Cr-Mo-W-Mn-Ni铁基堆焊层的耐热疲劳裂纹形成及扩展

研究了Cr-Mo-W-Mn-Ni铁基堆焊层的耐热疲劳裂纹形成及扩展.结果表明,热疲劳裂纹优先在晶界氧化腐蚀处萌生并沿其扩展汇合,循环应力和高温氧化共同作用是堆焊金属中热疲劳裂纹形成及扩展的主要因素.当温度低于700℃时,该Cr-Mo-W-Mn-Ni铁基堆焊层具有较高的热疲劳抗力.     

夹杂物对高强钢焊缝金属组织和冷裂纹影响分析

采用自行研制的高强钢药芯焊丝对Q960钢进行了钨极氩弧焊焊接,在研究焊缝金属的组织和抗拉强度,以及25、0、-20和-60℃焊缝金属冲击功的基础上,分析了夹杂物的尺寸、形状和分布对焊缝金属组织中针状铁素体组织形成的影响,以及对焊缝金属冷裂纹形成和扩展的影响。结果表明:当焊缝金属中夹杂物尺寸在0.4～1.0μm之间时有利于针状铁素体形核,形核夹杂物为核壳结构,其核心为Mn、Ti和Al的氧化物,外壳为Mn的硫化物;焊缝金属中有形核夹杂物和非形核夹杂物两种;冷裂纹从非形核夹杂物处形成并向远处扩展,裂纹扩展中遇到形核夹杂物,其周围针状铁素体可阻碍其扩展,若遇非形核夹杂物则会产生二次裂纹。     

不同制备工艺对镍基合金涂层耐热疲劳性能的影响

采用氧-乙炔火焰重熔、中频感应重熔和等离子堆焊工艺在45钢基体上制备了3种镍基合金涂层,使用热循环法研究了Ni基合金涂层的耐热疲劳性能,并分析了其裂纹的形成及扩展机理。结果表明:热疲劳失效后在镍基合金涂层表面均形成了氧化层,氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层制备过程中残留的气孔能够促进裂纹的萌生和发展,等离子堆焊涂层的热疲劳抗力要优于氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层,其裂纹的形成主要源于氧化层破溃和位错运动共同作用的结果。     

大型热轧定宽压力机出钢辊的堆焊复合

针对出钢辊长期在温度800℃以上、红热钢坯作用下产生严重的冷热疲劳龟裂和金属间磨损的现象,开发出采用N合金化的堆焊硬面药芯焊丝材料。其显微组织为马氏体+少量铁素体+合金化合物,堆焊层金属具有极高的抗高温软化性能、抗冷热疲劳性能和耐金属磨损性能。制定了合理的堆焊工艺规范,堆焊复合制造的出钢辊使用寿命可长达半年,无热疲劳裂纹的产生,金属间磨损小,满足使用要求。     

埋弧药芯焊丝Nb、V合金元素含量对堆焊熔敷金属耐腐蚀性能的影响

1Cr13马氏体不锈钢常用于制造冶金轧辊、汽轮机叶片、泵轴等零件,这些零件因腐蚀产生的表面微缺陷常导致零件断裂失效,向堆焊熔敷金属中过渡适量特定合金元素,可有效改善其耐腐蚀性能。文中在1Cr13药芯焊丝配方的基础上,通过添加不同含量的铌铁和钒铁(3.2 wt.%、6 wt.%、10 wt.%)制备了三种埋弧药芯焊丝进行堆焊试验,分析堆焊熔敷金属的显微组织,并研究Nb、V含量对堆焊熔敷金属耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着药芯焊丝中铌铁和钒铁含量的增加,堆焊熔敷金属中析出相的数量逐渐增多,这些析出相为含Nb、V的碳氮化物,能有效抑制富Cr析出相的形成,提高基体中的有效Cr含量;大量均匀分布的析出相有利于腐蚀从多位置发生,促进了堆焊熔敷金属的均匀腐蚀,改善了堆焊熔敷金属的耐腐蚀性能。但含Nb和V的析出相过度析出会使基体中大量C、N原子脱溶,导致堆焊熔敷金属硬度下降。     

堆焊

修边模具堆焊工艺的研究；过渡层对夹送辊堆焊热裂纹的影响；二种硬面药芯焊丝堆焊层金属耐磨性的研究；大型支承辊的堆焊修复；表面堆焊技术在夹送辊上的应用。     

稀土氧化物及合金元素对堆焊金属显微组织的影响

采用金相显微镜对堆焊金属的显微组织进行了观察,用X射线衍射仪(XRD)对堆焊金属中相结构进行了分析,用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对断口形貌及夹杂物进行了观察分析.结果表明,在含有Cr,Mn,Mo,N i等合金元素的焊条药皮中添加稀土氧化物,其堆焊金属组织为细针状铁素体,断口为细韧窝状,且分布均匀.而未添加稀土氧化物的堆焊金属组织为粗针状铁素体及少量珠光体,断口中存在准解理断裂形貌.添加稀土氧化物后,堆焊金属中夹杂物类型发生改变,形状近似球形,尺寸均在6μm以下,且弥散分布于堆焊金属中.     

马氏体时效钢金属粉芯焊丝堆焊层的性能

采用脉冲TIG焊马氏体时效钢金属粉芯焊丝堆焊铝合金压铸模表面来提高模具表面性能.利用SEM、TEM和XRD对堆焊层的微观组织和相特点进行分析.结果表明,堆焊层金属在时效处理后利用低碳马氏体基体上沉淀析出的金属间化合物(Ni3Ti、Ni3(Al,Ti))强化,得到较高硬度和强度,兼具一定韧性的耐疲劳堆焊层,发现还析出(Ni2.9Fe0.1)Ti、(Ni0.7Fe0.3)Al相.与18Ni马氏体时效钢和H13钢实心焊丝进行抗热疲劳试验对比,测试热循环作用下的硬度变化、产生热疲劳裂纹的热循环次数及热裂纹扩展速率,结果显示金属粉芯焊丝堆焊层具有较高的抗热疲劳性能.     

Fe-Cr-C系药芯焊丝耐磨堆焊层的组织和性能

在Fe-Cr-C系药芯焊丝药芯中添加多种强碳化物形成元素,研究了堆敷金属的显微组织、耐磨性和抗氧化性.结果表明,堆焊层金属中大量呈针状和片状的细小碳化物均匀分布在共晶组织和马氏体基体上,改善堆焊金属的韧性,提高了抗裂性;焊缝金属的硬度为61.7HRC,耐磨性好,其相对耐磨性是市售某药芯焊丝堆焊层金属的3.75倍;堆焊层金属高温稳定性好,抗氧化能力强;焊丝适用于高温低应力磨料磨损环境.     

Co元素对时效硬化工具合金TIG堆焊金属粉芯焊丝堆焊层硬度及红硬性的影响

通过调整焊丝熔敷金属中Co元素的含量，研究了Co对所研制焊丝堆焊层硬度和红硬性的影响。研究表明，Co元素具有很强的时效硬化作用，对堆焊层金属的硬度和红硬性有重要的影响。随着熔敷金属中Co含量的增加，硬度和红硬性显著提高。     

热变形白口铸铁的热疲劳行为与碳化物的作用

本文对不同变形量白口铸铁的热疲劳行为进行了探讨。结果表明 ,共晶碳化物是热疲劳裂纹产生及扩展的主要部位和通道 ,碳化物破碎越严重 ,其热疲劳抗力越高 ,热疲劳断口主要为解理断口。     

氧化对WC_p/钢基表层复合材料热裂纹萌生扩展的影响

利用负压实型铸渗工艺,通过涂覆预制块法,成功地制备了以高铬钢为基材,WC为增强颗粒的表层复合材料,通过氧化增重法、热震实验法及扫描电镜等分析测试方法重点研究了氧化对WC/钢基表层复合材料热裂纹萌生及扩展的影响。研究结果表明:WC颗粒在高于600℃时,会氧化成为结构疏松的WO3,并且随着温度的升高,氧化反应的速度加快,而WC的氧化,对热疲劳裂纹的萌生和扩展产生重要的影响。在500℃以上的空气环境中,复合材料基体会在裂纹源的尖端处形成氧化物。结合环境中的氧对裂纹扩展影响的分析可知,生成的氧化物为裂纹的扩展提供了途径,并且使复合材料极易在热应力的作用下导致开裂。     

Influence of heat treatment and surface engineering on thermal fatigue behaviour of tool steel

Abstract

Thermal fatigue (TF) is a common problem in many tool steel components. It is caused by thermal cycling in presence of internal constraints. The resulting thermomechanical stresses induce thermal cracking (heat checking). A laboratory test was developed to reproduce TF damage on a laboratory scale, under oxidizing conditions. Two different test configurations were used to induce unidirectional and bidirectional cracking. Nitriding impairs TF resistance of plain steel due to the easier propagation of cracks through the diffusion layer. The efficacy of PVD coatings is dependent on their oxidation resistance and microstructure. The higher oxidation resistance of AlCrN/AlTiN than CrN results in delayed crack initiation. TF resistance is increased if the coating is free of defects and the interface adhesion is good.     

1Cr18Ni9Ti冷轧不锈钢管表面白斑形成原因分析

采用冷轧工艺生产的1Cr18Ni9Ti不锈钢管内表面出现了大量白色斑点状缺陷，导致产品不能正常出厂交付。为确定白色斑点形成原因，使用扫描电子显微镜+能谱仪、金相显微镜、激光诱导击穿光谱仪,对该批钢管表面形貌、金相组织、晶粒度和微区成分进行了分析检验。结果表明：钢管内外表面都出现了表面增碳现象，内表面上的白斑缺陷区增碳最为严重，酸洗钝化时出现了严重的晶间腐蚀，表层晶粒大量剥落，使局部表面粗糙度变差，形成白斑缺陷。钢管表面除油脱脂不彻底使热处理过程中出现表面增碳是导致出现白斑缺陷的主要原因。     

稀土Ce对Al-Cu4.5%合金热疲劳性能的影响

在接近材料实际工况的实验条件下,以铝铜合金(Cu4.5%)为研究对象,用自约束型热疲劳实验机对铈加入量不同的合金,进行了热疲劳实验以及热疲劳裂纹萌生及扩展规律的研究。结果表明:在裂纹萌生阶段,不加铈的铝铜合金的裂纹萌生速度明显大于加铈的合金;在裂纹扩展阶段,不加铈的铝铜合金裂纹扩展速度仍是最快。加入0.5?的合金在裂纹形成后期扩展速度明显加快,这是因为合金中出现针状富稀土相,这种针状相割裂了基体,使得合金力学性能降低、热疲劳抗力下降。加入0.3?的合金不论在裂纹萌生阶段还是裂纹扩展阶段,其热疲劳抗力都优于其它成分的合金。     

Effects of laser shock processing,solid solution and aging,and cryogenic treatments on microstructure and thermal fatigue performance of ZCuAl10Fe3Mn2 alloy

The materials used in variable temperature conditions are required to have excellent thermal fatigue performance. The effects of laser shock processing (LSP), solid solution and aging treatment (T6), and cryogenic treatment (CT) on both microstructure and thermal fatigue performance of ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂ alloys were studied. Microstructure and crack morphology were then examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The result showed that, after being subjected to the combination treatment of T6+CT+LSP, the optimal mechanical properties and thermal fatigue performance were obtained for the ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂ alloy with the tensile strength, hardness, and elongation of 720 MPa, 300.16 HB, and 16%, respectively, and the thermal fatigue life could reach 7,100 cycles when the crack length was 0.1 mm. Moreover, the ZCuAl₁₀Fe₃Mn₂ after combination treatment shows high resistance to oxidation, good adhesion between the matrix and grain boundaries, and dramatically reduced growth rate of crack. During thermal fatigue testing, under the combined action of thermal and alternating stresses, the microstructure around the sample notch oxidized and became loose and porous, which then converted to micro-cracks. Fatigue crack expanded along the grain boundary in the early stage. In the later stage, under the cyclic stress accumulation, the oxidized microstructure separated from the matrix, and the fatigue crack expanded in both intergranular and transgranular ways. The main crack was thick, and the path was meandering.     

The Relationship Between Oxidation and Thermal Fatigue of Martensitic Hot-Work Die Steels

Thermal fatigue behaviors of two forged hot-work die steels subjected to cyclic heating(650 °C)–water quenching were investigated. A martensitic hot-work die steel containing 10% Cr(HHD), showing superior oxidation resistance and thermal fatigue resistance to the commercial martensitic hot-work die steel(Uddeholm DIEVARò), was developed. The maximal crack length in HHD was 35% shorter than that in DIEVAR after 2000 thermal cycles, and the hot yield strength at 650 °C of HHD was 14% lower than that of DIEVAR prior to thermal fatigue testing, which is 30% higher after 1500 cycles. It is found that cracks initiated and propagated along the oxide layers in the grain boundaries, suggesting that the oxidation-induced thermal fatigue cracks can significantly reduce the mechanical performance and service life for the hotwork die steel. High-temperature oxidation behavior is crucial for thermal fatigue crack formation, while high-temperature yield strength and ductility play a less important role.     

新型高铬铸铁自保护堆焊药芯焊丝

研究了一种新型高铬铸铁堆焊药芯焊丝，分析了焊丝的脱渣性、抗裂性、耐磨性、硬度和金相组织。实验结果表明，该焊丝采用普通埋弧焊机，不需加入任何保护气体和焊剂能顺利进行堆焊，简化了操作过程，综合成本低；脱渣性好、熔敷速度快；不预热时连续堆焊也不出现裂纹，抗裂性良好；单道单层堆焊后室温硬度为48HRC左右，切削加工性能好；耐磨性为某硬度基本相同的高铬铸铁药芯焊丝耐磨性的1．27倍。     

Effects of alloy elements on microstructure and crack resistance of Fe-C-Cr weld surfacing layer

0　IntroductionFe C Crsurfacingalloysarewidelyusedinindustries ,mainlyduetotheirhighwearresistance .Underconditionsofabrasiveenvironments,theeffectofcompositionandmi crostructureontheabrasionresistancehasbeenextensivelystudied[1～4 ] .TheauthorsalsoevaluatederosionresistanceofFe C Crweldsurfacinglayersbecausealargenumberofma chinecomponentssufferedfromsevereerosion ,suchasper cussiveplate ,rotorbladeandexhaustpipe ,etc .However,thelowcrackresistanceofFe C Crweldsurfacinglayershasbecomethei…     

等离子喷涂ZrO2—NiCoCrAlY梯度热障涂层的抗热震性及失效机理

研究了ZrO2-NiCoCrAlY热障涂层的抗热震性和热震失效机理。实验结果表明,梯度热隙涂层能明显延缓热震裂纹的形成和扩展,具有较高的抗热震性。热震裂纹形成与扩展主要在粘结层与基体的界面处。随热循环次数的增加,热震裂纹可在表面陶瓷层内和陶瓷层与过渡层的界面处形成。实验表明热障涂层热震失效的过程主要是裂纹形成、扩展及涂层剥落,粘结层的氧化是导致涂层剥落失效的重要原因。