热处理对激光选区熔化成型高速钢组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

基于激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术,采用加热打印基板和低功率慢扫描的打印策略,制备了近全致密、低缺陷的高速钢样品;对比分析了固溶淬火及1~4次高温回火等热处理工艺对高速钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:SLM极高的熔融/冷却速率产生了细晶奥氏体组织,解决了高速钢中常见的粗大莱氏体组织和网状碳化物问题。固溶淬火处理后高速钢组织由马氏体和残余奥氏体组成。随后在数次高温回火过程中,高速钢逐渐向回火马氏体转变,并析出大量微米级和纳米级MC型碳化物。在马氏体相变强化和MC型碳化物沉淀强化作用下,固溶淬火+3次回火的Tempered-Ⅲ样品硬度60HRC,抗弯强度3621 MPa,弯曲断裂应变为10.1%,获得硬度、强度和韧性匹配较佳的综合性能。继续增加回火次数则导致部分碳化物长大,使得高速钢弯曲断裂应变有所降低。通过SLM技术结合固溶淬火+高温回火,能够充分发挥细晶强化、相变强化和沉淀强化效果,为高强高韧复杂形状高速钢零件的快速制备提供了新途径。     

正火温度对含硅型高铬马氏体耐热钢性能的影响

以一种硅和碳量分别为1.5%和0.32%的含硅型高铬马氏体耐热钢为对象,研究了正火温度对其组织和力学性能的影响。结果表明,实验钢中的大量碳化物在980℃以上正火时溶解,热膨胀曲线上发生额外膨胀现象,回火后沿板条界析出杆状和粒状两种形态碳化物;在1030-1100℃正火并回火后沿晶界析出的含硅Cr23C6碳化物易粗化,呈链状分布于晶界;正火温度低于1030℃时拉伸强度随着温度的提高而提高,在更高温度下正火基本保持不变;随着正火温度的提高,冲击韧性总体呈降低趋势,分布在晶界的大尺寸链状含硅碳化物弱化晶界是冲击韧性快速降低的主要原因。     

低合金调质钢在回火过程中的力学性能EI北大核心CSCD

研究了回火温度对低合金调质钢力学性能和显微组织的影响。结果表明:淬火态为具有自回火析出物的板条马氏体,具有良好的强韧性配合;在250℃左右回火后片状碳化物析出量增加,提高了屈服强度;在400℃回火后在板条界析出碳化物薄壳,导致回火脆性现象;高温回火后板条形态仍普遍存在,局部区域的板条合并成铁素体块晶。在550℃以上回火析出大量纳米碳化物,渗碳体明显粗化.细晶强化和析出强化是实验钢的主要强化方式。在回火过程中组织演变及析出物性质直接影响拉伸曲线特征和n值。     

深冷处理工艺对M2高速钢显微组织与性能的影响

对M2高速钢进行不同时间或循环三次的深冷处理，然后测量深冷处理前后试样的硬度、冲击韧性以及高温摩擦磨损性能，结合X射线物相分析、扫描和透射电子显微分析技术研究深冷处理工艺对M2高速钢硬度、红硬性、冲击韧性、高温耐磨性和组织的影响及机理。结果表明：深冷处理后，残余奥氏体含量降低，一次共晶碳化物分解，二次碳化物弥散析出，并且孪晶马氏体细化。因此，深冷处理后M2高速钢的室温硬度、红硬性、冲击韧性和高温耐磨性均得到提高。延长深冷时间和循环深冷处理均利于提升M2高速钢的性能。循环三次深冷后M2高速钢的显微组织的改善和性能的提升最明显。较未深冷试样，循环三次深冷后试样残余奥氏体含量降低50%,大尺寸一次碳化物数量减少75.2%,二次碳化物析出增加约296%,室温硬度提高2.27%,红硬性提高2.7%,冲击韧性提高15.6%,高温相对耐磨性提高140%。与一次长时间深冷相比，循环深冷处理在提升性能和降低成本方面更有优势。     

轧辊用高速钢组织与性能研究

研究了四种不同成分的轧辊用高速钢淬火和回火后的显微组织与性能。结果表明,轧辊用高速钢合适的淬火温度为1050℃～1100℃,回火温度为500℃～550℃,热处理后组织由回火马氏体、少量残余奥氏体以及各种碳化物组成,大量细小碳化物呈弥撒分布,铸态组织中网状碳化物基本消除。回火后高速钢硬度可达HRC62,冲击韧性在6J／cm^2以上,可以满足制作高速钢轧辊的要求。     

硅对低合金高速钢二次硬化的影响

本文系统地研究了钢中硅含量的变化(0.2～3.5％)对(WMo2Cr_4VSi钢二次硬化的影响,探讨了硅影响二次硬化的机理。结果和分析表明:硅可以降低二次硬化峰值温度10～70℃,提高二次硬度1～3HRC;其原因是硅降低了特殊碳化物在回火时的析出温度,细化了回火析出的特殊碳化物并增加其析出量。硅对钢的抗回火稳定性不利,但并不降低温度低子600℃时的红硬性,     

喷射成形CPM9V高速钢组织性能研究

为了提高CPM9V高速钢组织均匀性,采用喷射成形方法制备CPM9V高速钢,研究了喷射成形CPM9V高速钢热处理前后的微观组织.结果表明:喷射成形制备的CPM9V高速钢沉积坯晶粒细小,组织致密,无宏观偏析,沉积坯平均体密度为7.306 g/cm3,达到理论密度的98.1%;CPM9V高速钢沉积坯经热处理后组织为回火马氏体、铁素体和碳化物,二次回火硬度为52HRC,与粉末冶金CPM9V高速钢相当;组织中绝大部分为小于15μm的等轴晶,分布在晶界的碳化物主要为MC型碳化钒,分布在晶内的碳化物为VC和Mo的复合碳化物.     

热处理对粉末冶金高速钢T15碳化物的影响

碳化物是高速钢组织的重要组成部分,其种类和数量对钢的力学性能有重要的影响。本文通过采用物理化学电解法提取碳化物,用SEM对碳化物的形貌进行观察,分别用EDS、XRD测定碳化物的成分和结构,并研究了碳化物对硬度的影响。结果表明：退火态的碳化物质量百分数为28．1％,淬火态的为18．4％,而回火态的质量百分数为24．8％,回火态碳化物扫描照片有明显的二次析出相,产生了二次硬化现象,硬度明显升高。     

Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响

对比了Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢与Cr含量为5%的传统H13钢性能的差异,利用SEM、TEM、XRD进行微观组织与相组成分析,研究了Cr对H13钢组织性能的影响。结果表明,Cr含量的降低明显提高了H13钢的回火稳定性与高温强度,其原因主要与回火组织中马氏体的回复程度及二次析出碳化物的种类有关。传统H13钢在650℃回火时,马氏体基本回复完全,基体强度明显下降,并在原马氏体板条界和晶界上析出了较多的尺寸为120nm左右的近球形Cr7C3和M6C型碳化物,第二相强化效果降低;而Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢在650℃回火后,基体依然为板条马氏体,板条内保持较高的位错密度,同时板条内析出的大量细小弥散的短棒状VC,在起到弥散强化作用的同时还钉扎位错,推迟了马氏体的回复,从而提高了高温性能。     

原位研究M2高速钢微裂纹的萌生和扩展

使用扫描电子显微镜(SEM)内的原位加载台对M2高速钢进行了原位拉伸实验。结果表明：在M2高速钢的原位拉伸过程中,微裂纹主要在大尺寸共晶碳化物与基体的界面处萌生和扩展。与回火马氏体相比,裂纹更容易在残余奥氏体上萌生。碳化物的尺寸、形状和种类,对微裂纹的萌生和扩展也有重要的影响。减少块状残余奥氏体、一次共晶碳化物和MC碳化物的数量、减小碳化物的尺寸和改善碳化物形状,可减缓微裂纹的萌生和扩展。     

高速钢中马氏体回火过程的x射线研究

用三指数不等的晶面族衍射峰的重心法测定了6—5—4—2高速钢经淬火和180—650℃多次回火后马氏体(α′—相)的正方度;发现低温回火析出碳使正方度下降之后,450℃以上α′—相的c/α比值重新升高,在500—520℃达到极大值。x射线定相分析得出,330℃至45O℃范围内析出了M_3C,但到500℃消失,直到600℃以上回火才能明确判定标志合金碳化物(MC)的衍射峰之出现。在520—600℃,{110}α′峰出现不对称的边带。讨论了上述现象的原因及对研究高合金马氏体二次硬化的意义。     

高速钢激光相变强化组织的回火稳定性

研究了Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢激光相变强化层的组织及其回火稳定性。结果表明,对于Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ高速钢,激光相变强化后的组织明显细化,其组织由马氏体,残余奥氏体及末溶碳化物组成,Ｗ,Ｃｒ,Ｖ等强碳化物形成元素在马氏体及残余奥氏体中固溶度的提高使强化层的回火稳定性有了明显的改善,经６４０℃回火后强化层硬度达到最高值１００３ＨＶ０．１,红硬性的提高改善了高速钢刀具的切削性能。     

高淬低回复合冷处理工艺对DC53钢组织性能的影响

基于1 040℃淬火+200℃回火复合冷处理工艺，研究高淬低回热处理复合冷处理工艺对DC53钢组织性能的影响。结果表明：冷处理温度未改变物相析出种类，物相由马氏体、奥氏体、(Cr_2.5Fe_4.3Mo_0.1)C₃和(Cr, Fe)₇C₃型碳化物组成，温度诱发的马氏体择优取向、晶格畸变或层错逐步增强，-196℃时最为剧烈。当-11℃冷处理时驱动力不足碳化物析出较少；-80℃时碳化物析出量最多，以M₇C₃型碳化物为主；-196℃时碳原子扩散动力学不足而固溶于马氏体中。-80℃条件下试样组成相配合最佳，其硬度值59.6 HRC,冲击吸收功9.2 J,较未冷处理的试样硬度提升近5%,韧性提升1.875倍；冲刷腐蚀磨损性能随温度的降低而先升后降，冲刷腐蚀18 h后磨损率为7.65 mg/cm²,相对性能提升近17%。     

Si影响M2高速钢中共晶碳化物的精细研究

通过金相、扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等方法对添加不同Si量的M2高速钢中的共晶碳化物进行了精细研究。结果表明,添加1%Si后,M2高速钢铸态组织中共晶碳化物的类型和形貌都没有明显变化,仍以层片状M2C碳化物为主;添加2%和3%Si后,铸态组织中的共晶碳化物变为"鱼骨"状M6C碳化物,层片状M2C共晶碳化物已完全消失;此外,随着含Si量的增加,高速钢铸态组织枝晶间距减小。     

低合金高速钢W3Mo2Cr4VSi的组织和性能

本文研究了低合金高速钢 W3Mo2Cr4VSi 的显微组织和力学性能,讨论了该钢的性能、成分和组织之间的关系。结果表明:该钢主要依靠 MC 型碳化物产生二次硬化;在600℃以下,其力学性能和 M2高速钢相当,具有良好的强度、硬度和韧性的配合。     

一种多元低合金高碳钢的热处理组织及硬度的研究

对一种低合金高碳钢(0.81C,0.65Cr,0.89W,0.54Mo,0.23V)热处理组织及硬度研究表明,该钢退火具有多类型碳化物(M3C,M7C3,M23C6,M6C和MC),在800～840℃区间退火,处于γ相低温区原碳化物部分溶解和新碳化物重新形核生长过程,使碳化物颗粒超细化,平均尺寸0.33～0.34 μm.淬火时,因M3C、M23C6溶解于奥氏体的速度较快,在840～860℃淬火时,硬度可达HRC63～65;未溶碳化物M6C和MC(VC)有利于马氏体细化,但因其数量较少,淬火最高温度不易超过880℃.该钢在低温和中温回火有较好的抗回火性能,并能有效地促进残余奥氏体转变.该钢热处理过程组织结构特征能较好地以相平衡热力学计算结果进行解释.     

硅在高硅马氏体型热作模具钢中作用机理研究

为了研究硅在马氏体型热作模具钢中的作用机理,冶炼了一种高硅马氏体型热作模具钢SDH3.借助TEM和3DAP微观分析设备研究了SDH3钢的显微组织特征以及合金元素的分布特点.实验结果表明:适当提高硅含量能有效增加和稳定H13钢中残余奥氏体;残余奥氏体可细化马氏体板条,提高SDH3钢的强韧性;硅在碳化物周围富集,降低了碳在铁素体中的扩散速率,阻碍碳化物的长大和粗化,有效地提高了SDH3钢的回火稳定性.另外,由于硅降低碳的析出阀值而提高了碳的扩散阀值,在回火时促进碳化物提前从α-Fe晶格间隙弥散析出而又不易聚集长大,也增加了钢的回火稳定性.     

M2铸造高速钢的变质处理

用Re Al N复合变质剂对M 2铸造高速钢进行变质处理 ,消除了钢中网状共晶碳化物 ,细化了基体组织 ,减轻了W、Mo元素偏析 ,在不降低M 2高速钢硬度的情况下 ,韧性大幅度提高 ,经 1180～ 12 0 0℃淬火 ,5 6 0℃三次回火后 ,硬度保持在HRC6 5～ 6 6 ,冲击韧性由 8.5J提高到 17.0J。变质处理M 2铸造高速钢具有优异的抗热疲劳性能和抗高温磨损性能     

TiCp/Cr15高铬铸铁复合材料的制备与性能

以TiC_p粉末和水雾化Cr15高铬铸铁粉末为原料,采用粉末冶金液相烧结技术制备TiC_p增强高铬铸铁复合材料。研究了TiC_p含量对高铬铸铁的物相组成、显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,全致密的TiC_p增强高铬铸铁基体复合材料的构成相为TiC、M₇C₃型碳化物、马氏体和少量奥氏体;随着TiC_p添加量增大,金属基体逐步呈孤岛状,并在其中析出越来越多的M₇C₃型碳化物,同时TiC_p逐步呈连续网状分布;同时,其硬度稳步提升,而抗弯强度和冲击韧性降低。当TiC_p添加量为20wt%时烧结态复合材料具有最佳综合力学性能。此时硬度为HRC 66.8 ,冲击韧性为6.86 J/cm2,抗弯强度为1 343.10 MPa。当TiC_p添加量为25wt%时硬度达到最大值HRC 67.20 。      

液相烧结工艺制备高钒钢

采用气雾化粉末+压制+超固相液相烧结(SLPS)工艺制备钒含量(质量分数)约为10%的高钒钢,研究了烧结工艺对致密化行为、显微组织演变、相构成与分布和力学性能的影响规律。结果表明,烧结温度的影响最全面,保温时间主要影响碳化物的析出量。烧结高钒钢的基体为针状M和少量残余γ,在基体中有VC、复合型碳化钼和碳化铬等碳化物,VC大多呈球形,分布在晶界和晶粒内部。随着烧结温度的提高和保温时间的延长,晶粒和碳化物逐渐粗化,各类碳化物的析出越来越充分,而复合型碳化物的析出对高钒钢的强度和冲击韧性有不利影响。烧结高钒钢具有优秀的综合力学性能:硬度HRC 65-68,冲击韧性高于6 J/cm2,抗弯强度高于1800 MPa。