热处理工艺对冷作模具钢GYCRF组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和冲击试验等分析手段,对不同淬、回火热处理条件下的冷作模具钢GYCRF的组织和性能进行了研究。结果表明:GYCRF钢淬火后存在含Nb、Mo和V等合金元素的碳化物,1080～1120℃是最佳的淬火温度范围;在520℃回火时存在二次硬化峰,回火组织中主要为富含Nb、V等合金元素的MC型碳化物和以Cr元素为主的M_(23)C_6型碳化物;与常用冷作模具钢DC53相比,由于淬火前MC碳化物中Nb部分替代了V,在合金质量比一定的前提下,Nb的加入使得V含量相对降低,造成基体中固溶的V元素和回火时MC型碳化物析出量相对减小,回火硬度降低,冲击韧性高于DC53钢。     

Nb对芯棒用H13钢偏析、液析碳化物及力学性能的影响

利用OM,SEM,EDS,EBSD,硬度测试及冲击韧性实验等分析手段,对比研究H13钢和添加0.06%Nb(质量分数)H13钢(H13-Nb)芯棒偏析、液析碳化物、组织及力学性能.结果表明,与标准H13钢相比,H13-Nb中Nb加重了偏析,导致高温扩散过程偏析未能有效改善;Nb使MC液析碳化物类型由以VC为主变成以(V,Nb)C为主,提高了MC液析碳化物的析出温度,并使液析碳化物数量增加;退火态H13-Nb的严重偏析组织在淬、回火后表现为有效晶粒尺寸较大且不均匀,其较多的液析碳化物未减少;在冲击实验中,链状液析碳化物聚集的地方易产生开裂,断口上表现为横向条纹,导致韧性较低.     

淬回火工艺对压铸模具钢4Cr5Mo2V强韧性及组织影响

采用硬度仪、光学显微镜、冲击试验机、扫描电镜及XRD研究分析了淬回火工艺对压铸模具用4Cr5Mo2V钢强韧性及组织的影响。结果表明:1,030℃和1,060℃淬火并经560℃回火后试样的韧性达到峰值416.8J和406.1J,高于经1,000℃淬火560℃回火后试样的冲击韧性值339.5J,1,000℃淬火580℃回火冲击韧性值达到峰值366.6J。XRD分析表明,回火温度为480℃时,碳化物主要为V6C5、V8C7,经500℃回火后,开始出现VC。520℃回火出现二次硬化现象,在保温时间到达到2h时,硬度最高为54.7HRC,后随保温时间延长,硬度下降。VC的析出导致了二次硬化现象。在480℃~580℃回火,随着回火温度的提高,冲击韧性随之上升,当温度超过580℃后,冲击韧性开始下降。     

锥形磨浆机磨片用新型马氏体不锈钢的组织性能

针对锥形磨浆机磨片的工作条件和失效分析,设计制备了一种低碳马氏体不锈钢Fe-0.04C-15Cr-3Ni-0.5Mo-0.1Nb。采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度、冲击和摩损试验等方法研究了热处理工艺对试验钢显微组织和性能的影响。结果表明,试验钢在940~1100℃之间加热保温1 h后空冷淬火,显微组织为板条马氏体和均匀分布的细小颗粒状含Nb的MC型碳化物,随加热温度的升高原始奥氏体晶粒逐渐长大,MC型碳化物颗粒减少,硬度在1020℃达到最大值45.2 HRC;经1020℃淬火550~750℃之间回火后,随回火温度的升高,在原奥氏体晶界和板条界析出M23C6型碳化物,硬度先减小后增大,韧性先增大后减小,700℃回火时,冲击吸收功达到最大值102.8 J,硬度达到最小值33 HRC,750℃回火时,由于开始形成奥氏体和M23C6型碳化物的溶解,回火后的空冷过程中奥氏体又形成马氏体,使硬度升高,冲击吸收功降低,在550~700℃之间回火,试验钢的耐磨性随回火温度的升高而降低。     

Nb—V微合金钢中碳化物析出的三维原子探针表征

将Nb-V微合金钢在1200℃固溶0.5 h后淬火,在不同温度回火4 h,结合光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM),用三维原子探针(3DAP)研究了淬火与回火样品中碳化物的特征.结果显示,淬火样品中V,Nb分布均匀,C由于自回火出现轻微偏聚;450、500、550和600℃回火样品中存在大小和数量不同的V和Nb的碳化物,其中550℃回火样品中数量最高,对应着二次硬化的硬度峰值;650℃回火样品中数量明显减少,与硬度下降对应.     

淬火回火工艺对Cr26过共晶高铬铸铁组织及性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试、冲击试验和磨损试验等手段,研究了淬火和回火工艺对Cr26型过共晶高铬铸铁组织、硬度、冲击吸收能量和耐磨性的影响。结果表明,经980~1100 ℃淬火和250~600 ℃回火后的Cr26过共晶高铬铸铁的组织主要是马氏体基体,M₇C₃碳化物和少量奥氏体。初生碳化物为六边形,共晶碳化物和回火生成的二次碳化物呈短棒状。总体碳化物含量随淬火温度升高略有上升。随回火温度的升高,硬度先降低后增加,超过500 ℃回火时再次降低,而冲击吸收能量先增加后降低,超过350 ℃回火时再次上升。不同温度淬火时,对应最大耐磨性的回火温度不同。980、1050 ℃淬火时,再经250 ℃回火获得最高的耐磨性,而1100 ℃淬火时,再经350 ℃回火获得最大耐磨性。     

喷射成形含铌M3型高速钢组织与性能研究

采用喷射成形快速凝固技术制备了M3型高速钢和以Nb代V的M3型高速钢.利用SEM(EDS),XRD,OM,TEM,HRTEM研究了Nb对M3型高速钢组织的影响和其组织演变.结果表明,喷射成形消除了宏观偏析,细化了组织,以Nb代V,可在共晶反应前析出MC型碳化物,使其球形化、均匀分布,由于消耗大量C,共晶M2C碳化物数量减少,促使更多W和Mo固溶进基体.均匀分布的高热稳定性含Nb-MC型碳化物能阻碍奥氏体化过程中晶粒长大,但难以固溶,使得回火过程中主要析出与基体共格的M2C型碳化物.喷射成形含Nb钢硬度和弯曲强度高于ASP23钢,大量硬质MC碳化物易于产生应力集中,使其韧性稍低于ASP23.     

Cr-W-Mo-V高合金中高碳钢的显微组织及回火硬度

研究了4种不同成分的Cr-W-Mo-V高合金中高碳钢的显微组织及回火硬度,并以相平衡热力学理论分析讨论了合金含量变化对显微组织及二次硬化的影响。结果表明,该类钢在α?γ相变的加热和冷却过程,发生M23C6?M6C相互转变,碳化物的溶解和析出过程使之细化分布均匀,在合适的成分比率时淬火未溶碳化物小于0.8 μm。而Mo（或 W）含量过高会导致碳化物颗粒粗化,V含量过高时出现少量的大块MC碳化物,使其不均匀性加重。该类钢在合适成分比率时回火硬度可达62～64 HRC。提高Mo含量有利于各种碳化物沉淀强化向中间温度靠近,明显提高回火硬度,最高硬度可达66.5 HRC。提高V含量会使沉淀析出的温度分散度加大,使回火硬度降低。     

回火对新型机械工具钢碳化物析出行为的影响研究

采用箱式电阻炉对试验工具钢进行了不同工艺的回火处理。用扫描电镜对钢中碳化物的形貌进行了观察,用化学方法对析出的碳化物的含量和成分进行了分析。结果表明,试验钢在900℃淬火后的组织为马氏体+碳化物,有较多未溶碳化物在原奥氏体均匀分布;200℃×2 h回火对于组织中碳化物的析出不明显,300℃×2 h回火时析出相严重粗化,造成性能明显下降,而当采用160℃×10 h低温回火工艺时,析出相含量大大增加,呈细小弥散分布,性能得到明显提高;在各种工艺回火后,组织中M_3C的含量均较淬火态明显增加,而MC含量较淬火态无明显差别,M_3C析出相中主要以Fe、C、Cr三种元素为主,MC析出相中主要以V、C、N三种元素为主,还含有少量的Nb、Ti、Cr、Mo等元素。     

热处理工艺对10B38钢组织性能的影响

研究了热处理工艺对10B38钢微观组织、力学性能以及低温冲击韧性的影响。结果表明：随淬火温度的升高,淬火硬度呈先上升后降低的趋势,在870 ℃时,淬火硬度最大;随着回火温度的升高,马氏体晶界及晶面逐渐有碳化物析出,组织中碳化物由片状连续不均匀分布变为颗粒状弥散分布;抗拉强度与屈服强度都随回火温度的升高而下降,断面收缩率及断后伸长率随回火温度的升高而增加;在350～450 ℃温度区间,冲击功随回火温度升高稳定增加,回火温度在550 ℃以上时,冲击功急速升高,10B38钢经油淬后在550～650 ℃区间回火能够同时满足强度和冲击功的要求。     

Cr8Mo2SiV钢二次硬化机理的研究

采用硬度计SEM,EDS,TEM和XRD研究了经深冷处理和未经深冷处理Cr8Mo2SiV钢的回火硬度、残余奥氏体含量和碳化物析出行为.结果表明,Cr8Mo2SiV钢经1030℃淬火后,二次硬化峰值硬度出现在回火温度为520℃.深冷处理能够显著减少残余奥氏体含量,进而提高二次硬化峰温度之前的回火硬度,并使二次硬化峰向低温区移动20℃.在520℃回火处理,Cr8Mo2SiV钢的回火硬度随保温时间的延长而线性降低.Cr8Mo2SiV钢的二次硬化是残余奥氏体的转变和Mo_2C的析出前期共同作用的结果,残余奥氏体的作用更大.Mo_2C的析出前期合金元素Mo和C形成[Mo-C]偏聚团的G.P.区,随回火时间延长,Mo_2C析出并长大,均匀弥散分布于基体中.     

基于22MnB5钢的铌钒微合金化热成形钢的研发

基于现有热成形零件冷弯性能不足、氢脆敏感性强等共性技术问题,在22MnB5钢的基础上采用Nb、V微合金化的设计思路,对试验钢的显微组织、淬透性和极限尖冷弯性能进行研究。结果表明:微合金化前后22MnB5热成形钢的显微组织均为全马氏体,但是微合金化后的试验钢组织更为细小;Nb-V微合金化能有效提高22MnB5热成形钢的淬透性,其淬硬层深度达到13～14 mm,并且试验钢的极限尖冷弯角达到58°～72°,进一步拓宽了热冲压成形的工艺窗口。综合分析试验钢微观组织、淬透性能及极限尖冷弯性能的检测结果,添加0.04%Nb和0.04%V实现复合微合金化,提升材料的综合强塑性,满足了高冷弯性能汽车零部件用材需求。     

热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响

采用含Nb及不含Nb两种焊丝对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊态下接头各区域的性能差别,研究了合金元素Nb和焊后热处理制度对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明:焊缝金属的韧性是焊接接头性能的薄弱环节.焊态下Nb的加入提高了焊缝金属的强度,但对塑性和韧性无明显影响.经去应力退火后,不含Nb焊缝金属的强度降低,延伸率和冲击功升高,而含Nb焊缝金属的强度升高,延伸率和冲击功降低,退火后含Nb焊缝金属中NbC颗粒析出是影响焊缝金属组织和性能的主要因素.在焊后正火处理条件下,随着正火温度的升高,不含Nb焊缝金属的组织和性能均无明显变化,而含Nb焊缝金属的强度明显升高,延伸率和冲击功显著降低.严格控制正火温度是含Nb焊缝金属获得高强韧性的关键.含Nb焊缝中魏氏组织的含量随正火温度的升高而明显增多.电镜观察表明,经920℃正火处理后,焊缝中的NbC颗粒尺寸大于退火态焊缝金属中的NbC相,而在1200℃正火处理后NbC颗粒溶解消失.     

几种冷模具钢的性能研究

本文对常用的冷模具钢CrWMn、Cr12MoV和近期研制成功的火焰淬火模具钢CH-1(7CrSiMnMoV)、高强韧低合金冷模具钢GD(6CrNiMnSiMoV)的主要性能进行了测试,指出了各自的性能特点,为其合理选择及使用提供了依据。     

MODELLING OF MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND PROPERTIES OF LOW-CARBON STEELS

1.IntroductionMicrostructureprocessmodelsareincreasinglyonhotstriprollingofste.l[1--7].Thesemodelsfrequentlyincorporateagreatdealofempiricismwithcomparativelytightprocessrangesofapplicability.Morefundamentallybasedprocessmodelsarerequiredtodeveloppredictivetoolstooptimizetheproductionforawiderangeofmilldesignsandprocessingconditions.Theprocessofhotstriprollingoflow--carbonsteelscanbesubdividedintothreeprin-cipalstages:(i)reheating,(n)rollingand(iii)cooling(watercoolingontherun--outtableandsubs…     

Thermo-calc在热作模具钢合金成分设计中的应用

在H11钢的基础上 ,通过分析碳化物类型对热作模具钢性能的影响 ,运用Thermo -calc计算软件设计了一种新型热作模具钢 4Cr5Mo3SiVNb。研究结果表明 ,新钢种具有微细的显微组织和较高的强韧性配合 ,并且其回火稳定性及等向性也较好。     

铁素体不锈钢铸坯凝固特性及等轴晶率控制

具有较高等轴晶率的铁素体不锈钢连铸坯可以显著避免冷成型加工过程中的皱折缺陷。采用了低倍组织观察、第二相特征分析以及凝固模型计算的方法研究了含Ti、Nb双稳定化超纯铁素体不锈钢的凝固特性以及等轴晶率控制机理。结果表明,当Ti和Nb加入到铁素体不锈钢中,连铸的等轴晶率显著提高;模型表明铸坯凝固参数的变化规律基本一致,然而钢中第二相粒子的成分及形貌发生显著变化,第二相粒子的非均质形核能力显著增强。本研究建立的凝固模型可以较好预测连铸坯的CET转变,同时指出稳定地提高铁素体不锈钢连铸坯的等轴晶率需要对钢中微量元素含量、核心形核效果以及冶炼过程进行合理设计。     

钢中铌钒碳氮化合物的析出及其稳定性分析

采用双亚点阵模型对结构钢和合金工具钢中钒、铌的碳化物和氮化物析出时的竞争及稳定性作了热力学分析。举例指出在铬钒系结构钢中，高温时的析出是以铌的碳氮化合物为主，在低温时以碳化钒为主。在铬钼硅钒系合工钢中，无论在何种温度下，均以碳化钒的析出为主。     

Nb-V复合微合金化高钢级管线钢的奥氏体连续冷却转变

利用热模拟试验机研究了3种不同成分的Nb、V微合金化高钢级管线钢的过冷奥氏体连续冷却转变行为,绘制了动态CCT曲线,分析和比较了3种试验钢的显微组织、显微硬度值和动态CCT曲线。结果表明,0.05Nb-0.03V配比能提高多边形铁素体的开始转变温度,从Nb钢的650~700 ℃,提高到700~800 ℃,并缩小多边形铁素体温度转变区间,扩大贝氏体温度转变范围,从Nb钢的400~650 ℃,扩大到350~680 ℃,同时抑制多边形铁素体相变,使管线钢更易获得所需的贝氏体针状铁素体组织。     

4Cr3Mo2V钢高速热模锻模具的应用研究

试验研究了用于ＡＭＰ５０－ＸＬ高速热模锻机的４Ｃｒ３Ｍｏ２Ｖ钢热作模具。生产试验表明，新开发的４Ｃｒ３Ｍｏ２Ｖ负热锻模的使用寿命明显高于Ｈ１１钢热锻模，也略高于Ｘ３２ＣｒＭｏＣｏＶ３３３钢热锻模的使用寿命。