工程机械用ZGMn13Cr2高锰钢热处理工艺研究

对ZGMn13Cr2高锰钢进行1050℃×1 h水韧处理后,再进行(380～620℃)×1 h时效处理试验。通过OM、SEM、冲击试验、硬度测试和摩擦磨损试验等手段与方法,研究了不同温度时效处理对ZGMn13Cr2高锰钢组织及性能的影响。结果表明:在380～620℃时效,随着时效温度的升高,ZGMn13Cr2钢组织中的析出碳化物越来越多。540℃时效,试样组织中碳化物呈颗粒状,分布均匀。620℃时效,试样组织中碳化物大量析出并聚集长大。与仅进行水韧处理的ZGMn13Cr2钢试样相比,时效处理ZGMn13Cr2钢的硬度与耐磨性有所提高,韧性有所下降。经过1050℃×1 h水韧+540℃×1 h时效的ZGMn13Cr2钢的耐磨性最佳,其失重为28.3 mg,硬度和冲击功分别达到374 HB和84 J。     

时效处理对ZGMn18Cr2超高锰钢组织与性能的影响

通过OM、XRD、冲击试验、硬度测试和冲击磨料磨损试验等手段与方法,研究了480～640℃×4 h时效处理对ZGMn18Cr2超高锰钢组织及性能的影响。结果表明:在480～560℃范围内,随着时效温度的升高,ZGMn18Cr2试验钢组织中析出的针状、块状碳化物逐渐增多。时效温度超过600℃后,试验钢组织中析出碳化物逐渐溶解。随着时效温度的升高,试验钢冲击吸收能量先急剧下降,后缓慢增加,硬度先升高后降低,耐磨性逐渐下降。480℃×4 h时效处理试样耐磨性最佳,冲击吸收能量达到137. 6 J,冲击韧性明显高于其它时效试样。560℃×4 h时效处理试样硬度最高,达到39. 4 HRC。     

回火温度对40CrNi2Mo钢力学性能和干摩擦性能的影响

对40CrNi2Mo钢进行200~575℃回火处理,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光共聚焦扫描显微镜、维氏硬度计、万能试验机和磨损试验机等研究了回火处理后40CrNi2Mo钢微观组织演化对其力学性能和干摩擦性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,40CrNi2Mo钢板条马氏体中固溶的过饱和C原子逐渐析出,微观组织逐渐向粗大的铁素体、球化渗碳体和粗化的碳化物转变;压缩屈服强度、弯曲强度和硬度降低;325℃和425℃回火处理后析出层状渗碳体导致40CrNi2Mo钢的加工硬化能力和冲击韧性先下降后升高;硬度降低导致耐磨性降低,磨损机制由磨粒磨损逐渐向氧化剥层磨损转变。     

回火后冷却方式对铬钼耐磨铸钢力学性能和显微组织的影响

对含0.63%C(质量分数)的铬钼耐磨铸在860℃保温1 h雾冷淬火和550℃回火2 h后分别油冷、空冷和炉冷。检测了钢的显微组织、硬度、冲击韧性和耐冲击磨料磨损性能。结果表明:回火后冷却方式不同的钢的硬度无明显差异;回火后油冷的钢由于球状碳化物数量最少,其冲击韧性最好;回火后空冷的钢耐冲击磨料磨损性能最好;回火后冷却方式不同的钢的显微组织均为回火索氏体。     

变质和时效处理对ZGMn13高锰钢力学性能的影响

针对普通ZGMn13高锰钢水韧处理后,加工硬化效果不佳的现象,采用多元变质+时效处理的方法,改善了高锰钢的硬度和耐磨性。结果表明,经变质处理ZGMn13钢的奥氏体晶粒由1级细化至4～5级,硬度得到提高,耐磨性提高1倍以上。再经时效处理,可析出碳化物以及发生超细合金珠光体和板条马氏体等组织转变。X射线衍射分析表明,组织转变使钢的亚晶粒尺寸、位错密度及微观应变值均发生了变化,改善了钢的力学性能。     

时效处理对高锰钢组织及耐磨性能的影响

研究了时效处理对高锰钢硬度、冲击韧度、冲击磨料磨损性能的影响,并利用金相显微镜观察金相组织,XRD分析物相组成,SEM观察磨损形貌。结果表明:300℃时效处理2 h后,高锰钢晶内析出大量细小弥散分布的碳化物;硬度随时效温度的升高而增加,冲击韧度先上升后下降,300℃时达到峰值188 J/cm~2;300℃时效后高锰钢的耐磨性最佳,比未时效时提高10%~15%,且磨损表面无严重变形。     

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。     

620℃长期时效对汽轮机转子用COST-FB2钢组织和性能的影响

利用Thermal-Calc热力学软件对COST-FB2钢平衡条件下的析出相进行了计算,结合扫描、透射、化学相分析等手段研究了620 ℃不同时效时间下超超临界电站转子用COST-FB2钢的组织、M23C6 碳化物和Laves相的演变,并分析了其变化对性能的影响。结果表明: COST-FB2钢在620 ℃后室温强度和塑性变化不大,高温强度和塑性有波动,冲击性能和硬度在时效前1 000 h下降幅度较大,随着时间的进一步延长有所波动下降的幅度较小。时效 0 ~ 10 000 h 过程中COST-FB2钢中马氏体板条结构比较稳定,位错密度和小角度界面下降,M23C6 碳化物平均粒度增加;Laves相在时效2 000 h开始析出,到时效 10 000 h过程中其尺寸不断增加,10 000 h后平均直径约410 nm,其粗化程度远大于M23C6碳化物;在时效 2 000~6 000 h,Laves相的单位面积数量不断增加,6 000 h以后Laves相的单位面积数量开始下降,时效8 000 h以后趋于平稳。国产COST-FB2钢转子大锻件在620 ℃时效 10 000 h过程中表现出较好的组织和性能稳定性。     

热处理对超超临界汽轮发电机组用X22耐热钢组织与性能的影响

采用SEM、TEM、硬度测试、冲击性能测试等方法,研究了不同热处理工艺对X22耐热钢组织及性能的影响。结果表明:X22耐热钢经1070℃×1 h油冷淬火处理后组织为板条马氏体,板条间有针状碳化物析出。经不同温度的回火处理后,X22钢组织依然保持马氏体板条形貌。当回火温度超过650℃时,针状碳化物消失,在马氏体板条和原奥氏体晶界上析出大量条状碳化物M_(23)C_6。随回火温度升高,X22钢硬度呈先降低后升高再快速降低的变化趋势,500℃时,硬度达到最大值52 HRC;X22钢的冲击功在500℃和650℃时出现了两次低谷,冲击功分别为11.7 J和9.7 J。     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

ZG80Cr2MnMoSi钢的回火特性及磨损机理

研究了淬火方式和回火温度对ZG80Cr2MnMoSi钢的组织、性能以及磨损特性的影响。研究结果表明:ZG80Cr2MnMoSi钢对淬火方式不敏感,具有良好的淬透性和淬硬性;试验钢经过870℃×2 h风冷+500℃×2 h回火处理,所获得基体的硬度明显高于传统钢ZGMn13强化后的硬度,获得的组织为回火屈氏体,其硬度为49 HRC,冲击韧度为33 J/cm2,耐磨性能好。     

超超临界机组转子FB2钢630℃长期时效稳定性研究

以COST-FB2转子钢为研究对象，利用冲击试验、高温拉伸试验、硬度测试、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等测试方法研究了630℃长期时效中COST-FB2转子钢组织和性能的变化。结果表明：随着时效时间延长，冲击功、硬度和高温强度都呈下降趋势，冲击韧性在2000h后下降较为明显，后逐渐趋于稳定。硬度(HBW)总体处在较高水平（2479.4MPa），高温塑性未见明显变化。M23C6碳化物尺寸及含量有所增长，但未见明显粗化；Laves相尺寸增长更明显并在晶界处聚集，但未形成链状。Laves相的析出长大与聚集是导致冲击韧性下降的主要原因。研究结果认为630℃时效至5000 h COST-FB2钢能够保持较高的高温稳定性。     

耐蚀镜面塑料模具用钢的热处理

LJ338ESR钢可用于制作耐蚀镜面塑料成型模具,为提高其硬度、耐磨性和耐蚀性,需进行固溶和时效处理。研究了经不同工艺固溶和时效处理的LJ338ESR钢的显微组织、硬度、冲击韧度和耐蚀性能,以揭示固溶温度、时效温度和时效时间对钢的性能的影响。结果表明,LJ338ESR钢的最合适的热处理工艺为1 090℃×0.5 h水冷固溶处理后,进行500℃×8 h水冷时效处理。     

热处理工艺对CM2高速钢组织性能的影响

对CW6Mo5Cr4V2(CM2)高速钢进行了不同温度的淬火和回火处理。检测了热处理后CM2钢的硬度、冲击韧性和耐磨性能。结果表明,经1 150～1 250℃淬火并于550℃回火的CM2钢的硬度随淬火温度的升高先升高后下降。1 200℃淬火、550℃3次回火的CM2钢的硬度高达65. 4 HRC,且耐磨性与冲击韧性优异。CM2钢的磨损机制为粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损并存。     

渗硼对沉淀硬化铌不锈钢的影响

沉淀硬化不锈钢是含铝、钛、铌和铜等沉淀硬化元素的铁-镍-铬合金。沉淀硬化过程包括非常细小的金属间相的形成(析出),如Laves相Fe_2(Mo,Nb),Ni_3M(M:Al,Ti,Nb,Cu,V,Mo,W),Nb(C,N)和碳氮化物Ti(C,N)及碳化物Fe_3Nb_3C(M_6C)。本文对沉淀硬化钢进行了渗硼处理,为了提高硬度和耐磨性,该钢以铌作硬化剂。钢的成分为0.03C-0.22Si-17.86Cr-3.91Ni-2.14Mo-1.96Nb(质量分数,%)。渗硼在添加10%Al的熔融硼砂中进行,温度1 100℃,时间4 h,油冷,随后于500℃时效。结果获得了硬度高、耐磨性好的硼化物层。     

分级保温热处理对高铬白口铸铁组织和性能的影响

研究了分级保温热处理对高铬白口铸铁组织转变、硬度、冲击韧性及耐磨性的影响。结果表明:高铬白口铸铁分级保温处理中,基体中过饱和的碳和合金元素会以二次碳化物的形式析出,残留奥氏体发生马氏体转变。在1150℃×2 h+890℃×5 h分级保温过程中,随着保温时间的延长有大量二次碳化物析出,首先析出颗粒状的(Cr,Fe)23C6,然后基体和(Cr,Fe)23C6发生原位转变生成片状的(Cr,V)2C和长条状的(Cr,Fe)7C3,有效地提高了合金的硬度、冲击韧性及抗磨损能力。     

固溶-高温回火对D2钢组织性能的影响

对D2钢进行不同处理后,利用OM、SEM和XRD进行了微观组织分析,并测试了硬度与冲击韧性,研究固溶-高温回火球化预处理对D2钢微观组织与性能的影响。结果表明:D2钢经固溶-高温回火处理后碳化物偏析程度明显降低,高温回火时碳和合金元素从过饱和的马氏体基体中析出,均匀聚集长大形成合金碳化物颗粒,改善了基体中碳化物的形态和分布;最佳的预处理工艺参数为780℃回火6 h,经最佳预处理-淬回火后,材料冲击韧性提高了23.8%。     

对高锰钢晶界碳化物的一点认识

ZGMn13铸态组织是奥氏体及沿晶界与晶内析出脆性相——碳化物。由于碳化物的析出,使钢脆而硬。经水韧处理后,碳化物重新溶入奥氏体中去,成为单一奥氏体。这时钢具有高韧性、高的冷作硬化性与在冲击负荷条件下的良好的耐磨性。     

水韧处理对ZGMn18Cr2铸件组织与性能影响

采用两种不同水韧处理工艺对未达到使用寿命即发生破裂的ZGMn18Cr2超高锰钢衬套试样进行处理,并对比分析了水韧处理前后试样的组织与力学性能。结果表明,加热至1 120℃,保温15 h后快速水冷的水韧处理的硬度值降低,钢中未溶碳化物和析出碳化物几乎消失,碳化物级别显著提高;钢的抗拉强度、伸长率、断面收缩率、冲击吸收能量等力学性能指标得到大幅度提高,显著改善了钢的综合力学性能,提高了衬套的使用寿命。     

深冷处理对冷作模具D2钢性能的影响分析

对冷作模具D2钢进行不同的深冷处理,并进行了显微组织、表面硬度、耐磨性和冲击韧度的测试与分析。结果表明,深冷处理,尤其是淬火回火后再进行深冷处理,有利于促进钢中碳化物的弥散分布,提高表面硬度、耐磨性和冲击韧度;淬火回火后进行-196℃×2 h深冷处理的冷作模具D2钢,其表面硬度较未经深冷处理试样提高5.38%,20℃磨损体积减少68.89%、200℃磨损体积减少77.74%,冲击韧度提高40.80%。