3种模具钢组织与性能的对比研究

采用金相显微镜、洛氏硬度计、冲击试验机与扫描电镜(SEM)对淬火+回火热处理后的SKD11钢、GD钢和LD钢的组织、硬度、冲击韧性及断口形貌进行了测试和分析。研究结果表明:3种钢经淬火+回火后的组织均由针状马氏体+碳化物+少量残余奥氏体构成,但马氏体和碳化物的形态有明显不同;淬火+回火后SKD11钢的硬度值为55.6 HRC,冲击能量约为63 J,GD钢的硬度值为58.6 HRC,冲击能量约为31 J,LD钢的硬度值为58.8 HRC,冲击能量约为75 J。3种模具钢断口宏观形貌均呈现出微量塑性变形的微晶瓷状特征,微观断口形貌为撕裂棱相连的小块解理面,3种钢的断裂机理均为准解理脆性破断。     

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。     

淬火后回火温度对ZG40Cr组织及性能的影响

研究淬火后回火温度对ZG40Cr组织和力学性能的影响.结果表明,ZG40Cr淬火后随回火温度的升高,力学性能呈下降趋势,450℃回火冲击值最低,出现回火脆性,超过450℃回火冲击值随回火温度的提高上升幅度较大.ZG40Cr淬火、200℃回火组织为回火马氏体,具有较高的强度和较低的冲击值,超过300℃回火组织中析出碳化物.随回火温度的提高,析出的碳化物有积聚粒状化趋势,650℃回火组织为索氏体组织,具有较高的强韧性.淬火后200℃回火的冲击断口形貌为准解理断裂,伴随一定塑性变形的撕裂棱;450℃回火的冲击断口形貌主要为沿晶断裂特征:650℃回火的冲击断口形貌为韧窝断裂,存在大量塑性变形.     

淬火和回火工艺对50MnB钢组织与性能的影响

为了优化50MnB钢热处理工艺,设计了水淬、盐水淬和油淬三种淬火冷却方式以及180、200、220 ℃三种不同回火温度。通过组织观察、力学性能测定、断口形貌观察、XRD物相分析探讨淬火方式和回火温度对50MnB钢组织性能的影响。结果表明,油淬是适宜的淬火方式,淬火组织均匀;回火组织由回火马氏体和少量碳化物组成,回火后仍保留马氏体板条形态。随着回火温度的升高,回火组织中的马氏体板条更细小,碳化物析出增加。同时,硬度和抗拉强度降低,伸长率增加。根据组织与性能试验结果,最适合的回火温度是220 ℃。     

回火工艺对ZG30SiMnCr力学性能及组织的影响

研究了不同回火工艺对ZG30SiMnCr钢性能及组织的影响规律。结果表明,试样经过900℃×40 min正火 900℃×40 min淬火后,在200℃低温保温回火有利于提高强度和硬度,600℃高温保温回火有利于提高试样的冲击韧度。采用相同的等温淬火工艺处理试样,600℃回火时,试样的冲击韧度值可以比200℃回火时提高161.00%。当回火时间为3.5 h时,抗拉强度和冲击韧度达到最大值,分别为1 226.1 MPa和38.8 J/cm2。用扫描电镜对经600℃回火处理试样的冲击断口形貌观察发现,其组织为回火索氏体、少量铁素体和弥散分布的大量碳化物,其断口表面有大量的韧窝带,韧窝数量多且分布较均匀,深度较深,属于韧性断裂。     

感应回火对1000 MPa级高强度低合金钢碳化物析出行为及韧性的影响

对比研究了电磁感应及传统箱式炉2种不同回火加热方式对1000 MPa级别高强度低合金钢淬火后组织中碳化物的尺寸、形貌、分布及其对力学性能的影响.结果表明,实验钢淬火后组织包括下贝氏体及板条马氏体.2种加热方式回火后,对于下贝氏体组织,随着回火温度由400℃升高至550℃,碳化物由针状向短棒状转变.其中,经550℃传统加热回火后,贝氏体内部碳化物长轴尺寸约为200 nm,而经该温度电磁感应加热回火后其长轴尺寸约为60 nm.对于板条马氏体组织,经传统加热回火后,碳化物主要沿着板条边界连串析出;电磁感应加热回火后,马氏体板条中析出的碳化物在板条内部及边界均匀弥散分布.经550℃传统方式回火后,马氏体中的碳化物尺寸约为200 nm,而电磁感应回火的碳化物尺寸均小于100 nm.经过不同加热方式回火后,实验钢的硬度差别不显著,随着回火温度升高,2种加热方式回火试样冲击功均升高,但感应加热回火后冲击功升高更为显著,实验钢经550℃电磁感应加热回火后-20℃冲击功达到133 J,是传统加热回火工艺的4.5倍,实现了1000 MPa级高强度低合金钢良好的强韧化组合.     

常用模具材料热处理的显微组织及性能分析

通过对T8、CrWMn、9SiCr、Cr12MoV和GCr15五种模具材料在常规热处理工艺下的力学性能比较,并利用金相、扫描电子显微镜对其显微组织和断口形貌进行分析,优化了它们的热处理工艺.结果表明,这五种材料热处理后的断口形貌均为解理或准解理脆性断裂,组织结构为回火马氏体、残余奥氏体和碳化物.且Cr12MoV经1010℃淬火、200℃回火后的硬度为63HRC;T8钢经785℃淬火、200℃回火后的硬度为61HRC:CrWMn经835℃淬火、200℃回火后的硬度为60.2HRC;9SiC经865℃淬火、200℃回火后的硬度为61HRC:GCr15钢在835℃淬火200℃回火后的硬度为61.5HRC.     

Q345钢热处理组织与性能研究

对Q345钢板进行热处理,研究了淬火温度和回火温度对Q345钢显微组织、室温拉伸和冲击性能的影响。结果表明,热轧态Q345钢板的组织为铁素体和珠光体,晶粒大小不一、形状不规则,同时还含有少量混晶组织;随着回火温度的升高,Q345钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率都呈先增加而后降低趋势;当900℃淬火+600℃回火时,Q345钢具有较好的综合力学性能。回火温度为200~680℃时,Q345钢的拉伸断口表现为韧性断裂特征;低温下回火(≤400℃),冲击断口表现为解理和准解理断裂特征,在600℃和680℃较高温度回火后,冲击断口为韧性断裂特征。     

调质工艺对石油套管用36Mn2V钢冲击性能的影响

研究不同调质工艺处理的石油套管用36Mn2V钢的0℃冲击性能。用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察与分析钢的奥氏体晶粒大小、冲击断口形貌、钢中淬火未溶第二相以及回火碳化物的析出行为。结果表明,当回火温度一定,淬火温度在890℃时,淬火未溶第二相的数量较少而且奥氏体晶粒未过分长大,冲击功最大。当淬火温度一定,冲击功随着回火温度的升高而增大。回火温度较低时(500℃),钢中碳化物主要在晶界和马氏体板条界面上呈连续状析出,冲击功较低;回火温度较高时(620℃),碳化物多在晶内析出而且铁素体呈等轴状,冲击性能较好。     

回火温度对3Cr3Mo2NiW钢力学性能和断口形貌的影响

研究了3Cr3Mo2NiW钢力学性能和断口形貌随回火温度的变化。结果显示,随着回火温度的升高,试验钢的硬度降低,韧性增加,550 ℃回火时出现二次硬化现象;600 ℃以上回火,硬度明显降低,韧性大幅度增加;700 ℃回火态试样未冲断。淬火后,随着回火温度的升高,试验钢的基体组织逐渐转变为回火马氏体、回火屈氏体和回火索氏体。300~600 ℃温度区间内回火试样的断裂方式为准解理断裂,高温回火试样的断裂方式为韧性断裂,不同温度回火后得到的显微组织和碳化物对试样的冲击韧性有较大影响。     

回火温度对Q890高强钢组织和性能的影响

研究了回火温度对经一定温度淬火后的Q890高强度钢组织和力学性能的影响。结果表明,从920℃淬火并于200～700℃回火时,随着回火温度的升高,Q890钢的淬火马氏体逐渐转变为回火马氏体、回火托氏体及回火索氏体,硬度总体呈下降趋势;600℃回火后,Q890钢的组织主要为回火托氏体,硬度为35HRC。此外,经从920℃淬火和600℃回火的5～25mm厚Q890钢板的屈服强度均大于900MPa,-40℃的冲击韧度均大于45J。     

回火温度对Q1100超高强钢组织和性能的影响

采用力学性能测试、显微组织观察、扫描电镜观察,研究回火温度对Q1100超高强钢组织和性能的影响规律。结果表明:试验钢900 ℃保温后水淬再200~300 ℃回火后,为回火板条马氏体组织;在 400 ℃和500 ℃回火后,为回火屈氏体组织;在600 ℃回火后,为回火索氏体组织。试验钢具有较高的回火稳定性,在400~600 ℃回火时,α铁素体仍保持板条马氏体的形状和位向。在200 ℃回火后,小角度晶界含量较多,阻碍微裂纹扩展,韧性较好,随着回火温度的升高,小角度晶界占比逐渐减少,在400 ℃回火后,小角度晶界占比较少,碳化物的析出恶化试验钢的韧性,发生了回火脆性,韧性最差,500 ℃和600 ℃回火后,试验钢的小角度晶界占比较400 ℃相差不明显,但试验钢回复程度较大且600 ℃回火发生部分再结晶,回火软化作用较大,韧性较高。当回火温度为200 ℃时,试验钢具有最佳的综合性能,屈服强度为1164.38 MPa,抗拉强度为1429.70 MPa,断后伸长率为14.66%,硬度为430.27 HV3,标准试样-40 ℃冲击吸收能量为92.30 J。     

淬火温度对中合金马氏体耐磨铸钢组织和性能的影响

对自行设计的矿山球磨机衬板用中合金马氏体耐磨铸钢在900、950、1000、1050、1100 ℃淬火后回火,研究了淬火温度对试验钢组织和性能的影响。试验结果表明,经过淬火、回火处理后的试验钢显微组织由板条马氏体和残留奥氏体组成。当保持回火温度250 ℃不变,随着淬火温度的升高,马氏体组织先变细密后又变粗大,抗拉强度、冲击性能及残留奥氏体含量均呈现先增大后减小的趋势,在1050 ℃淬火取得最优综合力学性能:抗拉强度1623 MPa,冲击性能14.4 J,此时试验钢的强化机理为孪晶马氏体和高密度位错缠结。通过冲击磨损试验解释了试验钢在该工艺下的磨损行为与磨损机理。     

26CrMoVNbRE钢高效热处理调质工艺边界探索

研究了不同淬火温度、淬火保温时间、回火温度及回火保温时间对26CrMoVNbRE钢组织与性能的影响,结果表明,试验钢870~900 ℃淬火后高温回火,显微组织为回火索氏体,原始奥氏体晶粒细小均匀。870 ℃保温40 min淬火,与900 ℃保温30 min淬火屈服强度相近,前者有良好的综合力学性能,后者更有利于现场高效热处理。900 ℃保温30 min淬火,再经720 ℃回火60 min调质处理,BT110TS钢级油套管各项力学性能满足技术要求。采用SEM结合EDAS对不同回火温度条件下的析出物进行观察,结果表明,试验钢第二相析出物为M₂C型碳化钼以及M₃C型碳化铬形成的复合相,随着回火温度的降低,分布在晶界上的析出物增多,不利于低温冲击性能与耐应力腐蚀。     

P20塑料模具钢淬火及回火组织性能的研究

利用扫描电镜、金相显微镜、洛氏硬度计研究了P20塑料模具钢淬火及回火组织,并测定了硬度随淬火温度以及回火温度的变化.P20钢经830～920℃淬火得到板条马氏体.淬火后晶粒尺寸随淬火温度的升高有粗化的趋势但并不明显,直到890℃以后才明显粗化,因此,淬火温度应在830～890℃,以860℃为宜.P20钢硬度随回火温度升高而降低,碳化物析出增多并逐渐球化,马氏体板条边界逐渐变得模糊,有些板条合并变宽.P20钢经620℃×1 h回火后其硬度为32.8～35.8HRC,能满足预硬化硬度要求,而且经830～890℃淬火+620℃×1 h回火,硬度基本不随淬火温度变化,这将有利于工厂组织生产,因此最终选择预硬化工艺为860℃×30min淬火+620℃×1 h回火.     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

淬火工艺对含Ni中锰钢组织和性能的影响

通过扫描电镜观察、拉伸及低温冲击试验,研究了不同淬火工艺对含1%(质量分数)Ni的中锰钢组织和性能的影响。结果表明,随着淬火温度升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度先增大后减小,随后再逐渐增大,低温冲击吸收能量具有相同变化趋势;中锰钢的最优调质工艺为900 ℃淬火后于600 ℃回火,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别能达到560 MPa、640 MPa及21.8%,-50 ℃ 冲击吸收能量达到270 J,获得了良好的综合力学性能。调质态试验钢在不同淬火温度下均获得了铁素体和回火马氏体组织,随着淬火温度升高,马氏体比例增加,晶粒尺寸逐渐减小。     

30CrNi4Mo钢的组织和冲击疲劳性能的研究

研究了30CrNi4Mo钢不同热处理的组织和冲击疲劳性能。结果表明,30CrNi4Mo钢正火低温回火的组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成,淬火低温回火组织为回火马氏体和残余奥氏体。正火低温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命高于淬火低温回火和淬火高温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命,淬火高温回火的冲击疲劳总寿命高于正火及淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。分析了多冲击疲劳裂纹扩展的行为,讨论了正火低温回火冲击疲劳裂纹形成寿命较长及淬火高温回火提高冲击疲劳总寿命的原因。     

回火时间对1800 MPa级热成形钢组织和性能的影响

采用扫描电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸试验等研究了1800 MPa级热成形钢经930 ℃保温4 min保压淬火后在200 ℃回火不同时间(10~30 min)对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火时间的延长,试验钢的抗拉强度变化较小,其屈服强度和断后伸长率均呈先增后减的趋势。经20 min回火后,马氏体亚晶粒尺寸最小;回火10 min后,组织中的小角度晶界最多。200 ℃回火10 min后由于试验钢的残余应力释放、马氏体亚晶粒尺寸减小和小角度晶界增多,综合影响下热成形钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度为1844 MPa,断后伸长率从淬火态的8.27%提升到11.78%,强塑积达21 GPa·%以上,说明短时回火有利于该超高强度钢的综合性能提高及其热成形件的可靠应用。