淬火低合金中碳钢的力学性能

通过降低合金元素的含量设计一种低成本低合金中碳钢,研究了不同热处理工艺下的力学性能。通过控制总应变幅,对中碳钢的低周疲劳行为进行了探究。结果表明,在302℃盐浴淬火保温2 h后试验钢具有相对较高的抗拉强度,为957 MPa。随着盐浴淬火温度升高至312℃,抗拉强度下降,U型缺口冲击性能增加;再继续升高盐浴温度,冲击性能下降。随着盐浴保温时间的增加,试验钢的硬度呈下降趋势。高应变幅(0.80%)条件下,312℃盐浴淬火试验钢的初始硬化率较低;而302℃盐浴淬火具有较高强度马氏体的试验钢具有更高的低周抗疲劳强度和疲劳寿命。     

某中碳钢的组织与拉伸性能的关系

首先对某中碳钢进行不同工艺的热处理,获得了不同的原奥氏体晶粒尺寸。利用光学显微镜、扫描电镜及拉伸性能测试等研究了原奥氏体晶粒尺寸及冷速对试验钢铁素体-珠光体组织及拉伸性能的影响,并研究了试验钢的组织与性能之间的关系。结果表明：冷速对试验钢铁素体-珠光体组织的影响远大于原奥氏体晶粒尺寸。随冷却速率增加,先共析铁素体形貌由等轴状向不闭合网状过渡,先共析铁素体含量和尺寸分别由16.3 vol%、16.4μm降低至1.0 vol%、4.1μm,珠光体含量由83.7 vol%逐渐增加至99.0 vol%,珠光体平均片层间距由419 nm逐渐降低至174 nm。不同铁素体-珠光体组织试验钢的拉伸强度与布氏硬度满足线性拟合关系。试验钢抗拉强度测试值与考虑到退化珠光体存在的某数学模型符合较好。因先共析铁素体含量(形貌)、组织细化、珠光体含量及片层间距等因素的共同影响,试验钢断后伸长率与断面收缩率的变化随冷速的变化并不一致。     

中碳钢水下湿法激光焊接焊缝成形行为与性能

为了探索水下湿法激光焊接的可行性,使用光纤激光器探讨了激光功率、离焦量、水深等因素对45钢湿法焊缝成形性的影响,对比研究了空气中焊接和水下焊接焊缝的组织性能。结果表明,水下湿法激光焊接过程中,在水中入射激光和工件表面之间形成了一个“激光通道”,这个通道能否稳定存在影响着焊接的稳定性。不同的激光功率对应不同的水深阈值,当水深超过此阈值后,水会对激光产生强烈的屏蔽作用,导致焊接无法进行。激光功率、离焦量和水深影响湿法焊接焊缝的成形性,激光功率增加有利于形成外观良好的焊缝,适当的负离焦有利于形成具有较大深宽比的焊缝,水深增加不利于焊缝成形。空气中焊接焊缝中心主要是珠光体+铁素体,而水下焊接的焊缝主要是马氏体和少量残余奥氏体。水下焊接焊缝硬度高于空气中焊接,拉伸强度达606 MPa,达到基体拉伸强度的94.8%,断后伸长率降低至3.1%。     

Nb元素对低合金耐磨钢组织性能的影响

对含Nb和不含Nb两种成分低合金耐磨钢板NM400热轧和热处理态的组织性能进行了研究,并对比分析了微量Nb元素对其组织性能的影响规律。研究结果表明:在低合金耐磨钢中添加质量分数为0.02%的Nb,在相同的控轧控冷和离线热处理工艺条件下,钢板强度和硬度增加,低温冲击韧性提高。在相同的工艺条件下,微量Nb元素的添加对钢板组织中原始奥氏体晶粒的细化是其低温韧性提高和硬度增加的主要原因。     

合金元素对中碳钢氮化层组织和性能的影响

氮化零件的工作特性取决于渗层的组织、物理-化学性能和机械性能,以及渗层的厚度。而零件的这些性能又在很大程度上取决于钢材本身的化学成份、氮化温度-时间等参数。文献中关于合金元素对氮化钢工作特性之影响的势据是相互矛盾的,因而不能作为保征氮化层达到规定性     

合金元素对低合金耐磨钢组织及性能的影响

对不同合金元素含量的低合金耐磨钢进行淬火加回火热处理后,测试力学性能及－40 ℃冲击吸收能量,借助SEM、TEM等分析组织及析出相,研究合金元素对低合金耐磨钢的组织和性能的影响。结果表明：含有Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及190 ℃低温回火后均得到板条状马氏体组织,马氏体板条间有细小碳化物析出相。而没有添加Ni、Cu及少量添加Cr、Mo元素的试验钢淬透性降低,淬火及低温回火组织为马氏体及少量铁素体。添加Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及低温回火后得到较好的综合力学性能,最佳性能为屈服强度1218 MPa,抗拉强度1507 MPa,硬度429.5 HV,－40 ℃冲击吸收能量27.7 J。     

提高中碳钢的冷锻性能

用35号中碳钢冷体积模锻制造复杂零件的工艺方法获得了越来越广泛的应用。该钢材符合FOCT10702—76及技术条件14—1—2527—78的要求。冶金厂采用保护气氛炉退火以保证其机械性能和微观组织。精轧以后按照表1中所列的规范退火。     

微合金化元素对低合金铸钢组织和性能的影响

研究了稀土、铌、钒、钛等元素对低合金铸钢组织和性能的影响。结果表明，强碳化物形成元素（铌、钒、钛等）可细化晶粒和沉淀强化，显著提高铸钢强度；稀土则可细化晶粒并改善非金属夹杂物的形态和分布，显著提高钢的韧性。这些合金元素复合处理铸钢，则可获得显著的强韧化效果     

低合金Cr-Mo-V钢中VC沉淀相的精细结构

采用透镜电子显微分析（ＴＥＭ）的高分辨透射电子显微分析（ＨＲＥＭ）技术研究了低合金Ｃｒ－Ｍｏ－Ｖ铜不同回火温度下ＶＣ深淀相质点和精细结构及其与基体和界面关系,结果表明：较低温度回火时,ＶＣ沉淀相系以｛１００｝ａ为惯习面的纳米尺度的薄片,与基体存在Ｂａｋｅｒ－Ｎｕｔｔｉｎｇ关系,随着回火温度升高,片状相聚集成碳化物团或者发生球化,与基化丧失共格或部分共格,。     

城市污水体系中碳钢的腐蚀行为研究

采用全浸失重法和电化学法,同时结合ESM和EDX研究了碳钢在城市污水中的腐蚀行为.结果表明碳钢在城市污水的长期浸泡中,腐蚀速率处于较稳定的状态,且数值达到0.8 mm/a,现场实际环境中水体的流动作用,大大加速了材料的腐蚀;腐蚀形貌研究发现浸泡中后期腐蚀速率基本恒定是因为在材料表面形成了较致密的腐蚀产物层,对腐蚀介质的渗透或通过氧化膜的传质起到了一定的阻挡作用;正交试验结果表明在城市污水中污染因子的常规含量范围内,NH_4~+-N对碳钢的腐蚀速率影响较大.     

低合金贝氏体铸钢的性能与应用

以Si、Mn、Cr为主要合金元素,加入少量Mo、V、Ti、B、稀土进行微合金化和变质处理,在空冷淬火条件下,获得了综合性能优良的贝氏体组织.主要介绍了低合金空冷贝氏体铸钢的成分、组织和性能,这种材料具有优良的强韧性和耐磨性,用于制造破碎非金属矿的鄂板和研磨矿粉的磨机衬板,使用寿命比高锰钢提高1.5 倍～3.0 倍,用于制造球磨机磨球,磨耗比普通锻钢球和低铬铸铁球低70 %～90 %,和高铬铸铁球相当,用于制造矿粉输送管道,寿命比16Mn钢提高3 倍～4 倍.低合金空冷贝氏体铸钢生产工艺简单,贵重合金元素加入量少,生产成本低,应用于矿山行业,可明显提高破磨设备运转率,降低矿粉加工成本.     

低合金贝氏体铸钢的性能与应用

主要介绍了低合金空冷贝氏体铸钢的成分、组织和性能,这种材料具有优良的强韧性和耐磨性,以廉价的Si、Mn、Cr为主要合金元素,加入少量V、Ti、B、稀土进行微合金化和变质处理,在空冷淬火条件下,获得了综合性能优良的贝氏体组织.用于制造破碎非金属矿的颚板和研磨矿粉的磨机衬板,使用寿命比高锰钢提高1.5～3.0倍,用于制造球磨机磨球,磨耗比普通锻钢球和低铬铸铁球低70%～90%,与高铬铸铁球相当,用于制造矿粉输送管道,寿命比16Mn钢提高3～4倍.低合金空冷贝氏体铸钢生产工艺简单,贵重合金元素加入量少,生产成本低,应用于矿山行业,可明显提高破磨设备运转率,降低矿粉加工成本.     

表面冶金形成低合金高速钢及其性能研究

为在低碳钢表面形成钼铬型低合金高速钢,用等离子表面冶金方法对低碳钢进行表面处理,获得了所希望的合金层表面,并对合金层表面成分、硬度、摩擦系数进行分析.结果表明:其表面成分接近冶金高速钢:深冷处理的试样表面硬度明显高于未经过深冷处理的合金层表面硬度;不同深冷处理试样的滑动摩擦因数基本相同,经深冷处理的试样比原试样的摩擦因数降低大约15%,且合金层中的碳化物细小、均匀、弥散,没有粗大的共晶莱氏体组织.     

中温低合金耐热钢蠕变行为及其微观机理

通过室温、高温拉伸、Gleeble热模拟试验,光学显微镜(OM)及高分辨透射电镜(HR-TEM)观察,研究了中温低合金(CrMo、Cr-Mo+微合金)耐热钢的拉伸、蠕变行为及其微观机理。结果表明,高温270℃下,低合金耐热钢拉伸应力-应变曲线的屈服平台消失,形成连续光滑的应变强化曲线。相比于C-Mn钢,低合金耐热钢的高温强度明显升高。高温350℃下,相比于C-Mn钢,低合金耐热钢的蠕变速率明显降低,其中Cr-Mo+微合金钢的蠕变速率最小。微合金元素形成的强碳化物抑制了Cr、Mo合金元素从基体中析出,Cr-Mo+微合金钢的蠕变抗力得到提高。     

中碳钢盘条的高温氧化行为研究

针对中碳钢盘条的高温氧化问题,利用热重分析仪对45钢和40Cr钢盘条的高温氧化行为进行了试验研究;采用场发射电子探针表征了氧化铁皮厚度及截面微观形貌,对氧化铁皮形貌演变规律以及合金元素在氧化铁皮与基体界面处的分布规律进行了研究分析。结果表明:45钢和40Cr钢盘条的氧化增重曲线在1 050~1 250 ℃范围内遵循抛物线规律,当氧化条件相同时,相比于常规低碳钢,其氧化激活能较高,抗氧化性能更好;氧化铁皮呈典型的3层结构,从外到里分别为Fe₂O₃、Fe₃O₄及FeO,并且在氧化铁皮与基体界面处存在合金元素富集层;45钢盘条在高温氧化时,Cr元素分布不明显,Si元素在氧化铁皮与基体界面处有少量富集,Mn元素在氧化铁皮中均匀分布;40Cr钢盘条在氧化铁皮与基体界面处不仅有富Si层,还明显存在一层均匀完整的富Cr层,由于合金元素富集层阻碍了Fe²⁺向外扩散,提高了盘条的高温抗氧化性能。     

中碳低合金耐磨钢及其磨料磨损行为的研究

开发了一种中碳低合金耐磨钢.在同样的磨损条件下(湿砂磨料磨损、冲击磨料磨损及腐蚀磨损),本钢种的抗磨性和抗腐蚀磨损性能均优于普通低合金钢、中锰钢及高锰钢.它可以代替高锰钢用于制造易磨损件,尤其适用于制造湿式球磨机衬板类铸件.     

合金元素对低合金高强度H型钢Z向性能的影响

为了研究钢中合金元素Nb、B、Ni对低合金高强度H型钢抗层状撕裂能力(Z向性能)的影响,设计了对照试验,通过常温下拉力试验,对其力学性能尤其是断面收缩率进行了测试,使用XRD、SEM、TEM以及EDS对其组织和成分进行了分析。结果表明:微合金元素Nb、B和微量元素Ni对钢材的Z向性能产生了明显的不良影响,含有Nb、B和Ni,经过钢包精炼的Q345E钢的Z向性能显著低于不含Nb、B和Ni,未经钢包精炼且含有较多夹杂物的Q345B钢。其原因主要在于Nb、B、Ni的存在阻碍了钢材变形过程中位错在晶界和晶内的移动。     

镍元素对低合金高强H型钢组织和性能的影响

研究添加镍元素对低合金高强H型Q345钢组织和性能的影响,讨论了未加镍和加镍对Q345钢力学性能、夹杂物、物相和断口形貌的影响。结果表明,添加0.4%镍后,Q345钢力学性能和塑性均提高,不同温度下冲击功增大,断裂韧性提高;添加0.4%镍对Q345钢夹杂物影响较小,但使α-Fe晶格常数比未加镍时的进一步增大,衍射峰向左偏移量加大。