表面处理对热作模具钢使用性能的影响

介绍了90年代日本热处理技术协会热作模具钢表面改性研究委员会的研究工作。日立金属、大同特殊钢、高周波等公司的技术人员对比研究了不同的渗氮、软氮化、硫氮共渗、PVD、EDM、喷丸及复合表面处理后的SKD61模具钢的溶损、磨损和热疲劳性能。不同表面处理普遍提高了模具钢抵抗溶损和磨损的性能。PVD、氧化处理和硫氮共渗对溶损的改善非常有效。常温磨损试验表明,表面处理有时降低了耐磨性。由于影响模具钢热疲劳性能的因素众多,表面处理对热疲劳影响非常复杂,不同试验条件实际反映了不同的工况,表面热处理改变了裂纹的萌生和发展特点。     

贝氏体等温淬火对H13热作模具钢组织及热疲劳性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和热疲劳试验等研究了常规淬火和等温淬火两种不同工艺对H13钢显微组织和热疲劳性能的影响.结果表明:等温淬火处理后H13钢的显微组织为马氏体+下贝氏体(M/B下).与常规淬火相比,具有M/B下复相组织的试验钢的硬度有所降低,冲击韧性有所提高.热疲劳裂纹分析表明,经等温淬火处理后试样的热疲劳裂纹在长度和密度上均小于常规淬火处理的试样,表明M/B下复相组织有益于提高H13钢的热疲劳性能.     

RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的热疲劳性能研究

利用扫描电镜、X射线衍射分析技术,对比经过RE-N-C-S-V-Nb多元共渗处理、气体渗氮处理和淬火+回火处理的H13钢三种试样的热疲劳性能,依据裂纹特征、裂纹结构,证明RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢具有较强的抗热疲劳性能。研究了多元共渗钒铌碳氮化物的细晶强化作用和位错强化作用,及其对钢热稳定性、高温硬度和抗氧化性的影响,从理论上揭示了RE-N-C-S-V-Nb多元共渗对热疲劳性能的强化机制。     

H13钢热疲劳性能研究

以盐浴法为手段,对H13钢进行了热疲劳实验,探讨了淬火温度、回火温度、表面处理对其热疲劳失效裂纹的影响并确定了合理的热处理工艺。实验得出:试样热疲劳循环次数在400个周期时,裂纹形成后扩展迅速,裂纹平均生长速度约为2.51×10-3mm/周,而采用1 020℃淬火、640℃回火热处理工艺,与裂纹平均生长速度相比,热疲劳裂纹生长速度减缓了0.45×10-3mm/周,表面渗氮的试样裂纹源可推迟50个热疲劳循环周期。     

表面处理对热作模具钢使用性能的影响

介绍了90年代日本热处理技术协会热作模具钢表面改性研究委员会的研究工作，日立金属，大同特殊钢，高皮等公司的技术人员对比研究了不同的渗氮，软氮,以氮共渗，PVD，EDM，喷丸及复合表面处理后的SKD61模具钢的溶损，磨损和热疲劳性能，不同表面处理普遍提高了模具钢抵抗溶损和磨损的性能，PVD，氧化处理和硫氮共渗对溶损的改善非常有效，常温磨损试验表明，表面处理有时降低了耐磨性，由于影响模具钢热疲劳性能的因素众多，表面处理对热疲劳影响非常复杂，不同试验条件实际反映了不同的工况，表面热处理改变了裂纹的萌生和发展特点。     

H13钢渗硼层热疲劳性能的研究

采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法,运用扫描电镜、X射线衍射分析技术及X射线应力测试仪等,研究了H13钢渗硼层在3000周次的热疲劳试验后,渗层形貌和相组成的变化,以及0-3000周次的热循环过程中,表面残余应力的变化,并与未渗硼试样进行对比.分析了渗硼层热疲劳裂纹形成的原因.结果表明,渗硼层所具有的高强度和好的热稳定性,改变了热疲劳裂纹的萌生及扩展的方式和热疲劳裂纹的形貌,提高了H13钢的热疲劳抗力.     

热作模具钢SDH3热疲劳机理

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了SDH3与H13钢的热疲劳性能,应用扫描电镜研究了SDH3热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展,应用透射电镜分析了SDH3钢热疲劳前后显微组织和结构的变化。结果表明:经常规热处理后,SDH3钢热疲劳性能优于H13钢;对SDH3钢来讲,热疲劳裂纹由三叉晶界处萌生,并沿晶界扩展;SDH3钢的马氏体板条间存在薄膜状残留奥氏体,可有效释放裂纹尖端的应力并阻碍裂纹扩展;热疲劳过程中,基体组织发生回复再结晶,碳化物粒子发生粗化。     

渗硼对钢结硬质合金GJW50热疲劳性能的影响

用自制热疲劳试验机,对经渗硼与未渗硼处理的钢结硬质合金GJW50的热疲劳性能进行了对比试验。结果表明,渗硼处理改变了这类材料的表面性质,从而延长了热疲劳裂纹萌生的孕育期,推迟了主裂纹形成的时间。但渗硼层的脆性及其孔洞的存在,使表面龟裂提前形成。减少渗硼层的孔洞,提高其韧性,可能是增强这类合金渗硼后热疲劳抗力的一条途径。     

TiAl基合金的复合热机械处理

研究了热加工和热处理对ＴｉＡｌ基合金显微组织的影响。试验发现，三向压应力能显著地提高合金的热变形塑性，实现无破损大应变速率热变形。分析表明，常规热变形工艺下试样中仍存在粗大层片状晶团，且不能由随后热处理消除，而复合热机械处理新工艺能在整个试样上得到细小、均匀的显微组织。     

热处理对Ti-22Al-27Nb合金热疲劳断裂行为的影响

研究了粉末烧结Ti—22Al—27Nb合金(原子分数，％)在不同热处理工艺条件下的热疲劳行为。结果表明，热处理状态下合金的热疲劳寿命得到了明显的提高。与烧结态相比，烧结后经1100℃固溶和810℃时效处理后，合金中沿晶分布O相组织较为细小，热疲劳断裂抗力较高，可以使试样的热疲劳寿命提高近3倍。     

X80管线钢焊接热模拟热影响区疲劳裂纹扩展行为的分析及预测

通过焊接热模拟方法对X80双相管线钢不同焊接热影响区疲劳裂纹扩展行为进行了研究,并分析实际焊接试样与焊接热模拟试样的热影响区疲劳裂纹扩展行为的差异,讨论了焊接热模拟技术应用于疲劳裂纹扩展寿命预测的可行性。结果表明,当裂纹在粗晶热影响区(CGHAZ)和临界热影响区(ICHAZ)上扩展时,由实际焊接试样与焊接热模拟试样热影响区所测得的疲劳裂纹扩展速率曲线(da/dN-DK曲线)存在明显差异,其原因与显微组织变化引起的裂纹扩展阻力大小不同有关。因此,建议采用实际焊接试样完整的热影响区所测得的da/dN-DK曲线来评估疲劳裂纹扩展寿命。     

H13钢铝合金压铸模的离子氮化

采用加氩渗氮和无氩渗氮两种离子渗氮方法,对用作铝合金压铸模材料的H13钢的热疲劳性能进行了比较.结果发现,无氩渗氮的化合物层对H13钢的热疲劳性能具有双重影响,一方面能推迟热疲劳裂纹的萌生,阻止热裂纹向基体内部扩展,另一方面表面裂纹直、宽、多,易于剥落并扩展快,因此,采用含化合物层的离子氮化处理H13钢铝合金压铸模应该慎重.     

42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳行为

研究了不同热处理制度下得到的3种晶粒尺寸的42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳性能.结果表明，它们的光滑疲劳试样S-N曲线在10^6—10^7周期范围内无平台出现，疲劳极限消失．SEM断口观察表明，光滑试样疲劳裂纹起源位置与寿命长短密切相关，测量了长寿命试样疲劳断裂源夹杂物的位置及尺寸．通过对实验数据的初步分析，给出了夹杂物及奥氏体晶粒尺寸应控制的水平．     

化学复合镀Ni-P-金刚石旋转弯曲疲劳性能的研究

为研究Ni-P镀及Ni-P-金刚石化学复合镀对40Cr钢疲劳性能的影响,采用成组对比法进行旋转弯曲疲劳试验,并用SEM对疲劳断口进行对比分析.结果表明:与40Cr基底相比,Ni-P镀件及Ni-P-金刚石镀件的疲劳寿命显著降低,经热处理后寿命进一步降低.镀态时Ni-P-金刚石镀件比Ni-P镀件寿命相对较长,而热处理后Ni-P镀件寿命略长.与基底相比,Ni-P-金刚石镀件主要是由于裂纹扩展区寿命降低,而经热处理后的Ni-P-金刚石镀件主要是裂纹萌生阶段寿命降低.综合试验结果得到:镀件的疲劳寿命主要取决于3个因素,一是镀层自身的脆性;二是镀层与基底间的结合;三是施镀过程中的吸氢.     

Study of thermal effects associated with crack propagation during very high cycle fatigue tests

This paper studies the thermal effects associated with the propagation of a fatigue crack in a gigacycle fatigue regime. Ultrasonic fatigue tests were carried out on a high-strength steel. The temperature fields measured by infrared thermography show a significant and very local increase in the temperature just before fracture. In order to better understand these thermal effects and to make a connection with the initiation and the propagation of the fatigue crack, a thermomechanical model is developed. The fatigue crack is modeled by a circular ring heat source whose radius increases with time. The numerical resolution of the thermal problem allows determination of the time evolution of the temperature fields in specimens and shows a good correlation with experiment. These results provide experimental proof that in a very high cycle regime, the propagation stage of the crack constitutes a small part of the lifetime of the specimen.     

渗氮及表面增碳对3Cr2W8V钢冷热疲劳行为的影响

用板状缺口试样研究了在自约束条件下，表面增碳和渗氮对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢冷—热疲劳裂纹萌生，扩展及裂纹形态特征的影响，结果表明，表面增碳及渗氮均使钢的热疲劳裂纹萌生及扩展抗力降低，渗氮尤为显著，经渗氮处理的试样在冷—热疲劳试验中除缺口尖端出现主裂纹外，试样表面较早出现大量裂纹，最后形成龟裂；表面增碳的试样在试验中也出现少量表面裂纹，而表面化学成分无变化的试样则未出现表面裂纹。     

Structural aspect of the manifestation of thermal brittleness in a maraging steel of the EI-832 type

The character of fracture, phase composition, and structure of a maraging steel of the EI-832 type in large forged pieces (90 mm and more in cross section) have been investigated. Structural factors responsible for the level of impact toughness of the steel subjected to aging in a forged state and after quenching have been revealed. It has been shown that for this steel the manifestation of thermal brittleness that is caused by precipitation of dispersed titanium carbonitrides at grain boundaries and is not eliminated upon subsequent conventional heat treatment is possible.     

Optimizing the corrosion fatigue properties of Co-Cr-Mo Hip joints

Because of their affordability and their adaptability to different designs, cast Co-Cr-Mo alloys are the materials most used for hip joint endoprostheses. These alloys combine excellent biocompatibility with a high corrosion resistance. Most hip joint endoprostheses are manufactured by conventional casting. The microstructural defects caused by this casting method lead to premature fractures. Aseptic loosening of endoprostheses also contributes to fracture. This article shows that using unidirectional solidification prolongs the mean value of fatigue life by at least six times over conventional casting; comparing the lowest values, the fatigue life is more than ten times higher. The comparison is made for two different kinds of solidified tension-compression specimens without any heat treatment to study only the influence of the solidification process. It should also be noted, however, that heat treatment adapted to microstructural parameters can elevate fatigue life.     

32Cr3Mo1V钢表面激光离散Cr合金化的热疲劳性能

为了研究增强 32Cr3Mo1V 铸轧辊套材料的热疲劳性能的方法,使用连续 Nd:YAG 激光制备表面离散 Cr 合金化试样。 使用激光扫描加热模拟实际辊套的表面温度和分布,测试试样的热疲劳性能。 通过对试样的准原位观察,发现疲劳裂纹在氧化膜点蚀处萌生并扩展。 通过 SEM 观察和 EDAX 分析,发现在热循环 300 周次时,基体中的 Cr 元素已经耗尽,形成疲劳裂纹,而合金化区和热影响区的组织保持完整。 合金化区中 Cr 含量达到 10. 41%,含氧量仅为基体的 2. 8%;热影响区的 Cr 元素含量为 3. 41%,含氧量为基体的 7. 2%。 结合金属高温氧化理论和材料疲劳理论分析,认为高 Cr 含量在试样表面形成薄且致密的氧化膜,抑制氧化膜的点蚀现象,避免裂纹的萌生;而热影响区中显微组织的高 Cr 含量和残余压应力结合阻滞疲劳裂纹的扩展,使裂纹扩展速率降低近一个量级。     

LOW CYCLE FATIGUE BEHAVIOR OF AZ91HP ALLOY IN AS HIGH PRESSURE DIE CASTING

1. IntroductionDue to comparable strength and price, and lower density, magnesium alloys are replacing aluminum alloys as construction materials, especially ill automobile illdustry. N()wadays, the amount of magnesium for die-casting, 70% of which will be using ill the c;trproduction, is increasing with an average rate of 15% in the world, 30% in Nortll Anleri(.aand 60% in Europe[1--5] each year.Ogarevic and Stephensl6] indicated that a significant amount of stress--life (S-N) 1behavior data…