回火温度对超高强度不锈钢的力学性能和微观组织的影响

采用环境扫描电镜观察超高强度不锈钢的断口形貌,用万能实验机测试了不同回火温度的超高强不锈钢的力学性能,研究了超高强度不锈钢不同回火温度下的力学性能和微观组织。研究结果表明：540℃、4 h回火后该种超高强度不锈钢合金具有最佳综合力学性能,抗拉强度达1 902 MPa,屈服强度为1 395 MPa,延伸率和断面收缩率分别为14%和67.8%,冲击韧度为130 J/cm2。此回火温度下该超高强度不锈钢为回火马氏体组织,马氏体逆转变而生成的逆转变奥氏体含量在5%左右,使其具有良好的强韧性。     

时效温度对化学刻蚀304不锈钢超亲水稳定性的影响

目的利用化学刻蚀、化学氧化方法在304不锈钢表面制备微纳米结构并实现超亲水性质,改变时效处理温度,研究亲水表面润湿性的稳定程度。方法以2 mol/L的FeCl_3溶液、HCl、H_2O_2按照15:1:1的体积比混合得到刻蚀溶液,氧化液采用CrO_3与H_2SO_4的混合溶液。刻蚀完成后,通过接触角测量仪(OCA15EC)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及自带的能谱仪(EDS)表征试样表面的接触角、微纳米级表面形貌及试样表面元素,并分析不同处理条件下润湿性的变化规律。结果在本征润湿角为45°左右的304不锈钢基体上,通过化学刻蚀、化学氧化的复合处理方法可以获得超亲水表面。常温条件下,试样能够维持一定时间的超亲水性质。高温时效处理后,超亲水表面的润湿性发生变化,经400℃时效处理后,重新获得超亲水特性。结论该方法较易在耐腐蚀基体不锈钢表面制备微纳米结构,对基体表面润湿性产生影响。     

超高强度马氏体时效不锈钢超声疲劳过程中的热效应

以新型1900 MPa级超高强度马氏体时效不锈钢为研究对象,通过激光扫描共聚焦显微镜对其超声疲劳试样断口进行观察与分析。结果表明,在超声疲劳实验过程中,所有的试样在表面均产生了烧蚀的痕迹。对于表面起裂的超声疲劳试样,即使在不同的应力幅值下（640~560 MPa）,试样的疲劳寿命均在10⁵周次左右,且烧蚀现象更为严重。而对于基体内起裂的试样,烧蚀现象较为轻微,且烧蚀处均在断口两侧几乎对称的位置。经对比分析可知,超声疲劳过程中产生的热效应对表面起裂试样的疲劳寿命有很大的影响,而内部起裂试样的疲劳寿命对超声疲劳热效应不敏感。     

时效温度对18Ni350马氏体时效钢缺口效应和延迟断裂的影响

通过在空气中进行慢位移速率缺口拉伸试验研究了不同时效温度对18Ni350马氏体时效钢的缺口效应和延迟断裂行为的影响。结果表明,极限抗拉强度较低的420 ℃和450 ℃欠时效试样对缺口的敏感性较高,并表现出明显的延迟断裂敏感性。480 ℃时效试样的极限抗拉强度略低于510 ℃峰时效,但缺口抗拉强度高出100 MPa以上,因此480 ℃时效可降低缺口敏感性。540 ℃过时效试样的极限抗拉强度下降的同时缺口敏感性仍较高,但有益于降低延迟断裂敏感性。     

回火温度对超高强度钢力学性能的影响

研究了回火温度对Aermet100超高强度钢断裂韧度、冲击功、显微组织和断口形貌的影响。结果表明,Aermet100超高强度钢在高密度位错马氏体基体的影响下保持在一个很高的韧性水平。随着回火温度的升高,逆转变奥氏体含量增加,从而提高了材料的韧性。     

回火温度对超高强度钢力学性能的影响

研究了回火温度对Aermet100超高强度钢断裂韧度、冲击功、显微组织和断口形貌的影响。结果表明,Aermet100超高强度钢在高密度位错马氏体基体的影响下保持在一个很高的韧性水平。随着回火温度的升高,逆转变奥氏体含量增加,从而提高了材料的韧性。     

喷丸处理对马氏体时效超高强度钢疲劳性能的影响

通过喷丸处理改善固溶+时效态某马氏体时效超高强度钢的疲劳性能。采用成组法和升降法对喷丸前后试样进行应力比R=-1的旋转弯曲疲劳试验,得到喷丸前后试样的疲劳寿命及1×10⁷周次下的疲劳极限,采用双加权最小二乘法拟合喷丸前后试样S-N曲线。采用X射线衍射法测定喷丸后试样残余应力,并结合ANSYS有限元数值分析,研究了喷丸残余应力对某超高强度钢疲劳性能的影响。结果表明:喷丸可显著提高某超高强度钢的疲劳寿命和疲劳极限,喷丸后的疲劳极限约为喷丸前的1.37倍;喷丸后产生的残余应力使疲劳源远离表面,且外载应力越小,疲劳源距离表面越远,寿命提高的效果越明显。     

焊接参数对超高强度马氏体时效不锈钢焊接接头组织性能的影响

选用不同的焊接参数对某新型无钴马氏体时效不锈钢进行直流TIG焊,对焊接接头宏观和微观组织进行了观察对比分析,并从焊缝中心到热影响区边缘进行了显微硬度测试.结果表明,该型马氏体时效钢焊接接头主要为连续板条马氏体组织,材料焊接性能良好.焊缝中心有大量的8铁素体产生.随着焊接速度的增加,线能量的降低,铁素体减少,板条马氏体组织有减小的趋势;接头的显微硬度随距离焊缝中心距离的增加而增大,到达峰值后下降到一稳定值区域.焊缝中心处显微硬度随线能量增加而降低.     

时效温度对15-5PH不锈钢组织及耐蚀性的影响

随时效温度的增加马氏体组织逐渐细化,马氏体板条间析出NbC颗粒;当时效温度达到550 ℃时有球状富Cu相析出。580 ℃开始有较弱的奥氏体衍射峰出现,即在时效中发生了马氏体向奥氏体的逆转变,620 ℃时,富Cu相由共格相转变为非共格相并聚集长大呈短棒状;随着时效温度的升高,腐蚀失重率逐渐增大,自腐蚀电位依次降低,电化学阻抗值不断减小,耐蚀性降低。     

探索强韧化机理,创新超高强度高韧性不锈钢

评述了超高强度钢和高强度不锈钢的基本理论、成分设计、超纯净熔炼和工程应用技术发展状况、在航空、航天及其他高科技领域中的应用和重要地位、发展目标、强韧化机理和成分探索研究现状及存在问题.借助透射电子显微镜高分辨和电子选区衍射等方法,揭示了超细马氏体板条、超细共格沉淀强化相Laves相、M2C及逆转变奥氏体等强-韧化机理.用VIM VAR双真空超纯洁熔炼、超均匀加工及控制相变热处理等技术,获得2种低碳超高强度高韧性不锈钢,其力学性能分别达到抗拉强度1915 MPa和1862 MPa,断裂韧度119 MPa·m1/2和120 MPa·m1/2.     

正火温度对USS122G超高强度不锈钢组织及性能的影响

通过光学显微镜、电子显微镜、物理化学相分析等表征方法研究了不同正火温度对USS122G超高强度不锈钢的微观组织和硬度的影响。结果表明:随着正火温度的升高,试验钢硬度降低,残留奥氏体含量增加,第二相含量减少,原奥氏体晶粒变大。综合分析不同正火温度对钢中第二相的种类、质量分数与硬度以及晶粒大小的影响,最终确定该试验钢的最佳正火温度为1020 ℃。     

GMAW-P工艺参数对TCS345不锈钢焊接接头缺口冲击韧度的影响

以TCS345铁素体不锈钢名义熔合线处的缺口冲击韧度为研究对象,采用一次回归正交试验,考察脉冲熔化极气体保护焊(pulse gas metal arc welding简称GMAW-P)脉冲工艺参数对名义熔合线处缺口冲击韧度的影响,分析脉冲电流、脉冲时间、脉冲频率、焊接速度及其交互作用对焊接接头名义熔合线缺口冲击韧度的影响规律.结果表明,TCS不锈钢焊接热影响区的组织为铁素体+马氏体.运用MATLAB优化函数对焊接工艺参数进行优化,优化结果为脉冲电流450A、脉冲时间2.3ms、脉冲频率250Hz、焊接速度500mm/min.     

初始成形温度对超高强钢热冲压件力学性能的影响

研究了高温钢板转移时间与初始成形温度之间的关系,分析了初始成形温度对超高强钢板热冲压件力学性能的影响规律。结果表明,随着板料转移时间的增加,初始成形温度降低,两者之间为线性关系;在一定范围内随着初始成形温度升高,热冲压件的力学性能增加,当初始成形温度高于800℃时,热成形件的力学性能基本不变;形变促进奥氏体晶粒细化,获得相对细小的马氏体组织,热成形件力学性能优于非变形钢板。     

热处理对复合制造AerMet100超高强度钢组织均匀性与拉伸性能的影响

研究了不同热处理工艺下复合制造AerMet100超高强度钢试样的组织均匀性,测试了其室温拉伸性能,并分析了其断裂机制。结果表明,沉积态复合制造AerMet100钢的显微组织很不均匀,包括激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区;经正火+高温回火+最终热处理后,激光沉积区的晶粒由柱状晶转变为等轴晶,激光沉积区、锻件区以及锻件热影响区的显微组织基本一致,均为回火马氏体,但激光沉积区的枝晶元素偏析仍然存在;增加1200 ℃均匀化处理后,激光沉积区的元素偏析基本消除,复合制造AerMet100钢试样的显微组织变得非常均匀,室温拉伸性能最优,且与锻件区试样相当,拉伸试样断在了激光沉积区一侧,微观断裂机制为韧性断裂。     

预处理温度对Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢强度的影响

研究了预处理温度对Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢强度的影响,其内容包括预处理温度对原始锻态粗晶遗传及自发再结晶的影响,以及对最终热处理后残留+逆转变奥氏体量和力学性能的影响。结果表明:900 ℃以下预处理遗传锻态粗晶,即通过α′→γ切变机制形成高缺陷密度的奥氏体。预处理温度升高,最终750 ℃固溶、－73 ℃冷处理后的残留奥氏体量,以及500 ℃时效的残留+逆转变奥氏体量减少,因此最终的抗拉和屈服强度升高。预处理温度提高到800 ℃以上,则不再影响最终热处理后的残留+逆转变奥氏体量,因此抗拉和屈服强度趋于稳定。900 ℃以上预处理遗传的锻态粗晶自发再结晶使晶粒细化,降低形成的奥氏体内的缺陷密度,降低750 ℃固溶处理后奥氏体内累积的缺陷密度,最终的时效强化效应下降,导致晶粒细化并不能提高最终的强度。     

固溶温度对G33超高强度钢微观组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和物理化学相分析技术等方法研究了固溶温度对G33新型超高强度钢组织和性能的影响.结果表明:G33钢在860℃固溶时板条马氏体基体上存在M6 C、VC和NbN未溶相并且以M6 C碳化物为主;随着固溶温度升高,未溶相快速溶解,VC和M6 C相分别在940℃和980℃完全溶解;M6 C、VC未溶相的溶...     

热处理温度对超高强海工钢组织性能的影响

针对超高强海工钢的研发,采用低碳和较高Ni含量设计了实验钢化学成分,通过力学性能分析及显微组织观察,对比研究了热轧钢板、以及不同热处理温度实验钢板的组织性能,明确了不同热处理温度对超高强海工钢板力学性能的影响规律。结果表明：热轧钢板组织基本为全马氏体组织,经热处理后开始析出碳化物,在热处理温度为650℃时界面处存在一定量的新鲜马氏体或残余奥氏体;经400、500、600℃热处理后,虽然可将实验钢板屈服强度提高至1 000 MPa以上,且断后伸长率大于14%,但由于存在时效脆性,使得钢板在-80℃时发生脆性断裂。经650℃热处理后,尽管实验钢板的屈服强度下降,但仍保持超高屈服强度,为786 MPa;另外,实验钢板的低温冲击韧性得到了显著改善,-80℃冲击吸收功大于125 J,具有最佳的综合力学性能。     

时效工艺对25Cr-20Ni-2.5Al高强耐热钢拉伸和高温压缩性能的影响

通过在25Cr-20Ni耐热钢基体成分中加入质量分数为2.5%Al的方式制备25Cr-20Ni-2.5Al耐热钢,分别采用拉伸和高温压缩试验对其力学性能进行表征分析,研究结果表明:经过36 h时效处理的试样抗拉强度得到明显提升,此时抗拉强度和伸长率分别为803 MPa和27.1%。经过36 h时效处理会减小拉伸断口的韧性,生成部分脆性断裂的痕迹。随时效温度的增加,耐热钢的抗拉强度先增大后减小,伸长率先减小后增大,转折点均出现在时效温度650 ℃,此时抗拉强度和伸长率分别为451 MPa和10.26%。当变形程度增大后,晶粒将达到更大的变形程度,而耐热钢经过热压缩处理后并不会引起晶粒尺寸的明显改变;晶界部位存在析出相,而且当变形量增大后析出相的数量也会略微增加。