Cr-Mo-V系高铁制动盘用钢的热力学研究

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对高铁制动盘用钢在400~1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并研究了合金元素对析出相和A3点温度的影响。结果表明,制动盘用钢中主要析出相为MX、MC、M23C6和M7C3,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、V等,X为C、N和空位Va。C、Mn、Cr、Ni元素会降低A3点温度,而Si、Mo、V能提高A3点温度。综合考虑,适当降低C、Mn、Ni和Cr的含量,提高V、Mo的含量,以增加MX、MC的含量和提高钢的A3点温度,从而提高制动盘用钢的力学性能。     

高铁轴承用20CrNi2MoV钢奥氏体晶粒长大行为研究

在温度为900、1000、1050、1100、1150、1200℃保温时间为10、20、30、60 min时,利用管式电阻炉加热了20CrNi2MoV钢,并研究了钢的奥氏体晶粒长大行为,测试了不同工艺下的晶粒尺寸。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸增大;当温度超过1050℃或保温时间超过30 min时,实验钢奥氏体晶粒开始发生明显的粗化。通过对实验数据的拟合,获得了20CrNi2MoV钢奥氏体晶粒长大数学模型。与实验结果比较,拟合效果良好。     

海洋平台用钢E690奥氏体晶粒长大行为

分析了不同加热温度和保温时间下海洋平台用钢E690奥氏体晶粒的长大行为,同时研究了第二相粒子对奥氏体晶粒大小的影响。结果表明,奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高而增加,在850~950℃之间奥氏体的晶粒尺寸增加属于正常的长大行为,而在950~1000℃之间出现了晶粒的异常长大,奥氏体平均晶粒尺寸几乎增加一倍。保温时间对奥氏体晶粒尺寸影响较小,且随着保温时间延长,晶粒增长不明显。钢中第二相粒子的尺寸、体积分数和分布状态对奥氏体晶粒长大起关键作用。在已有模型和试验数据的基础上,推导出能够描述奥氏体晶粒长大临界尺寸的模型,该模型很好地解释了试验钢奥氏体晶粒的长大行为。     

38CrMoAl钢的奥氏体晶粒长大行为

将38CrMoAl钢加热至1000~1200 ℃ 的奥氏体化温度,保温时间为0~300 s,研究了奥氏体化温度和保温时间对奥氏体晶粒长大行为的影响。试验结果表明,试验钢奥氏体平均晶粒尺寸随奥氏体化温度升高而增大,且晶粒长大速率随着温度的升高而增大。在同一奥氏体化温度下,奥氏体平均晶粒尺寸随保温时间的增加逐渐增大,且晶粒长大速率随时间的延长逐渐减小。根据试验钢奥氏体晶粒尺寸试验数据,建立了38CrMoAl钢奥氏体晶粒尺寸与奥氏体化温度和保温时间关系的Sellars模型,并验证了模型的准确性。     

奥氏体模型钢等温过程中的晶粒长大行为

奥氏体的层错能在较宽的温度范围内与Fe-40Ni合金的层错能相近。含Ni的含量达到40%(质量分数,%)时,Fe-Ni合金的面心立方结构可以保持到室温而不发生相变。运用光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)对Fe-40Ni-Ti合金在不同温度等温过程中的晶粒长大行为进行了研究,结果表明:等温150 min,从880℃到1160℃合金晶粒长大缓慢;1220℃左右时,晶粒的长大倾向可以明显观察到;当温度达到1300℃后,等温30 min晶粒迅速长大并粗化。通过透射电镜观察发现,凝固过程中形成的TiN颗粒和应变诱导析出相快速回溶到合金基体中,导致晶界迁移容易进行。利用Fe-40Ni-Ti合金奥氏体模型钢能够模拟高温时奥氏体晶粒的长大行为。     

20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大行为

研究了20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大倾向,以获得最佳的渗碳温度。结果表明,20CrMoH钢的奥氏体晶粒随奥氏体化温度升高而逐渐长大,符合晶粒长大的一般规律,并且在950℃以下奥氏体均能保持较细的晶粒度。为防止奥氏体晶粒急剧粗化,渗碳温度应控制在950℃以下,最佳温度为930℃。     

Cr-Mo-V系高铁制动盘用钢的热力学研究北大核心CSCD

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对高铁制动盘用钢在400-1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并研究了合金元素对析出相和A3点温度的影响。结果表明,制动盘用钢中主要析出相为MX、MC、M23C6和M7C3,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、V等,X为C、N和空位Va。C、Mn、Cr、Ni元素会降低A3点温度,而Si、Mo、V能提高A3点温度。综合考虑,适当降低C、Mn、Ni和Cr的含量,提高V、Mo的含量,以增加MX、MC的含量和提高钢的A3点温度,从而提高制动盘用钢的力学性能。     

钢中奥氏体晶粒长大规律

评述了奥氏体正常长大过程中影响晶粒尺寸的因素、晶粒尺寸计算常用公式与晶粒尺寸确定方法等,归纳了钢中奥氏体长大的定性与定量规律。目前计算奥氏体晶粒尺寸的公式多为经验公式,尚不具备预测的功能。     

20CrMnTi钢和20钢奥氏体晶粒长大行为对比

通过试验研究了20CrMnTi钢和20钢在不同保温温度(1000～1200℃)和不同保温时间(0～300 s)条件下的奥氏体晶粒长大行为,并基于试验结果建立了描述奥氏体晶粒长大行为的Sellars数学模型。通过对比两种钢的奥氏体晶粒长大模型计算值与试验值的平均相对误差(AARE)和相关系数(R),验证了模型的可靠性。试验与模拟结果表明,随着加热温度的升高,试验钢晶粒尺寸都有明显的增加;随着保温时间的延长,在前60 s晶粒尺寸增长快速,之后增速减缓。但在相同试验条件下,20CrMnTi钢的奥氏体晶粒尺寸都明显小于20钢,且没有出现晶粒异常长大现象,说明Ti元素的添加具有明显细化组织的作用。     

30CrMo钢的奥氏体晶粒长大行为及数学模型

采用金相分析法研究了30CrMo钢在不同加热温度和保温时间下原始奥氏体晶粒长大的规律。结果表明:奥氏体晶粒随加热温度的升高呈指数关系长大,随保温时间的延长呈近似抛物线关系长大,同时晶粒平均直径与保温时间的关系符合Beck方程,温度越高,晶粒生长指数越大。在已有模型的基础上,通过对试验数据进行非线性回归得到了描述30CrMo钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型:d=5.88×10~6exp(1.27×10~5/RT)t~(0.071),模型的相关系数较高,其计算值与实测值吻合较好。     

先进贝氏体钢奥氏体晶粒长大行为的动态观察

采用高温激光共聚焦显微镜(LSCM)对一种先进贝氏体钢的奥氏体晶粒长大动态过程进行了原位观察研究。结果观察到奥氏体晶粒长大的3种方式,分别为奥氏体晶界的迁移和扩张、多个晶粒合并成一个大晶粒以及周围晶粒通过分割和吞并中间晶粒长大。原位观察还发现,当奥氏体化温度高于1100℃时,奥氏体晶粒会发生粗化;而低于1000℃时,奥氏体晶粒无明显变化。此外,得到了描述奥氏体晶粒尺寸随保温时间变化规律的Beck方程,讨论了奥氏体晶粒尺寸对贝氏体转变后的组织形貌的影响。LSCM原位观察方法为奥氏体晶粒长大动态过程的观察和研究提供了新的方法。     

一种磨球用高碳钢奥氏体晶粒长大行为

研究了一种磨球用钢GN-6A在不同加热温度(800~1050℃)和保温时间(30~120 min)下的奥氏体晶粒长大规律。采用直线截点法计算各试样的奥氏体晶粒尺寸,通过Arrhenius公式对奥氏体晶粒尺寸进行拟合,建立GN-6A钢在加热保温过程中的奥氏体晶粒长大模型,并验证模型的准确性。结果表明,随加热温度的升高,GN-6A钢奥氏体晶粒尺寸的长大呈指数趋势,随保温时间增加,呈抛物线趋势长大,900℃为奥氏体晶粒粗化温度,T≥900℃后奥氏体晶粒长大迅速。通过对950℃×45 min、1000℃×150 min、1000℃×180 min模型拟合的晶粒尺寸和试验结果进行比较,吻合度均高于94%,验证了该模型的正确性。     

316LN钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变加热温度和保温时间研究核电主管道用钢316LN奥氏体晶粒的长大规律。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,实验钢奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,且加热温度为1 200℃保温2h时出现混晶现象。奥氏体平均晶粒尺寸变化曲线表明,与保温时间相比,加热温度对晶粒尺寸的影响更大。对实验数据进行非线性回归,建立了描述316LN钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型;通过对比实验值与计算值验证了模型的精度和可靠性。研究结果对确定316LN钢始锻温度和制订加热规范具有指导意义。     

Cr8钢奥氏体晶粒长大规律

为了分析Cr8钢再结晶过程中加热温度和保温时间对奥氏体晶粒长大尺寸的影响,给出Cr8钢再结晶过程中奥氏体晶粒的长大规律,对Cr8钢试样在不同加热温度和不同保温时间下进行了水淬处理,并对实验结果数据进行了数据处理和线性拟合。结果表明,Cr8钢奥氏体晶粒长大尺寸随着加热温度的提高和保温时间的延长而不断增大;其晶粒长大过程可分为抑制长大阶段和自由长大阶段;在抑制长大阶段,其奥氏体晶粒尺寸与加热温度近似呈指数关系;在整个长大过程中,奥氏体晶粒尺寸与保温时间近似呈幂函数关系。利用Sellar公式对实验数据进行非线性回归分析,得到了Cr8钢奥氏体晶粒长大的数学模型。     

齿轮钢奥氏体晶粒长大规律研究

通过光学显微镜研究了齿轮钢SAE8620H在950~1150℃奥氏体晶粒的长大规律,并利用Beck模型建立了其奥氏体晶粒的长大模型。结果表明:SAE8620H钢在950~1150℃奥氏体晶粒尺寸随温度升高逐渐增大,随保温时间延长而增大。由Beck模型得到奥氏体晶粒长大模型,求得其晶粒长大激活能为169191.6 J/mol。     

高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢的导热特性

采用激光脉冲试验法研究不同淬火和回火工艺对高速列车制动盘用Cr-Mo-V钢在50～800℃时的比热容、热扩散系数和导热系数。结果表明,当试验温度低于700℃时,随着试验温度的提高,试验料热扩散系数和导热系数逐渐降低,比热容逐渐提高;当试验温度超过700℃时,试验料热扩散系数和导热系数又随之提高,比热容随之下降。当试验温度低于700℃时,随着回火温度或淬火温度的提高,试验料在不同试验温度条件下热扩散系数和导热系数均稍有提高,比热容稍有降低;当试验温度为800℃时,几组试验料的比热容、热扩散系数和导热系数基本相当。      

高碳钢奥氏体晶粒的长大行为研究

研究了82B高碳钢在不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒的生长规律。结果表明,在800¹ 100℃范围内,随着温度的增加,高碳钢奥氏体晶粒尺寸从18.2μm增加到116.3μm,其中950℃为其晶粒粗化温度。在950℃保温601 100℃范围内,随着温度的增加,高碳钢奥氏体晶粒尺寸从18.2μm增加到116.3μm,其中950℃为其晶粒粗化温度。在950℃保温60⁹0 min后,可获得细小均一的奥氏体晶粒。最后,通过公式计算了高碳钢奥氏体晶粒的长大规律,与实验结果吻合。     

核压力容器用SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为

在10501250 ℃温度范围内,实测了核压力容器用SA508-4N钢在不同保温时间下的奥氏体晶粒尺寸,研究了SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为。结果表明,随加热温度及保温时间的增加,SA508-4N钢的奥氏体晶粒尺寸长大,温度由1050 ℃上升到1250 ℃时,奥氏体晶粒尺寸呈指数增长;得到了SA508-4N钢加热过程中,奥氏体平均晶粒尺寸与保温时间关系的Beck方程;建立了奥氏体晶粒尺寸与加热温度和保温时间之间的Sellars模型,并验证了模型的准确性。     

X100管线钢奥氏体晶粒长大行为

通过控制加热温度和保温时间,研究了X100管线钢奥氏体晶粒尺寸分布和长大规律。结果表明,随着加热温度升高、保温时间延长,奥氏体晶粒呈现逐渐长大趋势。当加热温度在1050~1150 ℃时,奥氏体晶粒快速长大;温度高于1200 ℃时,出现明显粗大的晶粒。通过试验数据线性回归,经模拟、计算得到X100管线钢的奥氏体晶粒长大模型D_t^6.59=1.71×10²⁰exp(-379691.29/RT)t+,D₀^6.59经验证与试验数据拟合良好。     

A315钢奥氏体晶粒长大的数学模型

采用金相试验,应用Beck、Hillert、Sellars数学模型分析了A315钢再结晶过程中不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大行为。结果表明,随加热温度的升高和保温时间的延长,A315钢奥氏体晶粒逐渐长大,其长大过程可以分为抑制长大阶段和自由长大阶段。通过对比Beck、Hillert、Sellars三种奥氏体晶粒长大数学模型,得出Sellars模型对A315钢奥氏体晶粒尺寸的预测有很高的精度,其数学模型方程为:当温度为950℃≤T≤1100℃时,D2.42=2.65×107texp(-187 284/(RT));当温度为1150℃≤T≤1200℃时,D2.86=3.04×1024texp(-589 475/(RT))。