超低碳马氏体的EBSD结构表征

通过EBSD等实验手段研究了超低碳马氏体钢的结构特征及奥氏体形变对其结构和性能的影响。结果表明,超低碳马氏体具有多尺度结构,从大到小依次为原始奥氏体晶粒→板条束→板条块→亚板条块→板条;奥氏体无变形时,超低碳马氏体的板条块宽度大于传统低碳马氏体,导致其强度增量较低;奥氏体形变能够明显细化超低碳马氏体板条块,从而提高其强度。     

激光淬火低碳马氏体透射电镜观察

对含碳0.2％钢激光淬火区进行了透射电镜观察。结果表明,在激光淬火区存在高位错密度低碳板条马氏体。在某些板条中存在贯穿整个板条宽度的密排孪晶组织。这种碳素板条马氏体孪晶组织很少报道。残余奥氏体呈薄膜状分布在马氏体板条之间。马氏体与残余奥氏体之间符合K—S关系。     

低碳马氏体板条间的薄膜状残余奥氏体

板条马氏体间薄膜状的残余奥氏体,可以使裂纹钝化、分叉或转向,可以在裂纹前缘产生马氏体转变并形成有益的压应力,使断裂韧性、冲击韧性与疲劳性能改善。在几种低碳的合金钢中已报导存在板条间薄膜状残余奥氏体。本文通过明场暗场象与电子衍射班点的标定,确定正常奥氏体化温度淬火的铁碳(20钢,M_s430℃)、低合金(15MnB,Ms410℃;18CrMnTi,Ms346℃)与中合金(18Cr_2Ni_4W,Ms315℃;25SiMn_2CrNiMoV,Ms260℃)低碳钢中,均存在10~2—10~3A厚的板条间残余奥氏体(见图),每秒钟降温11280℃的高速淬火与淬火后液氮中放置七个月,并未改变上述低碳钢中板条间薄膜状残余奥氏体的形态与存在。试验表明,低碳马氏体中板条间薄膜状残余奥氏体的形成与工艺条件及化学成份无关,应取决于相变时碳原子偏聚、旋转边界或不相关的成核核长等低碳马氏体特有的相变特点。本文认为,板条间薄膜形式存在是低碳马氏体中残余奥氏体的普遍形态。在一定条件下淬火态低碳马氏体具有高的断裂韧性、冲击韧性与疲劳裂纹扩展抗力,板条间薄膜状残余奥氏体的存在是重要原因之一。     

MA钢重载齿轮失效分析

ＭＡ钢重载齿轮失效分析魏洪涛彭丽翠（中信重型机械公司计检中心，洛阳４７１０３９）ＭＡ钢是中信重机公司经过多年研制开发出的一种新型重载齿轮用钢，它是一种位错板条马氏体（Ｍ）＋板条相界残余奥氏体薄膜（Ａ）的复相低碳马氏体型超高强度钢，从九一年以来已多次成...     

Fe-0.8C-0.4N三元合金淬火马氏体表征

08F钢薄片(厚0.25 mm)经700℃~720℃盐浴碳氮共渗3 h后直接水冷,其扩散层为均匀的Fe-0.8C-0.4N合金。应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Fe-0.8C-0.4N合金的显微组织结构表征。结果表明,淬火组织中同时存在块状残余奥氏体、隐晶马氏体和沿原奥氏体晶界分布的珠光体/贝氏体组织。Fe-0.8C-0.4N马氏体组织主要形态为细小板条状,且在板条内部存在许多斜贯穿板条的孪晶,这些孪晶可分为平直型微孪晶或者弯曲型孪晶。Fe-0.8C-0.4N马氏体与原奥氏体之间晶体学取向关系符合K-S关系。     

激光选区熔化成形S-130钢热处理工艺研究

采用激光选区熔化(SLM)技术成形S-130马氏体时效不锈钢,研究了热处理前后S-130试样的物相、显微组织以及力学性能,并对比分析了五步热处理和三步热处理工艺对组织和性能的影响。结果表明:SLM成形S-130试样主要由大量马氏体和少量残余奥氏体组成,显微组织呈胞状枝晶结构,透射电子显微镜(TEM)观察到大量含有高密度位错的板条马氏体。经过两种热处理后,逆转变奥氏体的形成使得奥氏体的含量增加,大量的纳米级析出物在板条马氏体上弥散分布,同时残余/逆转变奥氏体在马氏体板条间析出。SLM沉积态试样经过两种热处理后显微硬度和拉伸强度得到明显提升,且延伸率没有降低。相较于五步热处理,三步热处理后的试样具有更高含量的奥氏体以及更细小的板条马氏体和析出物,且在保证延伸率的情况下具有更高的显微硬度和拉伸强度。SLM成形S-130马氏体时效不锈钢优化的热处理制度为三步热处理(固溶+冷处理+时效)。     

新一代超低碳贝氏体钢激光焊接热影响区的组织和性能

采用激光焊接和熔化极活性气体保护焊接(MAG焊接)两种方法对800 MPa级新一代超低碳贝氏体(NULCB)钢进行了焊接,研究了焊接热影响区(HAZ)组织、性能的变化规律。实验结果表明,热影响区组织均为贝氏体板条和马氏体-奥氏体(M-A)组元组成的粒状贝氏体;在实验所采用的不同热输入情况下,随着热输入的增大,马氏体-奥氏体组元的平均宽度、总量、形状因子增大,但其线密度减少;在合适的激光焊接条件下,热影响区韧性高于母材;激光焊接接头显微硬度随热输入的增大而减小,均高于母材,未出现明显的软化区。     

激光焊接不等厚异种钢接头组织与性能研究

针对汽车用钢的焊接问题,利用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验研究分析了不等厚异种钢激光拼焊板接头的组织及性能。结果表明,焊缝区为板条马氏体组织,板条之间有残留奥氏体组织存在。熔合区附近的组织结构比较复杂,主要由马氏体和贝氏体构成。而相变诱发塑性(TRIP)钢热影响区组织主要由贝氏体和铁素体组成,且晶粒比较细小,双相钢(DP)接头热影响区中存在显著的马氏体组织,但几乎不存在过热区组织。接头焊缝区的硬度达到母材的1.6倍以上,此外接头宏观断裂发生在薄板DP钢的母材区。     

激光束摆动焊接低碳钢焊接接头的组织和力学性能

利用IPG YLS-6000型光纤激光器和摆动焊接头对Q235钢进行了线性焊接和摆动焊接试验,对比分析了两种焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:激光束摆动焊接较线性焊接可显著增加焊缝宽度(1.34 mm→1.60 mm);两种焊接接头各微区的显微组织相同,焊缝组织为板条马氏体、板条贝氏体和晶界铁素体,热影响区的完全奥氏体化区主要为铁素体和板条马氏体,不完全奥氏体化区则为晶粒尺寸不均匀的铁素体和珠光体;摆动焊接接头的整体硬度高于母材,焊缝纵向抗拉强度约为母材的1.74倍,延伸率仅为母材的66.7%,冲击韧度可达母材的90%左右,与线性焊接接头具有相同的力学性能。摆动焊接可以有效降低激光焊接对组对间隙的要求,且对焊接接头的硬度、强度和韧性无不利影响。     

中锰汽车钢激光焊接焊缝组织与韧性

先进第三代中锰汽车钢具有强塑积高、成本低廉等优点,应用前景广阔,但其焊缝区的淬硬性大,影响后续加工和使用。采用光纤激光器对6 mm厚中锰汽车钢进行焊接,研究了焊接热输入对焊缝成形、组织、冲击韧性和断裂行为的影响。结果表明,当热输入为150～500 J/mm时,激光焊接属于深熔焊,焊缝成形较好;焊缝区的硬度随着热输入的增大呈减小趋势。当热输入较小时,焊缝组织为马氏体,随着热输入的增加,焊缝中有少量的贝氏体组织生成;焊缝在-40℃温度下的冲击韧性随着热输入的增加先增加后降低,当热输入为300 J/mm时,冲击韧性最高,断口呈韧性断裂;中锰钢焊缝组织中原奥氏体晶界、马氏体板条束界和板条块界均对裂纹的扩展起阻碍作用,裂纹扩展功与平均有效晶粒尺寸呈反比关系,与大角度晶界密度呈正比关系。     

低碳钢的激光热处理研究

低碳钢由于含碳量低，难以通过常规热处理方法达到理想的硬化效果。我们根据激光热处理的特点，对低碳钢进行了硬化处理。本文通过对含Ｃ量０．２％的钢样进行激光热处理实验，得到了显微硬度ＨＶ５００左右，深度０．５ｍｍ的硬化层。金相分析表明，相变区为板条马氏体组织。研究分析表明，晶粒细化、高的马氏体含量、马氏体高位错密度和固溶含碳量是获得超高硬度的主要原因。     

激光表面处理1.6%C超高碳钢的组织与性能

为了研究激光处理后超高碳钢表面组织及性能的变化,采用2kW连续横流CO2激光器对超高碳钢(C的质量分数为0.016)进行了激光处理,采用扫描电镜观察组织和显微硬度计测量深度方向显微硬度值的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了沿深度方向的组织照片和硬度分布曲线。结果表明,激光处理层分为熔凝层、过热层和相变硬化层。熔凝层可观察到胞状树枝晶和离异共晶;相变硬化层组织细小,显微硬度(高达750HV～905HV)高于其它层,是典型的激光淬火组织。随激光功率增大(1000W～1200W),熔凝层中胞状树枝晶和离异共晶增多并细化,马氏体数量减少,各层的宽度、深度均增大,显微硬度降低。这一结果对细化超高碳钢组织和改善其性能是有帮助的。     

离焦量对1Cr17Ni2薄钢板激光焊接接头组织与性能的影响

利用YAG脉冲激光焊接系统对1mm厚的1Cr17Ni2不锈钢薄板进行对接焊接试验,通过焊缝组织分析、拉伸测试和显微硬度测试,研究了离焦量对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:采用激光对1Cr17Ni2薄钢板进行对接焊后,焊接接头出现了组织分区,母材区组织主要是铁素体和马氏体,热影响区组织为板条马氏体组织和少量呈带状分布的δ铁素体,而焊缝区组织则主要以马氏体为主;随着离焦量增加,焊缝熔深逐渐减小,熔宽先增大后减小,焊缝处的马氏体含量逐渐减少,接头的抗拉强度先增大后减小;焊缝区的硬度最大,母材区的硬度最小,热影响区的硬度介于两者之间;焊缝区的整体硬度随着离焦量的增大而减小;当离焦量为-5.5mm时,热影响区中马氏体板条束群细小均匀,焊接成形质量好,接头的拉伸性能优良。     

低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

40铬钢表面加碳激光合金化处理

对40铬钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25～0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层组织呈梯度变化,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV0.3以上.热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710～780HV0.3,比常规淬火明显提高.采用高的激光密度、快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高.磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50%.     

激光淬火与中频感应淬火对比研究

利用摩擦磨损实验机对45CrNi钢开展了激光淬火和中频感应淬火摩擦磨损对比实验研究，并利用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对两种淬火试样硬化层进行了微观分析。结果表明，在载荷50～250 N条件下，激光淬火试样的耐磨性比中频感应淬火试样提高了4%～21%;中频感应淬火试样的摩擦系数略大于激光淬火试样的摩擦系数。两者的主要磨损形式均为磨粒磨损，但中频感应淬火试样磨损后表面犁沟的深度和宽度大于激光淬火试样表面犁沟的深度和宽度。两种淬火方法淬硬层均为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织，但中频感应淬火淬硬层有大量的碳化物析出，碳化物含量多且碳化物颗粒大、残余奥氏体多。     

激光束切割成形汽车零部件组织和性能分析

激光束的特点是：单色性,方向性,相关性以此而产生的超高能量束进行全面材料切割成形,速度快,生产率高,热影响区狭窄,工件晶粒细小,工件变形小,生产自动化程度更高。但激光切割成形工件和采用一切机械加工成形的工件相比,由于激光束能量高,冷速快,使工件表面产生马氏体,并诱发工件表面裂纹,使工件疲劳寿命降低。     

中锰钢透射电镜原位拉伸观察

文章利用透射电镜原位拉促的方法,研究了中锰奥氏体钢的加工硬化动态过程。结果表明：随着应变量增大,位错形成、增多并产生交互作用;铸态形成的铌的碳化物和形栾的出的碳化行对位镜运动产生强烈阻碍作用,应变诱发马氏体在高密度位错区形核并长大。     

工艺参数对马氏体不锈钢激光冲击区表面轮廓的影响

激光功率密度和搭接率对马氏体不锈钢的激光冲击区的表面轮廓有较大影响.激光功率密度从3.79 GW/cm2到7.25 GW/cm2,冲击区塑性变形程度随功率密度增大而增大,当激光功率密度为6.09 GW/cm2时,冲击区塑性变形程度适中,其残余应力平均值达-569.1 MPa.搭接率试验结果表明,搭接率为33%时,可获得较大面积无挤出的激光冲击区,无挤出区域的塑性均匀,变形深度波动幅度在2μm以内,而且此搭接率下冲击区挤出面积较小,分布具有规律,便于再次冲击以降低冲击区的表面波纹度.