态。基于Hall-Petch关系进一步分析可知,板条马氏体细化是导致N-Q-T态28MnB5钢强度提升的主要原因。同时,N-Q-T态28MnB5钢的板条马氏体细化也导致其大角度晶界占比(34.9%)显著高于Q-T态(25.1%),有助于产生更多的残留奥氏体来抑制裂纹的扩展,从而间接地提高韧性。     

直接淬火-碳分配处理后高强度钢的组织与力学性能

采用一种中碳低合金高强度钢,在轧后进行直接淬火后再快速升温至400～600℃进行碳分配处理的直接淬火-碳分配(Quenching Partitioning)处理(DQP),研究DQP工艺对钢的组织与力学性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残留奥氏体体积分数。结果表明:DQP处理后,钢的组织为板条马氏体组织和残留奥氏体。马氏体板条宽150～250 nm;残留奥氏体位于马氏体板条间,随工艺参数不同,其体积分数在4%～8%。钢中析出物尺寸大多为20 nm左右。经过DQP处理后,钢的抗拉强度达到1200 MPa以上,伸长率15%～17%。-40℃冲击功达到30 J以上。合理的淬火终淬温度可以获得更多残留奥氏体,而升高分配温度会增加析出、并使析出物长大,这是提高钢的强度和韧性的主要原因。     

丝杠用1Cr15Ni4Mo2CuN不锈钢热处理温度场的有限元数值模拟

基于ANSYS有限元平台,结合热物性参数的温度敏感性和现行热处理工艺对1Cr15Ni4Mo2CuN钢不同尺寸丝杠工件在淬火加热和深冷处理过程中的温度场变化规律进行了模拟,通过显微组织观察、XRD和硬度测试分析了不同深冷处理时间下工件的残留奥氏体含量。结果表明,?40、?45和?50 mm工件在1070℃加热时的温度均一时间分别为1100、1294和1446 s;?40 mm工件在-196℃深冷79 s时整体温度降至Mf点以下,此时工件中的残留奥氏体已大量转变为马氏体,硬度明显升高,残留奥氏体含量随深冷时间延长而降低,但深冷1800 s后,继续延长深冷时间时残留奥氏体含量变化不明显。     

冷却介质对不同碳含量合金钢淬火组织及性能的影响

以20CrMnTi齿轮钢为模型,设计制备了不同碳含量及合金成分的试样,以10%NaCl水溶液与液氮作为淬火冷却介质。分析探讨了试样淬火后微观组织形貌与宏观硬度的对应关系,以及不同冷却速度对其组织转变的影响。结果表明:采用10%NaCl水溶液作为淬火介质时,低中碳试样的组织为典型板条马氏体,高碳试样微观组织中保留了大量残留奥氏体,硬度相对较低;液氮淬火过程中,高温区试样表面形成了氮气膜,传热缓慢,导致低碳试样淬火组织中出现少量铁素体组织,致使其硬度低于盐水淬火的全马氏体组织;然而,对于高碳及高Ni合金样品,高温区氮气膜的冷速已达到淬火临界冷速,且低温区的大过冷度进一步促进部分残留奥氏体向马氏体转变,宏观硬度表现为升高;低温区的液氮深冷作用导致细小残留奥氏体向马氏体转变,但粗大残留奥氏体转变较为困难。