回火4340钢的激光相变硬化

使用1.8KW固定激光功率的CO_2激光器,用5—10mm/s的扫描速度,硬化AISI4340钢试样的表面。分析了扫描速度和合金的回火处理对硬度分布曲线和激光硬化区显微组织的影响。硬化区的显微组织主要由板条和孪生马氏体组成。也发现了自回火马氏体,它取决于扫描速度。在激光处理试样的相变区,观察到在马氏体上分布着具有奥氏体壳层的部分溶解碳化物和(或)奥氏体小岛。激光处理期间,碳化物完全溶入奥氏体所需要的时间取决于回火条件。如果合金的回火温度较低,则硬度曲线中得到的硬化区较深,相变区较窄。以奥氏体中碳的扩散距离为基础,对硬度曲线作了简单的数学估算。计算结果与相变硬化区过程中测定的硬度曲线以及观察到的显微组织是完全相符的。     

38CrMoAl钢激光淬火研究

利用连续波CO2激光束,对38CrMoAl钢进行了激光表面淬火研究,测量了淬硬层厚度和硬度分布,并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明,38CrMoAl钢激光淬硬层的硬度可达850HV0．3,是未淬火基体的3～4倍。激光淬火层分为均匀相变区和过渡区,均匀相变区组织由均匀细化的位错马氏体(包含少量残留奥氏体)组成,过渡区为板条马氏体和未溶铁素体的混合组织。在激光功率和离焦量一定的条件下,硬化层厚度和宽度均随扫描速度增加而减小,而淬硬层硬度首先随扫描速度的增加而增加,达到一最大值时又呈下降的趋势。在离焦量48mm,功率1．8kW的条件下,38CrMoAl钢激光淬火的最佳扫描速度是20mm／s。     

选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了12CrNi2合金钢. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪、室温拉伸试验等方法研究了激光能量密度对合金钢显微组织和力学性能的影响. 结果表明,成形合金钢的宏观组织可分为熔池区与热影响区两部分,微观组织为回火马氏体和少量残余奥氏体. 随激光能量密度(E_V)增加,成形合金钢的孔洞缺陷逐渐减少,致密度逐渐增加,最高可达到99.87%;同时,熔池体积增大,寿命增加,冷却速度降低,导致回火马氏体板条宽化,热影响区变宽,合金钢的显微硬度和强度降低,塑性增加. 在E_V为81.34 J/mm3条件下,SLM成形12CrNi2合金钢具有最优强塑性,抗拉强度和屈服强度分别为1098和882 MPa,断后伸长率为20.07%. 采用SLM技术成形12CrNi2合金钢可获得比激光熔化沉积(LMD)和铸造成形更佳的综合力学性能.     

功率密度对冷作模具钢激光焊接修复接头组织和性能的影响

通过脉冲激光填丝焊接方法,采用准0.5 mm的8407激光焊丝对5 mm厚Cr13Mo1Si1V1钢试板进行堆焊,模拟了失效模具表面磨损激光焊接修复,研究了激光功率密度对修复接头形貌、组织和硬度的影响。结果表明,随着功率密度的增加,母材的熔化深度、宽度逐渐增加,而熔堆高度降低,熔堆焊缝宽度先减少后增加;焊缝金属中细小的片状马氏体逐渐粗化,最后转变为板条马氏体,同时还出现了隐晶马氏体,残余奥氏体量增多,碳化物逐渐细化,热影响侧熔合区中碳化物增多,呈细小弥散分布;焊缝区的硬度逐渐降低,HAZ及熔合区的宽度几乎呈线性增大的趋势,最高硬度则略有下降。     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

T10A钢激光相变硬化组织与性能研究

采用激光加工机对T10A钢表面进行激光相变硬化处理,并对硬化层进行组织、性能表征。结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体;过渡区为半马氏体+珠光体+网状渗碳体。硬化层显微硬度最高值为1219.3 HV1,比基体提高5倍。硬化层表面耐磨性分析表明,当功率为800 W、扫描速度为6 mm/s时耐磨性最佳,磨损率为13.11 mg/cm2。     

激光表面淬火对铬钼铸铁组织和硬度的影响

采用TH-3DC3000型激光加工系统对铬钼铸铁进行了激光表面淬火处理,研究了不同激光功率和扫描速度对铬钼铸铁显微组织、表面硬度及硬化层深度的影响。结果表明,经激光表面淬火后,铬钼铸铁的组织由硬化区、过渡区和基体3个区域组成,硬化区组织为隐晶马氏体、残留奥氏体和球状石墨,过渡区组织为隐晶马氏体、珠光体和球状石墨,基体组织为铁素体、珠光体和球状石墨。在激光表面淬火未对试件产生过热影响时,激光功率的增大和扫描速度的降低均会提升铬钼铸铁的表面硬度和硬化层深度。在5 mm×20 mm的矩形激光光斑下,确定最优的参数组合为激光功率2300 W、扫描速度0.003 m/s,采用该参数组合对铬钼铸铁进行激光淬火处理时,表面硬度为760 HV0.3,硬化层平均硬度为724 HV0.3,硬化层深度可达1.4 mm以上。     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能北大核心

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

1Cr12Ni3MoVN不锈钢TIG焊接工艺及接头性能

采用TIG焊焊接2.5 mm厚1Cr12Ni3MoVN马氏体不锈钢板材,研究焊接工艺参数对接头组织与力学性能的影响规律,并优化工艺参数。结果表明,焊接速度为0.95 mm/s时,随着焊接电流的增加,接头强度先增后减;焊接速度为2.33 mm/s时,随着电流持续增大,接头强度不断下降。当焊接电流为96 A、焊接速度为0.95mm/s、送丝速度为1 mm/s时,工艺参数所获接头力学性能最好,抗拉强度达988.8 MPa,与母材相当。硬度最高值位于焊缝处,约为611 HV;最低硬度处于热影响区的回火区,约为292 HV;母材硬度值约为321 HV。拉伸试样均在热影响区的回火区处断裂,试样断口形貌为浅韧窝形;焊缝组织为铸态板条马氏体,完全淬火区组织为粗大的板条马氏体组织,不完全淬火区组织为板条马氏体-铁素体组织,回火区组织为高温回火索氏体,其硬度比母材调质回火索氏体差。     

扫描速度对球墨铸铁激光熔覆层组织的影响

目的揭示不同扫描速度下激光熔覆Fe基覆层显微结构的变化规律,以寻求高效的组织控制手段。方法使用半导体激光器,在相同送粉量和激光功率条件下,采用不同扫描速度,在球墨铸铁表面制备激光熔覆层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪、X射线衍射仪表征覆层微观组织和相组成,采用洛氏硬度计对覆层硬度进行测定。结果扫描速度为7 mm/s时,稀释率为16%,覆层组织主要是马氏体和少量残余奥氏体,晶粒细小,无裂纹,洛氏硬度为55.5HRC;扫描速度为5 mm/s时,稀释率为30%,覆层中的晶粒形态变粗大,且得到更多的柱状晶和等轴晶,残余奥氏体含量大幅增多,马氏体含量明显下降,结晶裂纹倾向大,洛氏硬度为21.7HRC。结论扫描速度在球墨铸铁的覆层制备中发挥了重要作用,对覆层凝固过程、晶粒生长、相组成、裂纹敏感性、硬度有很大影响。通过适当调整扫描速度可以改变马氏体和残余奥氏体的量,获得无裂纹且硬度合适的覆层,实现覆层组织和力学性能的有效控制。     

45钢激光氮合金化涂层的组织性能及工艺优化

利用激光合金化技术在45钢表面制备了氮合金化层,并采用正交试验法优化了合金化工艺参数,采用OM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机等手段研究了优化工艺处理后的合金化层的组织及性能。结果表明,随激光功率和扫描速度增大,合金化层硬度呈先增后降的趋势,在1.0 kW和500 mm·min^-1时硬度分别达到最大值782 HV0.3和725 HV0.3,随着搭接率的增加,合金化层硬度逐渐下降,其最优工艺为:激光功率1.0 kW、扫描速度500 mm/min和搭接率30%;经最优工艺处理后的合金化区组织由γ-(Fe,N)、γ-(Fe,C)、针状马氏体、γ′(Fe₄N)、ε(Fe₂N)以及Fe₃C等固溶体和化合物组成,以柱状晶和胞状晶为主,厚度约为120 μm,平均硬度约为816 HV0.3,热影响区组织由少量针状马氏体以及残留奥氏体等组成,厚度约为200 μm,硬度由768 HV0.3到242 HV0.3呈梯度分布;合金化层的摩擦因数约为0.4827,磨损率为8.218×10^-15 m³·N^-1·m^-1。     

Effect of Nickel Contents on the Microstructure and Mechanical Properties for Low-Carbon Bainitic Weld Metals

Multi-pass weld metals were deposited on Q345 base steel using metal powder-flux-cored wire with various Ni contents to investigate the effects of the Ni content on the weld microstructure and property. The types of the microstructures were identified by optical microscope, scanning electron microscope, transmission electron microscope, and micro-hardness tests. As a focusing point, the lath bainite and lath martensite were distinguished by their compositions, morphologies, and hardness. In particular, a number of black plane facets appearing between lath bainite or lath martensite packets were characterized by laser scanning confocal microscope. The results indicated that with the increase in Ni contents in the range of 0, 2, 4, and 6%, the microstructures in the weld-deposited metal were changed from the domination of the granular bainite to the majority of the lath bainite and/or the lath martensite and the micro-hardness of the weld-deposited metal increased. Meanwhile, the average width of columnar grain displays a decreasing trend and prior austenite grain size decreases while increases with higher Ni content above 4%. Yield strength and ultimate tensile strength decrease, while the reduction in fracture area increases with the decreasing Ni mass fraction and the increasing test temperature, respectively. And poor yield strength in Ni6 specimen can be attributed to elements segregation caused by weld defect. Finally, micro-hardness distribution in correspondence with specimens presents as a style of cloud-map.     

配分时间对Q&P钢组织及性能的影响

在传统C-Mn-Si钢的基础上,采用在线热处理,并通过光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对一步淬火配分处理后试验钢的微观组织及力学性能进行了研究,且讨论了配分时间对材料组织性能的影响。结果表明:试验钢组织由板条马氏体和残留奥氏体组成,随着配分时间的增加,也有少量贝氏体生成,残留奥氏体含量先上升后下降,马氏体的板条组织逐渐模糊并软化;抗拉强度和屈服强度都逐渐降低,伸长率先升高后降低。配分30 s时综合性能最佳,抗拉强度为989 MPa,伸长率为23.5%,强塑积达到23.24 GPa·%。     

热处理对Fe-Cr-Ni低碳马氏体不锈钢组织及性能的影响

通过真空电弧熔炼方法制备了Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢,并系统研究了不同热处理工艺对其微观组织以及硬度的影响。结果表明:熔炼态Fe-13Cr-3.5Ni不锈钢为典型的板条状马氏体组织;经过不同温度固溶和回火处理(600 ℃)后,其组织结构由板条状马氏体和少量残留奥氏体组成,残留奥氏体含量随着固溶温度的升高先增加后减少,而硬度值先降低后升高,硬度最低值为101.5 HRB;在1000 ℃淬火并在不同温度回火后其组织结构由回火板条状马氏体以及残留奥氏体组成,在650 ℃以下回火时,随着回火温度的升高奥氏体含量逐渐增多,当回火温度达700 ℃时,残留奥氏体含量下降,其洛氏硬度值随着回火温度的升高先降低后升高,其硬度值在99~107 HRB范围内。     

高强度桥梁钢Q690q的连续冷却转变行为

利用MMS-200热模拟试验机、Imager M2m光学显微镜、JSM-6490LV扫描电镜和FV-ARS9000全自动维氏硬度计,对高强度桥梁钢Q690q在细晶奥氏体(晶粒度10级)、粗晶奥氏体(晶粒度6.5级)和细晶形变奥氏体(晶粒度10.5级、压缩变形30%)3种奥氏体状态下的连续冷却转变行为进行了比较研究。结果表明,冷却速率相同时,细晶奥氏体使相变开始温度、转变速率峰值温度和相变结束温度升高,而粗晶奥氏体有助于板条贝氏体和板条马氏体等中低温组织生成,而且生成的板条变得更为细长,但组织中原奥氏体晶界更清晰可见,其硬度明显提高;细晶奥氏体变形后,相变开始温度和转变速率峰值温度更高,从而使铁素体变得粗大,但能减少珠光体转变、促使无碳贝氏体生成,其硬度在冷却速率较低时比细晶奥氏体时要大,冷却速率较高时二者的硬度相差不大。     

热处理对国外P92钢显微组织及晶粒度的影响

对国外P92钢进行不同温度(1040、1060、1080 ℃)淬火和1060 ℃淬火+不同温度(740、760、780 ℃)、不同时间(1、3、5、7 h)的回火热处理,研究热处理参数对其显微组织、晶粒度及硬度的影响。结果表明,经淬火后P92钢组织为板条状马氏体+残留奥氏体,随淬火温度的升高,马氏体组织板条逐渐变粗大,平均晶粒度由9级增大至7级。P92钢经1060 ℃淬火后,随着回火温度的升高和回火时间的延长,P92钢硬度逐渐降低,回火马氏体板条逐渐合并并向回火索氏体过渡,且回火过程中碳化物在晶界和晶内析出并不断长大。     

Cr13Ni4Mo钢逆转变奥氏体的形成及其对性能的影响

采用XRD、扫描电镜、EBSD、拉伸性能测试等手段研究了Cr13Ni4Mo钢逆转变奥氏体的形成规律、形成机制与力学性能。结果表明,Cr13Ni4Mo钢经550～730℃一次回火后并没有逆转变奥氏体产生;经630℃一次回火+530～630℃二次回火时,随二次回火温度的升高,逆转变奥氏体含量呈先增加后减少的趋势,其抗拉强度、伸长率和强塑积也相应地先增加后减少。当二次回火温度为590℃时,逆转变奥氏体的含量达到峰值,综合力学性能最佳。二次回火温度为550℃时,逆转变奥氏体主要以切变机制在马氏体板条内部形成,随着二次回火温度升高,逆转变奥氏体逐渐以扩散机制形成为主。     

航空齿轮钢C69高温渗碳后的组织性能

通过OM、SEM、TEM以及显微硬度计等设备研究了1050 ℃下不同渗碳工艺对航空齿轮钢C69组织及性能的影响。结果表明,经渗碳、深冷和回火处理后,渗碳层表层的显微硬度最高可达约950 HV0.3,组织为针状马氏体,马氏体上观察到M₃C、M₂C碳化物,晶界处有M₇C₃碳化物分布,次表层组织为针状马氏体和板条马氏体,心部显微硬度约为630 HV0.3,组织主要为板条马氏体。循环渗碳的渗碳效率更高,随循环次数增加,试验钢的表面碳含量和渗碳层深度不断提高,且晶界处M₇C₃尺寸和数量逐渐增加。4次循环渗碳的表面碳含量为1.14%,渗碳层深度约为3.0 mm。     

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。