5NiCrMo低温钢调质热处理工艺研究

研究了5NiCrMo低温钢的调质热处理工艺,分析了回火温度对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经调质热处理后,形成了回火马氏体和逆转变奥氏体的混合组织。560~640℃回火时,随温度提高,屈服强度呈降低趋势,-100℃冲击功先升高、在620℃回火时达到峰值后降低。深冷后保留的逆转变奥氏体显著影响试验钢的低温韧性。拉伸和冲击性能均满足要求的回火温度是580~620℃。     

冲击器用45CrNiMoV钢制管实验研究

对冲击器用45CrNiMoV钢进行了制管生产的实验尝试，研究了工艺参数对力学性能的影响。研究结果表明，该钢在1 100℃以下的热强度较高，达到2 kN以上，并且热强度的升高速率随温度的降低显著增大，制管时应避免低温轧制，控制轧管温度不低于1 100℃为宜；该钢的热轧态硬度较高，达到40 HRC，不利于机械加工，经过860℃退火处理后，硬度可降低到25～28 HRC；该钢在860℃正火+880℃淬火+不低于610℃回火时的冲击功可达到90 J以上，回火温度610℃为冲击功升高速率由小变大的拐点。     

铌对低温钢组织及性能的影响

通过金相组织观察、低温冲击试验和拉伸试验及拉伸断口形貌观察,研究了铌对正火+调质处理低温钢组织及性能的影响。结果表明:铸态下随着试样中铌含量的增加,组织中珠光体片间距逐渐减小,经过930℃正火+900℃淬火+630℃回火热处理后,铌质量分数为0.039%的试样组织及综合性能最佳,组织为回火索氏体,-20、-40℃夏比冲击功分别达到44.4和28.4J,抗拉强度和屈服强度分别为995和885MPa,断后伸长率达到17.0%。     

回火对低碳贝氏体钢显微组织和性能的影响

研究了回火对低碳贝氏体钢的显微组织和性能的影响。结果表明,TMCP实验钢的组织为粒状贝氏体(GB)、板条贝氏体(LB)和针状铁素体(AF),经250~500℃回火30 min后,随着温度升高,GB体积分数增加,LB和AF减少,碳化物增加,组织逐渐粗化。350℃回火时,实验钢的强度、韧性及塑性匹配最佳,屈服强度(Rt0.5)为735~765 MPa,抗拉强度(Rm)为845~865 MPa,屈强比为0.87~0.88,-20℃冲击功为218~257 J。冲击断裂韧性测试结果表明,裂纹形成能(E1)在300~400℃回火时最佳,超过400℃后,E1开始降低。250~400℃回火时,最大冲击载荷(Pm)随着回火温度升高逐渐降低,韧性裂纹扩展能(E2)、脆性裂纹扩展能(E3)+脆性裂纹扩展止裂能(E4)逐渐增加,止裂性能得到提高。回火温度升高至500℃,Pm增加,E2和E3+E4降低,止裂性能变差。     

回火温度对SA387Gr5Cl2钢板性能及显微组织的影响

通过金相显微镜、扫描电镜及力学试验机研究了回火温度对SA387Gr5Cl2钢板性能和显微组织的影响。结果表明:当SA387Gr5Cl2钢进行Ac3以上70℃正火+不同温度回火时,随着回火温度升高,钢板强度逐渐降低,-40℃和-60℃冲击功保持在较高的水平。SA387Gr5Cl2钢正火后组织为贝氏体,回火过程中产生残留奥氏体分解、碳化物析出及贝氏体铁素体回复现象,在较高温度回火时碳化物聚集长大。     

热处理工艺对风电锻件用Q345E钢组织及性能的影响

采用拉伸、冲击与微观组织分析等试验研究了风电锻件用Q345E钢经不同热处理工艺下的组织与性能,试验结果表明:890℃淬火时,随着回火温度的升高,Q345E钢的强度逐渐下降,塑性和韧性逐渐增加;550℃回火时,当淬火温度890℃时,Q345E钢综合力学性能最好;Q345E钢的最佳热处理工艺为890℃淬火+550℃回火。在后续生产实验中,经过890℃淬火+550℃回火后,Q345E钢的力学性能均满足要求,屈服强度大于395MPa、抗拉强度大于530MPa,-40℃冲击功大于185J。     

回火温度对25Co15Ni11Cr2MoE钢力学性能的影响

采用力学性能试验和金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等显微组织分析方法对一种高Co-Ni含量二次硬化钢25Co15Ni11Cr2MoE淬火后,经200~750℃回火后的力学性能和冲击断口形貌的变化规律进行了分析研究,结果表明:25Co15Ni11Cr2MoE试验钢淬火+回火后具有明显的二次硬化效应,在400~495℃范围内,回火后的硬度值均高于淬火态硬度值;随着回火温度的提高,钢的抗拉强度、屈服强度和硬度均不断增加,在470℃回火后,试验钢的硬度和抗拉强度均达到了极大值57.3HRC和2160MPa;而冲击韧性值随着回火温度的升高先降低,在430℃达到极小值,随后逐渐提高,并在510℃回火后达到极大值。建议25Co15Ni11Cr2MoE钢的最佳热处理制度为:950℃×1h油冷+(-73℃)×1h空气中升温至室温+495℃×5h空冷,此时试验钢具有最佳的强韧性匹配。     

热处理及NbV-N微合金化对船板钢组织性能的影响

为了获得一种良好强韧性匹配的390MPa级船板钢,通过NbV-N复合微合金化及不同热处理工艺(正火+回火、淬火+回火),对实验室钢板的室温拉伸、-40℃冲击性能及钢的微观组织、析出相等进行了分析研究。结果表明,钒、铌的添加能细化晶粒,且氮质量分数的增加使得这种细晶效果更为显著,从而使得钢的强韧性,特别是冲击韧性明显提升。相比轧态,正火+回火、淬火+回火热处理后钢的力学性能均有明显提高,特别是低温韧性有明显改善,这得益于回火过程中大量微合金碳氮化物的弥散析出及钢的有效晶粒尺寸的显著细化。     

14CrlMoR钢136 mm特厚板极限低温冲击韧性

为探究14Cr1MoR钢特厚板的低温冲击性能,对钢厂生产的136 mm厚14Cr1MoR钢板分别进行了交货状态(正火+回火)和长时模焊后的0～-30℃低温冲击试验,并借助金相显微镜对交货状态下和长时模焊后的全厚度组织、晶粒度和夹杂物进行了统计分析。结果表明:14Cr1MoR钢特厚板的极限冲击温度为-30℃,交货状态和长时模焊板厚1/2处-30℃冲击功分布为150～173 J和19.5～97 J。金相组织研究表明,影响钢板长时模焊后低温冲击性能下降的主要原因为碳化物在晶内和晶界处聚集长大,并趋向于球化,使基体韧性和晶界处性能大为弱化.从而导致冲击功明显下降。     

DOE(试验设计)在提升30CrNiMo钢调质棒材冲击功的应用

针对30CrNiMo(/%:0.30C, 0.85Mn, 0.25Si, 0.015P, 0.008S, 0.96Cr, 0.43Mo, 0.78Ni, 0.025Al)高强度钢调质棒材冲击功不稳定的问题,根据DOE试验设计方法,对运用该钢正火温度(870～910℃)、奥氏体化温度(830～870℃)两项因子、三水平的试验方案快速寻找到提升冲击功的最佳工艺组合。对比检测结果发现30CrNiMo钢正火温度越高,淬火后组织晶粒度级别越小,对应冲击功越小。运用Minitab工具制作出冲击功响应晶粒度的拟合公式即：21℃纵向冲击功(J)=27.11+7.751×晶粒度(级)。30CrNiMo钢最佳工艺组合为870℃正火+850℃奥氏体化,其冲击功为106 J。     

14Cr1MoR钢136 mm特厚板极限低温冲击韧性

为探究14Cr1MoR钢特厚板的低温冲击性能,对钢厂生产的136 mm厚14Cr1MoR钢板分别进行了交货状态(正火+回火)和长时模焊后的0～-30℃低温冲击试验,并借助金相显微镜对交货状态下和长时模焊后的全厚度组织、晶粒度和夹杂物进行了统计分析。结果表明:14Cr1MoR钢特厚板的极限冲击温度为-30℃,交货状态和长时模焊板厚1/2处-30℃冲击功分布为150～173 J和19.5～97 J。金相组织研究表明,影响钢板长时模焊后低温冲击性能下降的主要原因为碳化物在晶内和晶界处聚集长大,并趋向于球化,使基体韧性和晶界处性能大为弱化.从而导致冲击功明显下降。     

一种高钴镍超高强度钢力学性能的研究

通过拉伸、冲击、断裂韧性以及扫描电子显微镜(SEM)等试验方法,研究了碳含量和回火温度对高钴镍超高强度钢(13.4Co11.3Ni)组织和力学性能的影响.试验结果表明,随着钢中碳含量的增加,试验钢的强度和硬度逐渐提高;冲击功和断裂韧性都随之降低;同时随着碳含量的增加,冲击断口中韧窝所占的比例逐渐下降,并且逐渐由韧窝型断口向韧窝 准解理的混合型断口过渡.随着回火温度的升高,试验钢抗拉强度和冲击功随之逐渐提高,分别在454℃和510℃时达到峰值后,又逐渐下降.其硬度(HRC)随着回火温度的升高而逐渐降低.     

3.5%Ni低温钢裂纹止裂特性的研究

本文简介了钢中裂纹止裂概念。参照ASTM标准裂纹止裂韧性测试方法,测量了3.5％Ni钢低温止裂韧性。详细讨论了温度影响止裂韧性的微观机理,并根据3.5％Ni钢止裂韧性值对其安全使用性能进行了评估。结果表明,在-196℃～-40℃试验温度范围,正火回火3.5％Ni钢止裂值随温度变化呈现明显转变特征,快速裂纹扩展断裂机理是解理加韧带破坏的联合断裂模型;转变温度范围,韧带变形及其破坏是裂纹扩展止裂过程中能量吸收的主要方式。本实验3.5％Ni钢由于较多夹杂物的影响,致使钢的低温止裂能力不太理想。     

高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1396MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_U2为57J,HB硬度值402;试验钢经870～930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_U2≥80 J,HB硬度值375～395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57J提高到80J以上,提高40%～56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4h后空冷。     

3.5%Ni低温钢裂纹止裂性能

本文参照ASTM际准止裂韧性测试方法(E1221—38)测试了3.5％Ni钢低温止裂韧性,分析了快速裂纹扩展微观断裂机理,并详细讨论了止裂韧性在实际工程结构上的应用。结果表明:在-196～-40℃试验温度范围,正火回火3.5％Ni钢止裂值随温度变化呈现明显转变特征:快速裂纹扩展和止裂是以解理加韧带破坏的联合断裂方式进行。由于本实验3.5％Ni钢中含有较多夹杂物,大大降低了钢的止裂性能,致使本实验钢在其最低使用温度(-105℃)时不具备高的止裂能力。     

热处理工艺对5 mm 9Ni钢板性能的影响

研究了淬火+亚温淬火+回火(QLT)、淬火+回火(QT)、正火+正火+回火(NNT)3种工艺对5 mm9Ni钢板低温韧性的影响.结果 表明,采用NNT工艺,钢板低温韧性良好,逆变奥氏体含量8.0％;通过工艺试制,5mm 9Ni钢板,采用3.3mm厚度规格试样,-196℃冲击吸收能量≥40 J;采用2.5mm厚度规格试样...     

原始组织对690 MPa级海工钢亚温淬火后强韧性的影响

 为了稳定亚温淬火工艺与工业化生产,通过力学性能分析及显微组织观察,对比了正火+亚温淬火+回火、在线淬火+亚温淬火+回火、离线淬火+亚温淬火+回火3种热处理工艺对690 MPa级海洋工程用钢板组织性能的影响。结果表明,采用离线淬火+亚温淬火+回火工艺结果最理想,能够大幅度提高钢板的低温冲击性能和伸长率。同时,还能够获得较低的屈强比,断口形貌全部为韧窝,呈明显的韧性断裂,而且随着亚温保温时间的增加,强度逐渐提高,当保温时间达到30 min以后,强度及条片状铁素体基本不发生变化;采用直接淬火态+亚温淬火+回火虽然可以保证高强度低屈强比,但是冲击功表现较为离散,稳定性欠佳,断口形貌为混合型,以韧性断裂为主;采用正火态+亚温淬火+回火工艺效果最差,尤其是不能保证钢板低温韧性,断口形貌全部为解理,呈明显的脆性断裂,其中片条状铁素体形貌是决定优良低温冲击性能的关键因素。     

正火及高温回火对低合金高强度铸钢组织与性能的影响

针对铸钢材料在恶劣环境(重载、低温等)下具有高强度、良好的低温冲击韧性和焊接性的使用要求,设计了1种低碳(w(C)为0.11%),含Ni、Mo的低合金高强度铸钢,重点研究该铸钢经880℃正火+520~650℃回火后的组织与力学性能。结果表明:实验铸钢经正火+回火处理后,由铸态粗大的亚共析组织转变为细小的铁素体+回火贝氏体,铸钢的综合力学性能显著提高;铁素体+贝氏体的混合组织具有高回火稳定性,与添加的Cr、Mo、V等合金元素有关;少量合金元素V在回火过程中形成弥散的(Ti,V)(C,N)析出相,起到析出强化作用;在580℃回火时,σb=590 MPa,σ0.2=470 MPa,伸长率为26%,断面收缩率为70%,尤其是冲击功AkU(室温)与AkU(40℃)分别达到150 J和110 J,室温及低温冲击断口均存在大量的韧窝和撕裂棱,断裂机制为韧性断裂。可见,实验铸钢表现出良好的综合性能匹配,能满足材料在苛刻条件下的使用要求。     

热处理工艺对15CrMo合金结构钢组织性能的影响

研究了不同热处理工艺对15CrMo合金结构钢组织及力学性能的影响。结果表明,试验钢于不同正火温度下组织为铁素体、珠光体和贝氏体,随正火温度升高,中心偏析条带逐渐消失,粒状贝氏体组织逐渐增多且更粗大,晶粒逐渐粗化。中心偏析条带处组织为粒状贝氏体,C、Mn、Cr、Mo元素均在该区域出现偏析现象。随着正火温度升高,回火后试样的屈服强度、抗拉强度逐渐升高,伸长率和冲击韧性降低。试验钢于900℃正火后进行650℃回火,可获得良好的强韧性匹配。     

回火温度对贝氏体/马氏体复相海洋用钢的组织和性能影响

利用扫描电镜、透射电镜等实验方法,研究不同回火温度下试验钢的组织性能变化情况.结果表明:经控轧控冷获得了贝氏体/马氏体复相海洋用钢,其中贝氏体体积分数约占30%;随着回火温度的升高,试验钢的屈服强度先上升后又略有下降,在600℃达到最大值,为983 MPa,抗拉强度明显下降,延伸率先降低后升高,在600℃回火温度达到最大值为19.6%,之后又开始降低,冲击功在400℃和600℃出现明显回火脆性;在550℃回火温度试验钢取得最佳力学性能,其中抗拉强度和屈服强度分别为1050MPa和981 MPa,延伸率为16.6%,-40℃低温冲击功为19.9 J.分析认为,回火过程中马氏体板条断裂消失,贝氏体相互合并形成准多边形铁素体,析出物逐渐回溶和重新析出,造成力学性能的变化差异.