缺口类型对Cr5系热作模具钢冲击性能的影响

通过冲击试验研究了3种Cr5系钢(H13、H11、DVA)在不同回火温度下无缺口、U型缺口及V型缺口冲击性能的变化规律,采用体视显微镜和扫描电镜(SEM)对断口形貌和微观组织进行表征,讨论了缺口类型对表征材料韧性的差异性。结果表明,V(U)型缺口冲击能量更多作用于裂纹扩展,反应材料抵抗裂纹扩展能力,可用于测量材料的裂纹敏感性,且V型缺口由于缺口尖端曲率半径更小更适用于表征材料的裂纹敏感性。无缺口冲击能量分别作用于裂纹形成及裂纹扩展,由于裂纹易在缺陷处形成,因此可反映材料综合强韧性及冶金缺陷。对比发现,在常用回火温度范围内,600℃V型缺口冲击吸收能量达到最大值,表明该热处理状态下材料抵抗裂纹扩展能力最佳;H13、DVA、H11钢分别在560、580、560℃无缺口冲击吸收能量较高,且硬度下降较少,分别为53.1、50.6、52.2 HRC,综合强韧性最佳。     

Al对热挤压模具钢 SDAH13连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测定Al质量分数分别为0.77%和1.43%以及无Al的热挤压模具钢SDAH13的连续冷却转变曲线,并结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪分析Al元素对SDAH13钢相变点、连续转变规律、组织以及硬度的影响.结果表明:Al元素显著提高SDAH13钢的Ac₁、Ac₃和Ms点,降低淬火残留奥氏体含量,同时扩大铁素体及奥氏体两相区.在1060℃奥氏体化温度下,Al元素对SDAH13钢贝氏体相变的临界冷速（0.30℃·s-1）无明显影响,但使贝氏体相区变宽,Al质量分数分别为0.77%和1.43%的SDAH13钢的珠光体相变的临界冷速（0.05℃·s-1和0.3℃·s-1）均高于无Al的SDAH13钢的临界冷速（0.02℃·s-1）,且Al质量分数为1.43%的SDAH13钢在0.02—0.08℃·s-1冷速下出现先共析铁素体组织.Al的加入还使SDAH13钢淬火硬度有所降低.      

普通小球藻固定模拟烟气中CO2的实验研究

大气中CO₂浓度增加造成的全球变暖已成为一个严峻的环境问题,利用微藻生物固碳法减排CO₂正成为研究热点.本文以普通小球藻(Chlorella vulgaris,FACHB-1227)为研究对象,采用SE无碳培养基,在沿程曝气型套管式光生物反应器中通入含不同体积分数CO₂(5%、10%、15%和20%)的模拟烟气培养小球藻,培养周期为17天,以细胞密度和平均固碳速率为检测指标,研究模拟烟气下普通小球藻生长情况及固碳能力.实验结果表明:当模拟烟气中CO₂体积分数为10%时,普通小球藻的细胞密度达到最大值8.76×10⁶cells/mL,相比于5%组、15%组和20%组分别提高了54.23%、66.86%和76.97%;其平均固碳速率达最大值30.18mg/(L·d),较5%组、15%组和20%组分别提高了57.27%、70.89%和81.91%.可见,在模拟烟气中CO₂体积分数为10%时,普通小球藻的生长情况和固碳性能最好.     

两种热作模具钢的高温摩擦磨损性能

采用高温摩擦磨损试验机研究了HTCS-130和DAC55两种热作模具钢在100~700℃范围内的耐磨性差异及磨损机制, 并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪等手段对表面相组成、磨损表面、截面形貌等进行分析. 结果表明: 两种钢的磨损率均在100~700℃范围内呈现先增后减的趋势; 其磨损机制表现为在100℃和300℃分别发生黏着磨损和黏着-轻微氧化磨损; 500℃时磨损机制转变为单一氧化磨损, 磨损表面氧化层由FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成, 亚表面发生轻微软化并出现塑性变形层; 700℃时磨损进入严重氧化磨损阶段, 氧化物数量急剧增多, 同时由于马氏体基体回复导致材料出现严重软化, 磨损表面形成连续的氧化层. HTCS-130钢优异的热稳定性能使得基体具有较高硬度和更窄的摩擦软化区, 能够更好地支撑氧化层, 从而在700℃下比DAC55钢更耐磨.      

镍元素对新型压铸模具钢热稳定性的影响

对比研究了含镍1%(质量分数)和不含镍的新型压铸模具钢的热稳定性能及微观组织演变情况。两种材料采取相同的淬火工艺,再经多次回火达到相似的硬度,然后于600℃进行热稳定性实验,并采用SEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)对比分析了两种材料的淬火态及热稳过程中的微观组织的变化情况,探索了Ni元素的添加对材料热稳定性的影响。实验结果表明:Ni元素能够阻碍碳化物向基体中溶解,未溶的碳化物颗粒在晶界处能有效阻止原始奥氏体的长大,从而使材料允许的淬火加热温度提高。在相同的淬火条件下,Ni使得SDYZ1钢中的碳化物无法充分地固溶于基体,因而在回火过程中减弱了二次碳化物的析出强化效果,导致在热稳前期SDYZ1钢的硬度降低较快;Ni提高材料热稳定性能的优势可能需要在较高淬火温度下才能体现。     

大截面DIEVAR钢模块固溶冷却行为的数值研究

以尺寸为470 mm×800 mm×4 000 mm的大截面DEVAR热作模块为研究对象,采用DEFORM建立模块固溶冷却过程的数值模型,研究了模块在水冷和油冷及两种固溶冷却工艺下的冷却行为、组织演变及应力演变规律,并从理论角度预测了模块可生产的最大规格。结果表明,水冷和油冷的模块心部均可避开碳化物析出,油冷下模块心表温差更小;两种冷却介质及工艺下模块心部最终组织的体积分数差异很小;模块表面和心部主要表现为热应力和组织应力;DIEVAR模块水冷和油冷的理论最大厚度分别为550、580 mm。     

4Cr5Mo2V钢贝氏体等温相变动力学

借助热膨胀相变仪测定压铸模具用钢4Cr5Mo2V在不同等温淬火温度下的贝氏体转变膨胀曲线,获得4Cr5Mo2V钢的贝氏体等温转变曲线。运用Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)和Arrhenius方程确定了等温相变动力学参数。结果表明:贝氏体相变激活能为160.35 k J/mol,指前因子约为-12.59524,Avrami指数n的平均值为1.74758,通过这些相变参数确定的J-M-A动力学模型能够较为准确地预测贝氏体等温相变过程。     

三种热锻模具钢热稳定性能对比研究

利用场发射扫描电镜及高分辨透射电镜、能谱分析等手段,对DM钢与H13、3Cr2W8V钢热稳定性进行测定及其微观组织的观察。结果表明,随着温度的提高和保温时间的延长,DM钢的硬度始终高于H13和3Cr2W8V钢,表现出优越的热稳定性能。其主要原因是DM钢在热稳过程中析出亚稳θ相,在高温下析出M2C型碳化物,起到二次硬化作用,保证了DM钢的高温强度和硬度。     

贝氏体预硬型塑料模具钢大模块硬度与组织分析

对860 mm厚非调质预硬型塑料模具钢(NQP钢)大模块进行解剖,测定了模块截面硬度、碳含量,并对不同部位的组织进行了金相观察,测定了该钢的CCT曲线.结果表明:整个模块截面碳偏析程度在0.04％～0.06％,碳含量分布规律与硬度分布规律一致;CCT曲线表明其具备良好的淬透性,在0.015～0.1℃/s的冷速范围内可获得完全的贝氏体.分析其截面硬度波动在±1.5 HRC内的原因在于此钢具有较好的贝氏体淬透性,大模块整个截面上都获得了均匀的贝氏体组织,能满足大截面塑料制品行业的使用要求.     

基于应变控制的4Cr5MoSiV1热作模具钢热机械疲劳行为

采用MTS®热机械疲劳电液伺服试验机研究了4Cr5MoSiV1热作模具钢400~700℃范围内拉压对称机械应变控制的同相及反相热机械疲劳行为.结果表明:当应变幅为±0.50%时,4Cr5MoSiV1钢反相热机械疲劳寿命约为同相的60%;无论同相还是反相加载,应力-应变滞后回线均呈现不对称性,同相加载时表现为平均压缩应力,反相加载时表现为平均拉伸应力.两种加载方式下,最大应力与最大应变及峰值温度均不同步,在高温半周出现应力松弛现象.此外,高温半周呈现持续循环软化,而低温半周呈现初始循环硬化,随后持续循环软化的特征.同相加载时断口以主裂纹、撕裂脊和准解理特征为主,裂纹少而深;反相加载时断口以疲劳条纹和大量的凹坑特征为主,裂纹多而浅.