冷却速率对TC16钛合金显微组织和力学性能的影响

利用XRD、SEM、TEM和力学试验机等手段分析不同冷却速率的TC16钛合金试样的相组成、显微组织和力学性能,并分析冷却速率对TC16钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC16钛合金经800℃保温处理后,水淬和空冷试样均由α相、α″马氏体、ω相和β相组成,炉冷试样仅由α相和?相组成;水淬和空冷试样中的初生α相体积分数和晶粒尺寸都相近,均比炉冷试样的小。水淬和空冷试样的单向拉伸曲线上,出现双屈服现象;随着冷却速率的降低,TC16钛合金的屈服强度提高;水淬和空冷试样的抗拉强度相近,高于炉冷试样的;3种冷却速度试样的伸长率和断面收缩率相近,都具有优异的室温塑性。     

1Cr13Ni马氏体钢不同冷却方式的回火组织与力学性能研究

对经过不同冷却方式冷却后的1Cr13Ni马氏体钢进行回火处理,研究了1Cr13Ni马氏体钢冷却速度对后续回火处理材料的组织与力学性能影响规律。结果表明:水淬、油淬、空冷时的回火组织主要是索氏体、铁素体以及析出的碳化物。炉冷时的回火组织主要是铁素体和珠光体,以及沿晶界区域析出的大量碳化物。冷却速度越快,马氏体相变程度越大,回火组织的硬度与抗拉强度相应增加,最大抗拉强度为1191 MPa。560℃回火后各试样的硬度、抗拉强度、断面收缩率随着淬火冷却速度的增大而增大,伸长率随着冷却速度的增加而减小。炉冷试样晶界区域有大面积珠光体组织形成,回火后强度与硬度最小。     

热处理工艺对X22CrMoV12-1钢组织和性能的影响

X22CrMoV12-1属于马氏体不锈钢,常用于制作透平叶片。对尺寸为φ25 mm×65 mm的X22CrMoV12-1钢试块进行了不同工艺的热处理:(1)从1 000～1 090℃油冷,680℃回火空冷;(2)从1 030℃炉冷、空冷、风冷、油冷和水冷;(3)从1 030℃油冷,650～710℃回火空冷;(4)从1 030℃油冷,680℃回火,随后炉冷、空冷、风冷、油冷和水冷;(5)从1 030℃油冷,680℃空冷和640～680℃空冷两次回火。检测了热处理后钢的显微组织和力学性能。结果为:淬火温度对钢的力学性能影响较小;淬火速率增大,钢的冲击韧度提高,韧-脆转变温度(FATT50)下降,但对强度的影响不明显;回火温度提高,钢的强度、FATT50下降,冲击韧度提高;回火后的冷却速度增大,钢的冲击韧度提高,FATT50下降,但对强度影响不大;在比第一次回火温度低(a)0～10℃和(b)20～30℃的温度第二次回火对钢的力学性能影响(a)较大和(b)较小。     

冷却方式对TC16钛合金丝材组织与力学性能的影响

首先分别对在单相区(880℃)和两相区(840℃)加热保温2 h后的TC16钛合金丝材进行3种不同方式的冷却处理(水冷、空冷、炉冷),随后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉伸性能测试以及冲击性能测试等研究了该合金经不同方式冷却处理后的组织和力学性能。结果表明：当加热温度位于两相区时(840℃),合金的组织由等轴α相构成,当加热温度位于单相区时(880℃),组织中等轴α相完全消失,并出现β晶粒。3种冷却方式中,经空冷处理后,合金的强度最高,水冷次之,炉冷最低,而冲击性能与强度相反,在塑性方面,经水冷处理后,合金的塑性最佳,炉冷次之,空冷最差。合金在两相区加热保温2 h后以不同方式冷却处理后,拉伸和冲击断口微观形貌均以韧窝和解理面为主,其中炉冷试样的冲击断口形貌中具有较多二次裂纹,经单相区加热后,空冷试样的拉伸和冲击断口形貌产生较大变化,出现结晶状和河流状形貌。     

退火工艺对E355汽车结构钢组织和性能的影响

以工业生产的E355汽车结构用热轧钢板为试验材料开展退火试验,分析不同试验条件下E355汽车结构用热轧钢的显微组织和力学性能。结果表明:在试验条件下,随着冷却速度的升高,试样的组织细化,屈服强度、抗拉强度升高,低温冲击吸收能量降低;随着保温温度由880℃升高至920℃,奥氏体晶粒度降低,空冷和400℃炉冷试验钢的铁素体组织略微粗化,炉冷试样铁素体组织明显粗化;随着保温时间增加,试样的力学性能变化不明显,低温冲击吸收能量降低。E355钢最佳退火工艺为:880、900℃保温20 min后空冷。     

不同预处理工艺对P20钢两相区淬火组织和性能的影响

采用扫描电镜、光学显微镜、洛氏硬度计、材料拉伸试验机等研究了不同预处理工艺对P20钢两相区淬火组织和性能的影响。结果表明:由于预处理工艺不同,P20钢两相区淬火的显微组织存在明显差异。A组试样(860℃×1h空冷+860℃×30 min炉冷退火)预处理在两相区淬火的铁素体为块状,碳化物颗粒较多;B组试样(860℃×1 h空冷+860℃×30 min油冷淬火)预处理在两相区淬火的铁素体为长条状,碳化物颗粒较少;B组试样两相区淬火的力学性能优于A组试样,其原因是B组试样两相区淬火时,碳化物得以充分固溶扩散,淬火组织中碳化物颗粒少而小。     

热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢显微组织和性能的影响

研究了热处理对铸造4Cr9Si2耐热钢的显微组织和性能的影响。结果表明:铸造4Cr9Si2钢在铸态下组织为板条马氏体,经860℃×2 h退火处理后,在铁素体基体上析出粗大粒状和条状M_(23)C_6型碳化物,硬度降低,但冲击吸收功很低;经1020℃×2 h空冷正火+720℃×2 h回火热处理后,随后的冷却速率对显微组织和冲击吸收功影响很大。采用炉冷方式冷却的4Cr9Si2耐热钢存在高温回火脆性现象,组织中有细小弥散碳化物析出,造成二次硬化,硬度较720℃回火后水冷的试样高,冲击吸收功低。     

固溶后冷却方式对Incoloy 800合金组织与性能的影响

通过电化学测量,结合显微组织观察,研究了固溶处理后冷却方式对Incoloy 800合金力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,合金经1 100℃×30 min固溶后,炉冷合金晶界处有连续析出相,空冷合金晶粒尺寸增大,晶界处的析出物减少,水冷后晶界处未出现明显的析出相,深冷合金出现孪晶组织。冷却方式对合金性能有较大影响,炉冷后合金抗拉强度可达到576 MPa,空冷后的合金伸长率可达到50%;随冷却速率增大,合金的耐腐蚀性能提高,深冷处理合金抗腐蚀性能最佳。     

钻铤用钢退火工艺研究

通过黑匣子装置测试退火炉中准150mm AISI4145H钢棒料退火的温度分布规律,研究在实验室模拟AISI4145H钢在650～740℃,在不同装炉位置试样的升温和冷却速度变化规律。还研究了退火工艺对其组织及硬度性能的影响。结果表明:AISI4145H钢在退火工艺为740℃保温1 h后空冷,试样组织为铁素体+粒状珠光体和少量细片状珠光体、硬度为21.2HRC,满足了工业切屑加工生产需要。该退火工艺采用坑冷的冷却方式,提高了退火冷却速度,退火冷却时间为10h,缩短了工件在炉时间,有效地提高了生产效率,降低了生产成本。     

热处理冷却速度对IN792合金显微组织及持久性能的影响

研究了热处理冷却速度对IN792合金显微组织及760 ℃/662 MPa持久性能的影响。结果表明,热处理冷却速度对γ′相的析出有显著影响：与炉冷相比,空冷和油冷条件下较快的冷却速度细化了合金二次γ′相尺寸,同时促进三次γ′相的析出,获得了尺寸、形貌不同的两种γ′相相匹配的双态组织。这种组织特点使合金760 ℃/662 MPa的持久寿命由炉冷条件下的118 h提高到空冷条件下的216 h和油冷条件下的245 h,使伸长率由炉冷条件下的8.5%下降到空冷条件下的4.0%和油冷条件下的3.3%。合金经1185 ℃×2 h,AC+1121 ℃×2 h,AC+843 ℃×24 h,AC时效处理,可获得较好的综合性能。     

一种低碳多元空冷贝氏体铸钢的组织与性能

本文以A3废钢为主要原料,添加Si、Mn、Cr和一种廉价的金属等多种合金元素,加入少量Mo、稀土进行微合金化和变质处理,在中频炉冶炼、潮模砂型的条件下,制得10 mm×10 mm×55 mm无缺口冲击试样.经热处理后,获得了以准贝氏体为基体综合性能优良的合金钢.该钢经过奥氏体化后空冷,再经回火处理,分别测试了空冷、回火处理后试样的洛氏硬度、冲击韧性,并在Olympus和扫描电子显微镜(SEM)下观察了其组织形态与断口形貌.试验结果表明,试样经920 ℃保温1 h奥氏体化后空冷、300 ℃保温2 h回火后得到较好的硬度与冲击韧性的匹配,硬度达到HRC 34,冲击韧性高于240 J/cm2,金相组织以准贝氏体为主,含有少量的残余奥氏体.实验证明该钢是一种热处理工艺简便、成本低、可以代替调质钢、提高经济效益的新型钢种.     

不同冷速对微变形齿轮钢组织和力学性能的影响

对新型微变形齿轮钢在不同冷却速度下的组织和力学性能进行了研究。结果表明，该钢随炉冷却时主要获得粒状组织，用硅酸铝纤维包冷时为粒状组织和粒状贝氏体的混合组织，空冷状态下的组织为少量粒状贝氏体和束状贝氏体。空冷微变形齿轮钢具有较好的强韧性配合，冲击韧度高。     

冷却速率对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金显微组织和拉伸性能的影响

对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金(摩尔分数,%)进行固溶后,分别以炉冷、空冷、油淬和水淬4种不同的冷却速率冷却到室温,再进行相同的时效处理,采用扫描电子显微镜(SEM)观察,发现空冷、油冷和水淬得到的显微组织为在B2/β相基体上析出弥散分布的α_2相(等轴的和针状的)和细小的O相板条构成的双态组织,且发现随冷速增快,在冷却过程中析出的α_2相减少,保留BCC相增加;炉冷时得到无序的β相,油冷时得到有序的B2相;4种冷却速率中,只有炉冷的过程中有O相析出;对不同冷却速率的试样进行性能测试,发现随冷速的增大,650℃的抗拉强度逐渐增大,室温的强度和塑性也有上升的趋势。     

高强韧钛合金Ti700的冲击韧度研究

对Ti700合金在不同热处理制度下的冲击韧度与显微组织之间的关系进行了研究。结果表明，在其相变点以上的980℃热处理，炉冷可获得高于空冷的冲击韧度，主要是由于炉冷冷却速度慢，魏氏组织中的α片厚度和长度以及晶界α的宽度比空冷组织中的α相大，冲击断裂时，裂纹在α集束和β晶界发生大角度偏转，在α/β相界发生停滞和偏转，使裂纹扩展路径更曲折，因而吸收的能量更多，冲击韧度更高。相变点以下热处理的冲击试样微裂纹的形核位置主要集中于初生α相界和α/β相界。915℃处理可获得最高的冲击韧度，而其炉冷可获得高于空冷的冲击韧度，炉冷试样的晶间转变β相内次生α相发生明显宽化，强化效果明显较弱，相对于空冷组织中的次生α相是一种韧性相，当裂纹扩展与之相遇时，要产生塑性变形，消耗较多的能量，从而提高了韧性。750℃处理的Ti700合金炉冷和空冷的冲击韧度最低，550℃处理直接时效高于750℃处理的冲击韧度，但低于915℃处理的冲击韧度，固溶时效处理的韧性较低。     

冷却工艺对40CrMoNbVTi钢组织和性能的影响

研究了冷却工艺对40CrMoNbVTi钢组织和性能的影响。结果表明,780 ℃淬火油冷、550 ℃回火后试样具有较高的抗拉强度和冲击吸收能量,分别为1250 MPa和78.63 J;20%聚乙二醇商用淬火液冷却后的抗拉强度为1140 MPa,冲击吸收能量为80.7 J;油冷及20%聚乙二醇淬火液冷却后组织为索氏体组织和少量的铁素体。860 ℃淬火雾冷/空冷+550 ℃回火后试样的抗拉强度分别为1010 MPa和945 MPa,冲击吸收能量分别为35.7 J及38.4 J,组织为回火索氏体或粒状贝氏体。780 ℃淬火油冷/商用淬火液冷却是较为合适的淬火冷却工艺。780 ℃淬火油冷/20%聚乙二醇淬火液冷却+550 ℃回火后冲击断裂机制为韧性断裂,860 ℃淬火雾冷/空冷550 ℃回火后冲击断裂机制为脆性断裂,增加淬火冷却速度可以改善冲击断口形貌。     

冷却方式对1Cr13Ni马氏体不锈钢组织和性能的影响

为了获得冷却方式对1Cr13Ni马氏体不锈钢显微组织和性能的影响,分别对经过钎焊热循环后的试样进行水冷、油冷、空冷和炉冷处理,研究钎焊热循环后不同冷却速度对1Cr13Ni马氏体不锈钢组织和性能的影响。结果表明:1Cr13Ni马氏体不锈钢水冷淬火组织主要是马氏体、铁素体以及残余奥氏体。冷却速度越快,马氏体晶粒越细小,数量越多;试样的强度与硬度均随着冷却速度的增大而增大,伸长率与断面收缩率随着冷却速度的增大而减小。当冷却速度较慢(炉冷)时,大量碳化物和部分铁素体沿奥氏体晶界析出,马氏体数量较少,材料的硬度、抗拉强度、伸长率均较低。水淬后抗拉强度最大,为1638 MPa。空冷后的伸长率最大,为22.48%。     

调整处理对A705-630不锈钢力学性能及显微组织的影响

对成分为0. 049%C、15.38%Cr、4.86%Ni、3.49%Cu、0.175%Si、0.760%Mn和0.173%Nb(质量分数),尺寸为40 mm×40 mm×400 mm的A705-630不锈钢试样进行了不同工艺的热处理:①1 040℃×1.5 h油冷固溶处理,固溶处理后480℃×3 h空冷时效处理;②固溶处理后时效处理前740～850℃保温2 h水冷调整处理。热处理后,检测了钢的显微组织和力学性能。结果表明:与仅经固溶和时效处理的A705-630钢相比,经固溶、时效和调整处理的钢马氏体板条较细小,位向关系较明显,强度和硬度下降,冲击韧度提高,且随着调整处理温度的提高,钢的强度、硬度提高,冲击韧度降低。     

Z12CN不锈钢热处理工艺研究

Z12CN钢为铸造马氏体不锈钢,常用于制作水泵零件。为确定Z12CN钢的最佳热处理工艺,制作了?30 mm×300 mm的Z12CN钢试块,并对其进行了1 020℃保温1.5 h空冷正火和660℃、720℃和760℃回火3 h空冷及760℃回火5 h和7 h空冷。经上述工艺热处理后检测了试块的硬度、强度和冲击韧度以及经最佳工艺热处理后的显微组织。结果表明：随着回火温度的提高,正火后的Z12CN钢强度和硬度降低,冲击韧度提高;回火温度相同,随着回火时间的延长,钢的强度和硬度降低,冲击韧度提高;Z12CN钢的最佳热处理工艺为1 020℃保温1.5 h空冷正火+760℃回火3～5 h空冷,经此工艺热处理的30 mm厚Z12CN试块力学性能满足设计要求,显微组织为正常的回火索氏体。     

热处理冷却方式对TC10钛合金组织与性能的影响

对不同温度加热后的TC10钛合金棒材进行水冷、空冷、炉冷3种不同冷却方式的处理,通过光学显微镜、扫描电镜以及拉伸性能和冲击性能试验,研究了合金在不同冷却方式下的组织和力学性能。结果表明,TC10钛合金锻棒原始组织中α相有两种形态,一种为初生等轴α相,另一种为次生α相。当加热温度低于相变点时,形成的组织以双态组织和等轴组织为主,当加热温度高于相变点时,合金组织以全片层β转变组织和粗片层β转变组织为主。3种冷却方式下,水冷后合金的强度最大,炉冷后合金塑性最好。合金在炉冷后的冲击性能最高,其次为空冷、水冷。当加热温度在两相区时,3种冷却方式下合金的拉伸和冲击断口形貌包含韧窝和解理面,高低起伏明显;当加热温度在单相区时,合金的拉伸断口形貌为结晶状,撕裂棱明显,冲击断口具有晶间断裂特征。     

改善大截面20SiMn3MoV贝氏体钢组织和性能的热处理工艺

利用X射线衍射分析(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等研究了930℃加热空冷及930℃加热水冷-空冷交替冷却对Φ53 mm无碳化物贝氏体钢20SiMn3MoV组织和力学性能的影响。结果表明:930℃加热空冷处理后,实验钢的组织较粗大,为贝氏体铁素体(BF)和分布在贝氏体铁素体板条之间的残留奥氏体(AR)组织,晶粒度等级为6.5~7.5级,抗拉强度为1288 MPa,-40℃冲击吸收能量为22.8 J。经930℃加热水冷-空冷交替冷却处理后(先水冷到400~450℃后空冷),实验钢的组织细小,为贝氏体铁素体(BF)和分布在贝氏体铁素体板条之间的残留奥氏体(AR)组织,晶粒度等级为7.5~8.0级,抗拉强度为1393 MPa,-40℃冲击吸收能量为38.8 J,表明水冷-空冷交替冷却工艺细化了实验钢的晶粒,提高了实验钢的强度及韧性,与930℃加热空冷相比,实验钢的强度提高了8.2%,低温韧性提高了70%。