回火温度对高速重载列车车轴用钢EA4T冲击韧度的影响

将经过不同温度回火后的EA4T钢试样分别加工成夏比V型和U型缺口冲击试样,通过系列冲击试验对EA4T钢的回火脆性进行了研究.结果表明,EA4T钢冲击韧度随回火温度的升高而升高,在550℃左右回火具有高温回火脆性,在高于回火脆性温度区回火时,其冲击韧度将大幅度提高.回火脆性对夏比V尖锐缺口的敏感性更高.     

国产高速重载列车车轴用钢EA4T的回火脆性

对EA4T钢进行高温系列回火冲击试验,并对其回火脆性进行了研究.结果表明:EA4T钢在550℃回火时出现冲击功低谷,表现出回火脆性,断口表现为准解理断裂;TEM和DSC研究表明:碳化物在马氏体板条束间的析出可能是EA4T钢550℃回火时冲击功出现低谷的重要原因.     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

热处理工艺对EA4T钢车轴组织与性能的影响

研究了不同热处理工艺对EA4T钢车轴组织与性能的影响,并对其组织与性能关系进行了讨论。结果表明,采用优化的预处理工艺,可提高车轴组织均匀性,细化晶粒,有利于减少铁素体含量,提高车轴力学性能,使调质后的车轴得到良好的综合性能。     

高速动车组EA4T车轴激光增材修复研究

为验证激光增材修复技术在高速动车组车轴损伤修复应用中的可行性,在车轴基材上开展了激光修复工艺试验,重点研究激光功率和扫描速度对熔覆质量的影响,通过分析研究不同激光功率、扫描速度下所得试样的宏观熔覆形貌、宏观金相分析、显微硬度、金相组织等,筛选出较优的工艺参数,并进一步对熔覆试样的拉伸性能、冲击性能、应力腐蚀及疲劳试验等多项力学性能检测。结果表明,采用优化后的工艺参数在EA4T上激光熔覆IN625镍基粉末,其熔覆试样拉伸性能优于母材标准要求,冲击性能优于基材的冲击性能,疲劳寿命与基材相当,达到了车轴服役性能的要求,可用于后续高速动车组EA4T车轴上的修复。     

形变强化双相钢的低温冲击韧度

研究了形变强化双相钢的低温冲击韧度。试验结果表明，形变强化双相钢经４９０℃回复９０ｍｉｎ后，低温冲击韧度显著改善。对试验数据进行了计算机拟合。     

EA4T钢热变形行为及组织演变规律研究

通过Gleeble-3200热模拟机对EA4T钢进行热压缩实验,研究了应变速率为0.01~10 s~(-1),变形温度为950~1150℃条件下,EA4T钢的热变形行为和组织演变。分析其流变曲线发现,EA4T钢的峰值应力随着温度增大而减小,随着应变速率增大而增大,得到该材料在高的温度和低的应变速率条件下容易发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦方程建立了EA4T钢的热变形本构方程;运用数值计算方法,确定了EA4T钢的峰值激活能和稳态激活能分别为385.4和395.4 kJ·mol~(-1);观察温度以及应变速率对试验钢组织演变的影响发现,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加而增大,随着应变速率的增加而减小;通过测量晶粒度,获得动态再结晶晶粒尺寸和Z参数的关系式。     

EA4T钢消除带状组织和细化晶粒的新工艺探索

为了解决EA4T钢存在的带状组织和组织不均匀问题,设计了新的热处理工艺.实验结果表明,经新的热处理工艺处理后,材料中的部分带状组织消除,奥氏体晶粒细化,组织均匀性明显改善,综合力学性能显著提高.     

25Cr3M03NiNb二次硬化钢冲击性能的研究

研究了二次硬化钢25Cr3Mo3NiNb的冲击韧度随回火温度和试验温度的变化。结果发现，试验钢在200℃回火时冲击韧度较高，300—600℃回火时冲击韧度值较低，600℃以上回火时冲击韧度值迅速升高，640℃回火时冲击韧度达到最高值55J／cm^2，640℃以上回火时冲击韧度值有所降低。640℃回火后试验钢的冷脆转变温度为10℃，屈服强度为960MPa，可以满足兵器特种结构件高强度高韧性的要求。     

EA4T车轴钢脉冲电流加热带状组织的消除

针对国产EA4T车轴钢存在的带状组织问题,采用脉冲电流加热方法对EA4T车轴钢试样进行试验,并按照热模拟整轴心部冷却曲线进行冷却。结果表明,通过电炉加热和脉冲电流加热的复合处理,可部分消除带状组织,先共析铁素体量明显减少,块尺寸细化,组织均匀性显著提高。     

喷丸处理EA4T车轴钢疲劳性能和残余应力松弛行为研究

目的 研究不同喷丸工艺处理EA4T车轴钢的疲劳性能和破坏行为,并分析表面影响层性能,尤其是表面残余应力对疲劳强度的影响机理。方法 采用传统喷丸（CSP）和微粒子喷丸（MSP）工艺分别对EA4T车轴钢进行处理,对不同喷丸处理后的试样进行表面性能分析,然后采用旋转弯曲疲劳试验机进行疲劳试验,获得疲劳S-N曲线和残余应力松弛过程,并通过扫描电镜对发生疲劳失效的断口进行观察。结果 与CSP相比,MSP可以引入更高的表面硬度和残余压应力,同时又可以有效地减小表面粗糙度。喷丸可以有效地提高试样的疲劳性能,CSP和MSP分别提升了试样疲劳极限的25%和33%。所有喷丸试样残余应力松弛与循环次数（10≤N≤107）之间存在线性关系,这个线性关系可以用经验公式定量描述。在相同加载应力下,CSP试样的残余应力松弛过程比MSP试样更快,当试样在疲劳加载过程中发生残余应力松弛后,剩余的残余压应力高于初始值的80%时,疲劳失效不会发生。所有试样的疲劳裂纹均萌生于表面,喷丸没有改变试样的疲劳断裂机制。结论 与CSP相比,MSP可以引入更优的表面影响层,在相同加载应力下有更加缓慢的残余应力松弛过程,从而可以进一步提高试样的疲劳性能。另外,残余压应力、表面完整性是影响疲劳极限提升的主要因素。     

高韧高硬高速钢的研究

研制开发了一种碳化物尺寸甚小、硬度高于HRC67的高韧高硬高速钢,即25W3Mo4Cr2V7Co5钢。其锻造性能远优于传统高速钢,热处理工艺仅略复杂于传统高速钢。用化学分析法、金相分析法、X射线结构分析法以及表面硬度和显微硬度测定法研究了渗碳温度和时间、淬火加热温度以及回火温度和次数对其渗层的碳浓度分布、金相组织、相组成、层深、表面硬度和硬度梯度的影响规律。结果表明,25W3Mo4Cr2V7Co5钢的共晶碳化物尺寸细小(其平均尺寸约为2～4μm,最大尺寸仅约为8μm,仅及超硬高速钢M42的1/3～1/2);经最佳渗碳规范处理后,其碳化物平均尺寸仅为4～6μm(最大尺寸仅为10μm),其硬度可达M42的硬度水平,即HRC67～70。     

表面超声滚压处理工艺对高速列车车轴钢表面状态的影响

为提高高速列车车轴钢的疲劳性能,对车轴钢EA4T进行了表面超声滚压处理(SURP)。综合运用了粗糙度测量仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射应力分析仪、显微硬度仪以及金相显微镜研究了表面超声滚压处理工艺参数中静压力和进给速度对高速列车车轴钢表面粗糙度、表面残余应力状态、表层显微硬度及微观组织的影响规律。结果表明:在试验参数范围内,静压力和进给速度越低,车轴钢的表面粗糙度越低;SURP后,试样表面轴向残余压应力得到大幅度提高,并且随着静压力的增加而增加,随着进给速度的增加而减小;表面硬度以及塑性变形层厚度随两参数的变化规律与残余应力的变化规律相似。     

提高微合金化高强钢低温冲击韧性的研究

通过调整生产工艺制度,对改善ASTM A148 Grade 105/85材料变速箱壳体低温冲击韧性的方法进行了研究。通过试验验证,合理的化学成分和相匹配的热处理工艺,可使该钢种的-20℃、-40℃冲击性能提高50%左右。     

高温淬火对扭力轴强韧性的影响

为提高履带车辆45CrNiMoVA钢扭力轴的扭转疲劳寿命，经过理论分析和生产验证，采用高于常规热处理的淬火温度，可在保证强度韧度的同时，减少由于第二相质点所形成的疲劳裂纹源，延长裂纹形核期，从而提高扭力轴疲劳寿命。     

高速钢低温渗碳及复合处理工艺研究

研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢在５５０℃下的低温固体渗碳工艺及低温渗碳＋深冷复合处理工艺。结果表明，与淬火回火态高速钢相比，经低温渗碳及复合工艺处理后硬度，红硬性得到改善，刀具的耐用度明显提高。