高碳硅锰钢的动态力学性能

通过扫描电镜、霍普金森压杆和拉伸试验机等仪器研究了不同温度淬火高碳硅锰钢的组织、变形程度和动态力学性能。研究表明,随淬火温度提高,试验钢中残留碳化物数量减少,在880 ℃时,试验钢的残留碳化物全部溶解。动态力学试验后,880 ℃淬火试样因残留碳化物固溶,动态强度增幅较小,对应变速率不敏感,由均匀变形转为破碎。绝热剪切带内和远离绝热剪切带的区域均存在孔洞,远离剪切带区域的孔洞无序分布,且伴随有均匀分布的碳化物。靠近绝热剪切带区域的碳化物存在分布不均匀的情况,且绝热剪切带内部的孔洞沿着热量传播方向扩展,形成沿剪切带分布的裂纹。     

锻造加热温度对20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大及力学性能的影响

研究了锻造加热温度(1050~1200 ℃)和锻造保温时间(40~120 min)对20Cr2Ni4A钢经相同锻造变形后锻后奥氏体晶粒长大行为的影响,并对不同锻造加热温度下的淬火态20Cr2Ni4A钢进行了力学性能检测。结果表明,锻后20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大规律在低于1150 ℃仍然符合Beck模型,模型计算值与实际测量值相吻合。随着锻造加热温度的升高,奥氏体晶粒长大呈现先缓慢增加后快速增加的规律。当锻造加热温度超过1150 ℃时,第二相粒子大量溶解,对晶界的钉扎作用急剧减弱。综合考虑20Cr2Ni4A钢锻后奥氏体晶粒尺寸均匀性、热处理后力学性能测试结果及可锻性因素,确定最优锻造加热温度为1150 ℃。     

20Cr2Ni4A钢制框架轴开裂原因分析

某20Cr2Ni4A钢制框架轴在装配过程中发现,框架侧板外侧通油孔与销轴孔交界处开裂。对其进行理化分析,发现有疑似渗碳层和硬度偏高现象;对其进行仿真分析,通油孔处和销轴孔处在渗碳和非渗碳状态下的应力数值差异很大,渗碳状态明显高于非渗碳状态;进行淬火试验,发现在800 ℃×60 min保温并附加较高碳势时,20Cr2Ni4A钢表面会产生不同程度的渗碳。综合上述分析及生产验证情况可知,裂纹是由于销轴孔壁和通油孔壁存在渗碳层,淬火时应力达到临界开裂状态,导致部分框架轴产生裂纹。     

1000 MPa级高破碎性钢的动态本构模型

利用SEM、霍普金森杆和拉伸试验机等仪器对3种1000 MPa级高破碎性钢的组织、静态和动态力学性能进行了研究,并拟合了Johnson-Cook动态本构模型。结果表明:3种试验钢均有明显的应变硬化特征,应变速率由0.001 s^-1提高至8000 s^-1时,1号钢的屈服强度增加546 MPa;2号钢的屈服强度增加434 MPa;3号钢的屈服强度增加667 MPa。3种试验钢也存在明显的温度效应,1号 钢微观组织中未溶碳化物的存在使晶格阻力增大,有效的阻碍了位错运动,500 ℃高温条件下,1号钢的屈服强度为450 MPa,明显高于2号钢和3号钢的屈服强度330 MPa和310 MPa。3种高破碎性试验钢的 Johnson-Cook 方程分别为:σe=(1008+1309.04(εp)^{0.679 97})(1+0.1498lnε·^*)(1-T^{*1.188 53});σe=(1000+1214.321(εp)^0.6112)(1+0.480 15lnε·^*)(1-T^{*1.263 05});σe=(1008+1334.871(εp)^{0.610 88})(1+0.116 18lnε·^*)(1-T^{*0.992 47})。     

17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢的动态再结晶行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机得到17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢在1000~1150 ℃、0.01~10 s^-1的流变应力曲线,构建了两种钢的动态再结晶Avrami动力学模型和热加工图。结果表明,两种钢在高变形温度、低应变速率下易发生动态再结晶。17Cr2Ni2MoVNb钢中较高的Nb和Mo含量对动态再结晶的抑制作用大于20Cr2Ni4A钢中的高Ni含量的影响,导致在相同的热变形条件下17Cr2Ni2MoVNb钢的动态再结晶体积分数小于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的最佳热加工工艺参数为:温度为1050~1150 ℃、应变速率为0.1~0.6 s^-1;20Cr2Ni4A钢的最佳加工参数为:温度为1100~1150 ℃、应变速率为3.3~5.5 s^-1。     

20Cr2Ni4A钢齿圈压力淬火过程的温度场模拟

基于20Cr2Ni4A钢齿圈在不同流量下进行压力淬火过程中冷却曲线的试验测定和对应换热系数的计算，开展有限元数值模拟，得到不同流量组合对齿圈压力淬火冷却过程温度场分布的影响规律。结果表明，189～1136 L/min流量对应的换热系数均呈现随温度下降先增大后减小的变化趋势，且随着流量的增大，换热系数的最大值随之增大。4组具有代表性的流量组合中，采用慢-快-快的流量组合能更好地减小齿圈内外温差。对比测温结果发现，模拟结果与试验数据吻合良好，建立的压力淬火温度场模型可靠，可为压淬工艺的优化提供理论指导。