Influence of deep cryogenic treatment on the microstructure and properties of AISI304 austenitic stainless steel A-TIG weld

Appropriate deep cryogenic treatment can improve comprehensive mechanical properties of the AISI304 austenitic stainless steel activating flux tungsten inert gas (A-TIG) welds. The microstructure of the welds before and after deep cryogenic treatment was all austenite with a small amount of δ-ferrite. The vermiform ferrite + austenite distributed in the whole weld, but the lath-shaped ferrite + austenite mixed components only distributed in the centre of the weld. The phases in the two welds were all Cr–Ni–Fe–C and Fe–Ni solid solutions, ferric carbide (i.e. Fe₃C) and chromic carbides (i.e. Cr₂₃C₆ and Cr₇C₃). After deep cryogenic treatment, the grain size of the weld was decreased a certain of degree, and the carbide phase content was increased. The strength and micro-hardness of the weld joints were increased due to the grain refinement. The intergranular corrosion resistance of the weld was reduced because the precipitation of chromium carbides at the austenite grain boundary.     

热处理工艺对含Nb低温钢组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对含Nb低温钢组织和性能的影响。结果表明,铸态组织为细片状珠光体＋块状铁素体,热处理后均为回火索氏体。3种热处理工艺中淬火＋调质工艺的性能最优、正火＋调质的略有降低,退火＋调质的最差。含Nb低温钢淬火＋调质处理后-20℃、-40℃夏比冲击功AKV分别达到45.7 J和29.9 J,抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为1010 MPa、910 MPa和19.5%。     

Effect of deep cryogenic treatment on dilatometric curve and tribological properties of high speed steel

Abstract

Advantages of deep cryogenic treatment (DCT) over the standard heat treatment of high speed steels for the purpose of obtaining better properties are quoted in an increasing number of scientific papers to be found in literature. This paper deals with the improvements in high speed steel properties achieved by using DCT on test samples made of PM S390 MC high speed steel. The effect of DCT on the dilatometric curve during tempering and on the abrasive and the erosion wear resistance has been investigated and compared with results obtained from a set of test samples made of the same steel heat treated by the conventional method (hardened and three times high temperature tempered). Dilatometric tests confirmed the existence of common processes in tempering, which depend on the initial state of steel (only quenched, and quenched and deep cryogenically treated). These tests showed that the DCT had not completely eliminated the residual austenite, particularly in the case of the highest austenisation temperature. The tribological results obtained confirm that the application of DCT results in significantly improved erosive wear resistance, while the abrasive wear resistance depends on the temperature of austenisation used.     

深冷处理铝硅合金的微观组织与力学性能

对铸态Al-Si合金在?196 ℃进行深冷处理,研究了深冷时间和深冷步数对Al-Si合金的微观组织、布氏硬度和拉伸性能的影响。结果表明：深冷处理可以促进析出细小的Si相;随着深冷时间的增加,导致（200）面衍射峰值先升高后降低;随着深冷时间的增加（0～12 h）,布氏硬度逐渐增大,12 h达到最大值,12～24 h逐渐下降并且24 h后趋于稳定,随着深冷步数的增加,布氏硬度也逐渐增大;深冷处理12 h后Al-Si合金的抗拉强度和伸长率分别达到176 MPa和10％。通过指数拟合法建立了深冷时间与布氏硬度的关系方程。     

深冷处理对35MnB合金钢残余应力的调控机理

以35MnB合金钢为研究对象,运用正交试验法,设计了以深冷温度、深冷时间和交变次数为自变量,残余应力为因变量的正交试验.通过X射线衍射仪测得试样表面的残余应力分布情况,运用极差法分析深冷工艺参数对试样残余应力的影响因素;通过扫描电镜观测试样在不同深冷处理工艺参数下的微观组织形貌,结合X射线衍射图谱定量分析了深冷处理后残...     

深冷处理对Cr12MoV钢力学性能的影响

对经不同深冷处理后的Cr12MoV钢进行了力学性能检测和摩擦磨损试验。试验结果表明,深冷处理可以明显提高Cr12MoV钢的硬度,最高增量达到228 HV0.2。深冷处理可减少Cr12MoV钢的残留奥氏体并提高其耐磨性,经深冷处理3×1 h＋180℃×1.5 h回火处理后,耐磨性提高最为显著,其磨损失重率下降37.1%;而残留奥氏体量则由未冷处理的34.36%降至2.58%,降幅达92.5%。     

循环冷处理对低碳马氏体不锈轴承钢组织和性能的影响

研究了循环冷处理对一种Fe-Cr-Co-Ni-Mo系低碳马氏体不锈轴承钢组织和性能的影响。结果表明,随着冷处理和高温回火次数的增加,马氏体板条细化,钢的硬度升高,相应的冲击吸收能量降低。冷处理促使钢中残留奥氏体量减少,最终约有2%的薄膜状残留奥氏体分布于马氏体板条间。     

深冷处理对冷轧铜合金组织与性能的影响

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机及电阻率测试仪等研究了深冷处理(DCT)对冷轧Cu-1.34Ni-1.02Co-0.61Si合金组织和性能的影响。深冷处理使30%压下率冷轧合金显微组织细化和均匀化,并且随着深冷处理时间增加,细化和均匀化程度不断提高。深冷处理促使固溶Ni、Co和Si等原子不断从铜基体中析出,在合金晶粒内和晶界处形成尺寸为0.1～1μm之间的细小弥散球形和长条形第二相颗粒。冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率均随着深冷处理时间延长而增加,并在约36 h后趋于稳定。深冷处理48 h后,冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率分别增加了5.4%和4.4%、6.7%和8.0%、及13.2%和18.7%。冷轧后合金的抗拉强度高于冷轧前;而冷轧后的电导率和延伸率低于冷轧前,但差距均随着深冷处理时间增加而缩小。经深冷处理合金的拉伸断口韧窝的数量和深度比未经深冷处理合金大,且分布更加均匀。     

重复固溶处理对超低温用铸造马氏体时效不锈钢性能的影响

研究了再结晶温度以下两次固溶处理对超低温用Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢强度和超低温冲击韧性的影响。结果表明：750 ℃两次固溶处理过程中重复α′→γ相变及其逆相变,最终提高马氏体内的缺陷密度,从而增强马氏体的时效强化效应;两次固溶处理残留更多高密度缺陷的残留奥氏体,最终时效的马氏体与硬态残留奥氏体组织进一步提高了材料的强韧性。     

高速钢深冷处理作用机理研究现状

重点介绍了国内外高速钢深冷处理作用机理的研究现状,指出目前在深冷处理技术研究方面取得的进展及存在的问题,并提出一些观点及展望。     

深冷处理对TC4钛合金退火过程中微观组织和力学性能的影响

采用液氮直冷法在-196 ℃下分别对10%、20%和40%压下量的TC4双相钛合金进行12 h的深冷处理并进行500 ℃不同时间退火处理。利用光学显微镜对晶粒尺寸进行表征;利用扫描电镜(SEM)对α相和β相体积分数进行表征;利用维氏硬度仪、电子万能试验机分别对硬度和拉伸性能进行表征。通过晶粒尺寸以及α相和β相组织结构的变化,来分析材料的硬度和拉伸性能的变化原因。结果表明,随着退火时间的延长,深冷退火试样晶粒尺寸呈先下降后上升的规律,β相的体积分数逐渐减少,转变为α相。深冷12 h轧制态TC4钛合金经过1 h的退火处理后,晶粒尺寸出现小幅度的下降,这与退火过程中产生的较小晶粒有关,并且材料在轧制后继续深冷使得材料的变形能更高,在退火过程中容易产生更多的小晶粒,同时更有利于促进β相向α相转变,材料在500 ℃退火1 h时综合力学性能表现优异。当退火时间超过1 h后,材料内α相和β相两相体积分数的变化逐渐趋于平缓,并且随着退火时间的延长,晶粒粗化现象比较明显。因此,材料的强度和硬度均低于退火1 h时的强度和硬度。冷轧变形的TC4合金经12 h深冷后在500 ℃退火1 h较为理想,可获得较好的综合力学性能。     

深冷处理对440C马氏体不锈钢组织和耐蚀性的影响

研究了深冷处理对440C马氏体不锈钢组织和耐蚀性的影响。研究表明,液氮深冷处理后440C不锈钢硬度可提高2.3 HRC,残留奥氏体含量降低了11.7%,72 h中性盐雾试验表面无明显点蚀。440C不锈钢淬火后室温停留2 h以上残留奥氏体含量明显增加,硬度值、耐蚀性下降。实际生产中,淬火与液氮深冷处理时间间隔应不超过2 h。     

Effect of deep cold treatment on two case hardening steels

Although cold treatments have been used to reduce the retained austenite in the cases of carburised steel for many years, there is little data on deep cold temperatures below -70℃ or treatment times longer than an hour or two. This study set out to determine the effects of such deep cold treatments at temperatures -150℃ for 24 h. The study investigated the effects of deep cold on the microstructure, hardness profile, residual stress and internal oxidation on two typical carburising steels, 16MnCr5 and 21NiCrMo2. The study found that for both 16MnCr5 and 21NiCrMo2 carburised to a case depth of approximately 0.8 mm, the longer and colder the deep cold treatment, the more the austenite retained in the case was converted to martensite and the harder it became. After low temperature tempering, the hardness difference was smaller, but still significant. In both steels, the case appeared more refined and homogeneous after deep cold treatment. Deep cold treatment had a negligible effect on the core properties of either steel.     

深冷处理对GCr15钢尺寸稳定性的影响

研究了普通热处理、回火前深冷处理、回火后深冷处理对GCr15钢的硬度、尺寸稳定性和显微组织的影响。结果表明,经深冷处理工艺后,GCr15钢组织内的板条马氏体发生了相互穿插,并在马氏体板条内析出了细小、弥散分布的碳化物颗粒。回火前经深冷处理,试验钢的硬度值最高,残留奥氏体最少,圆环开口的尺寸变化率最小,尺寸稳定性最高。     

深冷处理对18Cr2Ni2MoNbA钢耐磨性的影响

使用正交试验对18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳钢深冷处理工艺参数进行筛选优化,分析深冷处理时间、低温回火温度和时间对试样耐磨性的影响,并对试样磨痕形貌、显微组织、残留奥氏体以及显微硬度进行分析。研究表明,18Cr2Ni2MoNbA钢渗碳淬火后的-196 ℃深冷工艺参数对磨损量影响的显著性排序为:深冷处理时间＞低温回火时间＞低温回火温度。深冷处理能够有效增加试样的耐磨性,在深冷温度-196 ℃,深冷处理时间1 h,低温回火温度120 ℃,低温回火时间2 h的工艺下试样磨损量最小,与未深冷时相比减少46.67%,磨损机制变为磨粒磨损与氧化磨损。经过深冷处理后渗碳层的碳化物沿晶界析出,同时有小颗粒碳化物在基体上弥散析出。深冷处理能够降低钢的残留奥氏体含量,增加马氏体含量,使表层渗碳层的显微硬度增加,从而改善18Cr2Ni2MoNbA钢的耐磨性。     

30CrMo钢Q-P-T及深冷处理后的组织与性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同深冷处理工艺对经Q-P-T工艺处理后30CrMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,30CrMo钢最佳的Q-P-T+深冷工艺为:260℃淬火温度,400℃碳配分温度、60 s碳配分时间、-100℃深冷温度、1 h深冷保温时间和一次深冷。经最优的Q-P-T+深冷工艺处理后,30CrMo钢的碳化物的平均尺寸较小,残留奥氏体含量明显增加,残留奥氏体的体积分数约为7.9%,显微硬度约为482 HV,抗拉强度约为1629 MPa,强塑积约为20525 MPa·%,伸长率约为12.6%,其综合力学性能得到了较大幅度提高。     

Cr12钢深冷处理工艺试验

采用正交试验方法研究了Cr12钢试样的深冷处理工艺,以洛氏硬度、磨损试验及XRD等手段,对不同工艺条件下材料深冷处理前后力学性能和组织进行了对比分析。结果表明,经深冷处理后材料的硬度和耐磨性得到了提高,马氏体衍射峰值增强,衍射峰发生了宽化,马氏体组织细化。根据试验结果提出了合理的深冷工艺。     

深冷处理对T10A钢力学性能和耐磨性能的影响

通过改变深冷处理温度和时间,研究了不同深冷处理工艺对T10A钢力学性能和耐磨性能的影响。研究表明:深冷处理对T8A钢的强度和冲击韧性影响较小,但能提高T8A的硬度和耐磨性;不同工艺处理后硬度均能提高1 HRC左右,提高耐磨性的最佳处理工艺为-150℃保温6 h,其处理后耐磨性比未深冷提高了86%。      

深冷处理对X80钢焊接接头组织和力学性能的影响

采用手工电弧焊对X80管线钢进行焊接,对焊接接头进行不同温度的焊后深冷处理,通过金相分析、硬度测试、拉伸试验、冲击试验等研究深冷处理对X80管线钢焊接接头组织及力学性能的影响。结果表明,经深冷及回火处理后,X80钢焊接接头组织由铁素体和奥氏体逐渐向回火索氏体转变。X80管线钢经过深冷处理后,其焊接接头综合力学性能得到较大提高,且深冷温度越低,综合力学性能越好;在－196 ℃深冷处理条件下,焊接接头抗拉强度及冲击吸收能量较未处理试样分别提高约11.1%和72.8%,断裂方式由脆性准解理断裂转变为韧性断裂。     

深冷处理对H13钢组织和热疲劳性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD、显微硬度计以及热疲劳试验机等方法研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织和性能的影响,并与常规淬回火工艺进行了对比分析。结果表明,在常规的淬回火工艺的基础上增加深冷处理有利于细化试验钢的晶粒组织并促进残留奥氏体向马氏体转变。此外,在深冷处理的条件下马氏体晶格由于在极低温易发生收缩而促使碳原子在位错等缺陷处偏聚,回火过程中以碳化物的形式析出。这些析出的大量细小弥散分布的碳化物可钉扎位错,对热循环引起的应力集中起到一定的缓解作用,减缓降低热疲劳裂纹扩展速率。且深冷处理后细小弥散分布的碳化物析出降低了H13钢热疲劳过程中碳化物长大速率,减少了热疲劳裂纹的数量,从而提高热疲劳性能。