300M钢中等温贝氏体转变的研究

一、前言 300M钢是一种具有较好韧性、较好疲劳性能和抗应力腐蚀性能的超高强度钢。通过不同的热处理可获得不同的组织,达到不同的强度级别,以适应不同重要受力构件的使用性能要求,如油淬热处理后可用作飞机起落架,等温处理后能用作飞机大梁。目前300M钢已陆续应用于我国各种机型的起落架上。为了进一步发挥300M钢的潜力,扩大其应用范围,本文对300M钢的TTT曲线进行了测定,并对相应的等温组织,尤其是重点对贝氏体的形态进行了较深入的研究,以便为300M钢的使用者提供选择热处理规范的重要依据。 二、试验用材料及方法 1.试验用钢 本试验用钢为抚顺钢厂生产的双真空熔炼300M钢,炉号210099,化学成分列于下表。 300M钢的化学成分     

提高调质高强度钢韧性及其机理的研究

本文以28Cr_2MoV 钢为对象,研究了通过改善显微组织形态提高调质高强度钢强韧性的效果和强韧化机理。实验表明:合理设计新的热处理工艺,可使这种钢从低温到高温整个回火温区的韧性(a_K、K_(1c))普遍提高。分析指出,改善调质态韧性是由于未溶尽的碳化物颗粒在快速奥氏体化淬火中对改善组织形态所起特殊作用的结果。这种颗粒在加热时提供形核位置以细化奥氏体晶粒,在冷却时切变型转变过程中充当位错增殖源,使淬火组织具有高密度位错,这又为回火提供大量形核位置,使碳化物呈细小、均匀分布并大量析出。相应地韧化基体,提高分散强化效果,改善调质钢的韧性。     

TOUGHENING EFFECTIVNESS AND ITS MECHANISM OF HIGH STRENGTH STEEL

本文以28Cr_2MoV 钢为对象,研究了通过改善显微组织形态提高调质高强度钢强韧性的效果和强韧化机理。实验表明:合理设计新的热处理工艺,可使这种钢从低温到高温整个回火温区的韧性(a_K、K_(1c))普遍提高。分析指出,改善调质态韧性是由于未溶尽的碳化物颗粒在快速奥氏体化淬火中对改善组织形态所起特殊作用的结果。这种颗粒在加热时提供形核位置以细化奥氏体晶粒,在冷却时切变型转变过程中充当位错增殖源,使淬火组织具有高密度位错,这又为回火提供大量形核位置,使碳化物呈细小、均匀分布并大量析出。相应地韧化基体,提高分散强化效果,改善调质钢的韧性。     

超高强度结构钢的组织细化及韧性改善

通过合理设计化学成分以及有效地优化热处理工艺,新研制的系列贝氏体结构钢在保证超高强度(σb>1400MPa)条件下,塑性与韧性配合良好,且V型缺口冲击能(AKV>140J)与同强度级别的马氏体钢相比提高一倍多.结合显微分析结果,深入地讨论了韧性改善的物理机制.     

新型纳米强化超高强度钢的研究与进展

随着资源、能源和环境压力日益加大,超高强度钢的开发越来越受到世界各国的极大重视。传统的超高强度钢大都是依赖提高碳含量或合金元素含量而获得较高强度的马氏体或贝氏体钢,此种钢存在着焊接性能差、塑韧性低、钢材尺寸受限制和成本昂贵等问题,严重制约了经济的快速发展和现代国防的建设,因此,开发综合性能良好、成本低廉的新型超高强度钢刻不容缓。结合当前纳米科技的发展,介绍了新型纳米强化超高强度钢的设计理念,阐述了以纳米相析出强化为主、多种强化方式结合的强韧化理论,并总结了纳米析出强化超高强度钢在合金设计和工艺优化等方面的初步研究进展,最后探讨了新型纳米强化超高强度钢亟待解决的问题。     

临界区淬火对高强度船体结构钢韧性的影响

本文初步研究了临界区淬火工艺对高强度船体结构钢12Ni_3CrMoV,12Ni_6CrMoVNb低温冲击韧性的影响,得出临界区淬火工艺可以显著提高钢的低温韧性,降低冷脆转折温度,原始组织为通常的淬火组织时可以得到最好的韧化效果。因此,这种强韧处理工艺是获得高强度船体结构钢良好低温韧性的有效措施。本文还对提高韧性的原因作了初步探讨。     

热处理工艺对压裂泵阀体用钢4330MOD组织及性能的影响

为提高压裂泵阀体的强度和韧性,研究了不同热处理工艺对改进型4330钢组织及力学性能的影响。结果表明:4330MOD钢通过添加微合金元素及调质工艺优化能够提高强度和韧性。微合金元素Nb、V,正火+调质工艺能够降低晶粒尺寸,提高强韧性。4330MOD钢在550℃～700℃回火时,组织为回火索氏体组织,随回火温度的升高强度降低,韧性先升高后降低,在600℃～650℃回火强韧性匹配较好。4330MOD钢通过微合金元素添加及热处理工艺优化使晶粒尺寸及板条块宽度细小,大角度晶界比例高,从而提高了钢的强韧性。      

用于热处理炉的铝化镍轧辊

美国Daraloy工艺公司已制成热处理炉用的铝化镍轧辊。该工艺已获得能源部橡树岭国家实验室的许可。这种金属间化合物合金是橡树岭实验室于1980年中期发明的，它是以铝和镍以特定比例熔炼成的，现在用于铸造钢轧辊和热处理设备。铝化镍性脆，但掺入少量硼可使其韧性改善，铝化镍的强度随温度升高而加大，而且在空气中可耐高温氧化。     

球化退火后的深冷处理对9SiCr钢强韧性的影响

目的 针对9SiCr钢加热脱碳倾向大、加工性较差的问题,研究能够提高9SiCr钢的强韧度与耐磨性的热处理工艺。方法 设计一种球化退火后进行深冷处理的新热处理工艺路线来实现对9SiCr钢强度与耐磨性的改良。对比9SiCr钢的等温球化退火与循环球化退火后的组织与性能,确定最适合的球化退火工艺;对退火后的9SiCr钢进行淬火,之后按照淬火后是否进行深冷处理、深冷处理前是否进行预回火进行分组对照试验。结果 对于热轧态9SiCr钢,800～750℃往复循环球化退火的强化效果优于各温度下等温球化退火的强化效果;深冷处理12 h后,9SiCr钢循环退火组织中的马氏体基体析出了大量超微细碳化物,增强了9SiCr钢的耐磨性与刚性。并且,进行深冷处理前在160℃（9SiCr钢Ms点附近）下保温1 h可以增大碳化物的形核率,之后再进行深冷工艺,可以进一步促进碳化物析出,有利于改善9SiCr钢的退火组织,增强材料强度与韧性。结论 循环球化退火后预回火并进行深冷处理可以显著提高9SiCr钢的强韧性与耐磨性。     

航空高强度钢的理论,发展和应用

本文评述航空高强度钢的强化、韧化理论,强化、韧化新工艺,国外高强度钢及其应用。重点介绍我国航空高强度结构钢、不锈钢的发展,以及300M钢及其应用研究中取得的新成果。     

超高强度钢焊接热影响区的液化裂纹

随着科学技术的发展,工业上对结构材料的要求越来越高,工艺上也越未越复杂和困难。在飞机制造业中就要求重量轻、强度高的构件,如起落架、大梁等均选择超高强度钢,以减轻飞机重量,提高飞行速度。然而这给制造过程中的焊接工艺带来了困难。其中较为普遍遇到的,而又十分严重的就是焊接裂纹。我们知道,钢材的强度要高,则需要添加提高强度的合金元素,它们之中碳为最显著的强化元素,然而碳量的提高,将导致焊接性能恶化,易产生焊接裂纹。     

探索新强韧化机制 开拓超高强度钢新领域

论述了超细化马氏体板条，共格沉淀新强化相（Laves相），M2C碳化物和残余—逆转变奥氏体向马氏体相变诱发塑性等强韧化机理，用超纯洁熔炼、超均匀化及控制相变等工艺，获得一种低碳-14Cr-12Co-5Mo-Me新型超高强度、高塑性、高韧性不锈钢。     

新型建筑用25CrMoNiVNbTi超高强度钢的室温性能评价

对新型建筑用25CrMoNiVNbTi超高强度钢在室温下的组织和性能进行了评价。采用拉伸实验、硬度测试、示波冲击测试、金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段评价了25CrMoNiVNbTi超高强度钢的强度、硬度、韧性和微观组织及其精细结构。结果表明:新型建筑用25CrMoNiVNbTi超高强度钢具有很好的强韧性,室温下该钢的抗拉强度达到1100 MPa左右,冲击功达到100J左右。冲击断口分析表明断面有较多的韧窝,为韧性断裂,微观组织分析表明该钢调质处理后的组织为回火索氏体,晶界处含有较多位错,位错相互缠结产生较强的应力场,从而显著提高了钢的强度。镍的添加和粒状回火索氏体结构使得该钢具有较好的韧性。     

超高强度钢的摩擦焊

摩擦焊作为一种先进的焊接工艺已在生产中得到广泛应用。近年来,国外将摩擦焊用到航空产品生产上,取得很大进展,各航空公司对摩擦焊工艺的研究均相当重视。超高强度钢在飞机上主要用于重要的受力结构部件,如起落架、机翼大梁、接头及螺栓等。目前,我国航空工业生产中使用的超高强度钢主要分三种     

回火方式对调质高强度钢组织和性能的影响

为改善高强度钢的塑性和韧性,对同一种低合金高强度钢进行两种不同回火方式的调质处理,淬火+缓慢加热回火的传统调质与淬火+感应加热回火的新调质工艺,分析该工艺对钢的组织与性能的影响.利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残余奥氏体体积分数.结果表明:两种工艺下,钢的组织均为板条宽300～500 nm左右的马氏体组织,感应加热回火调质工艺处理后,板条组织明显,析出物大多约为20 nm,比传统调质处理后的细小;两种不同热处理工艺均能提高钢的屈服强度.感应加热至500℃回火后试验钢具有16%以上的延伸率,-40℃冲击功达到32 J,优于传统调质工艺处理钢板的综合性能.感应加热回火能获得更多小尺寸析出物和更多的残余奥氏体,有利于改善钢的塑性和韧性.     

300M超高强度钢的奥氏体相变再结晶温度和低倍粗晶的消除

利用高温金相、热处理等手段测定了飞机起落架用超高强度钢３００Ｍ的奥氏体相变结晶温度。试验结果表明，３００Ｍ钢的奥氏体相变再结晶发在一温度区间，此温度区间的高低受加热方式，原始组织的影响，根据试验结果，确定了消除３００Ｍ钢低倍粗晶的热处理工艺。     

W对Fe-Ni因瓦合金性能的影响

以具有细化晶粒作用的顺磁性W元素对Fe-Ni因瓦合金4J36进行合金化,制取具有低膨胀系数、高强度的膨胀合金,实验通过熔炼、锻打成型及热处理等试样制备工艺,在化学分析、金相和电镜扫描、晶粒度、显微硬度以及膨胀系数检测基础上,依据磁致伸缩理论和金属强化理论分析性能提升的机理。结果表明,W合金化后基体的膨胀系数符合标准的要求,并且提高了基体强度。     

航空用工具钢

高速飞机的高温工作强度要求材料具有高温高强度,而工具钢满足了要求。热工作钢高强度与其配合的韧性,使其出色地选来作为结构蒙皮。特别是PotomacM钢为适用于现代的飞机工业在高温下性能的要求。     

定向凝固超高强度NiTi基自生复合材料

在NiTi合金中添加少量Al、Nb、Hf强化元素, 采用定向凝固原位自生法制备了一种NiTi基自生复合材料, 并在950 ℃对定向凝固棒分别进行了12 h、50 h及100 h的均匀化热处理, 对热处理后的试样进行了室温抗拉强度测试。结果表明, 定向凝固组织为沿[001]方向生长的细小的棒状胞晶组织, β-Nb相和Ti₂Ni相增强体颗粒沿NiTi胞晶间的[001]方向排列。随热处理时间的延长, 胞晶尺寸逐渐粗化, 两增强相粒子分布更加弥散均匀。热处理后NiTi基自生复合材料的最大抗拉强度达到1972 MPa, 超过了4130和8640超高强度钢, 与4140和4340超高强度钢的强度基本相当, 达到或超过了多种国内外现役的超高强度钛合金。     

复合材料的质量控制——(在中国航空学会复合材料学术交流会上的特邀报告)

以高模量纤维例如碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维(芳纶、Kevlar-49)为增强体的复合材料,具有较钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳性能,是极有发展前途的飞机结构材料。为区别于模量低得多的玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),它们也称为先进复合材料。在国外,树脂基碳纤维和硼纤维复合材料已成功地用于飞机副翼、尾翼等次承力构件,正在向用于机翼、机身等主承力构件过渡,从而可以大大减轻飞机重量,提高结构效率,改善飞机性能,已成为设计、制造高机动性能飞机不可缺少的材料。 随着复合材料在飞机和宇宙飞行器上越来越多地用作承力构件,对复合材料的质量控制