激光重熔对热浸渗铝层组织和性能的影响

热浸渗铝层中通常存在大量的孔洞和裂纹,严重影响渗铝钢的耐蚀性.采用JHM-1GY-400型YAG(晶体)激光器对Q235钢的热浸渗铝层进行激光熔凝处理,借助扫描电镜、电子探针、金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等仪器对激光处理前后渗铝层的显微组织、相组成及性能进行了分析.通过测定在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线,讨论了激光熔凝处理对渗铝层耐蚀性的影响.结果表明,采用适当的激光处理工艺,可消除渗铝层中的裂纹及孔洞,渗层变得更加致密,从而使其在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性高于未激光处理的渗层.并且其显微组织发生了高铝ξ相(FeAl2)向低铝β2相(FeAl)的转变,导致渗层显微硬度和脆性降低,渗层综合性能得到改善.     

激光选区熔化成形含锆7×××系铝合金的显微组织与力学性能

热裂问题是激光选区熔化成形(SLM)7× × ×系铝合金面临的主要障碍之一.通过低能球磨工艺制备ZrH2/7075复合粉末,采用激光选区熔化技术制备含锆7×××系铝合金材料,分析了不同ZrH2添加量(0.5％,1.0％,1.5％,质量分数,下同)对试样显微组织和力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrH2含量的增加,SLM试样的柱状晶组织逐渐消失,热裂纹逐渐减少,当ZrH2含量为1.5％时,试样显微组织完全转变为细小等轴晶(平均晶粒尺寸为1.6μm),热裂纹完全消除.ZrH2在SLM成形过程中与铝熔体原位反应形成L12型Al3 Zr相,L12型Al3 Zr相的异质形核作用促进了柱状晶到等轴晶的转变,抑制了热裂纹的产生.经T6热处理后,试样抗拉强度为(550±10)MPa,屈服强度为(490±5)MPa,伸长率为(12±1)％,断口处存在大量韧窝,表现为韧性断裂.     

某主减撑杆裂纹分析

某主减撑杆在焊接后发现热影响区存在裂纹.对裂纹的宏、微观形貌及金相组织进行了观察,分析了材料成分,并测定了焊缝和基体的含氢量,同时对晶界上的析出物进行了能谱分析.结果表明:热影响区的裂纹为氢脆裂纹,铜元素在晶界的富集加速了裂纹的萌生.     

激光选区熔化成形含钛6061铝合金的显微组织与力学性能EI北大核心

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形6061铝合金易形成粗大的柱状晶和热裂纹。采用低能球磨组装修饰法制备TiH_(2)/AA6061铝基复合粉末,采用激光选区熔化技术制备含钛6061铝合金试样,分析不同TiH_(2)添加量对试样显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加1%TiH_(2)(质量分数,下同)即可使合金熔池边界形成连续的等轴晶区,平均晶粒尺寸从59.8μm减小到2.53μm,粗大的柱状晶粒和裂纹被抑制,添加1.5%TiH_(2)时,SLM试样的粗大柱状晶组织绝大部分消失。显微组织转变归因于Ti元素增强成分过冷以及原位反应形成L12-Al_(3)Ti形核质点,该质点与铝基体形成共格界面,具有较强的异质形核作用,显著促进Al基体柱状晶向等轴晶转变及晶粒细化。经激光选区熔化成形后,添加1%TiH_(2)的试样抗拉强度为274 MPa,屈服强度为238 MPa,断后伸长率为18%。     

锅筒斜拉杆焊接接头失效原因分析

通过现场勘查及资料查阅,利用宏观检查、无损检测、金相检验、力学性能试验、化学成分分析、扫描电镜分析、电子能谱分析对锅炉缺陷试样的外观、裂纹状况、金相组织、强度、硬度、冲击韧性、塑性、化学元素含量、高倍显微形貌、裂口晶粒能谱等状况进行了分析。结果表明,这是一起罕见的低碳钢由于非金属硅元素含量超标,形成非金属夹杂物,导致焊接时在热影响区发生纵向热裂纹的质量事故。     

大气等离子喷涂制备莫来石涂层的性能

采用大气等离子喷涂制备莫来石涂层,对涂层进行了热震试验。以OLYCIA m3图像分析软件测定涂层孔隙率,以MH-5-VM型显微硬度仪测定涂层硬度,依照ASTMC633-79标准测定涂层结合强度,以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征涂层的相组成和微观形貌。结果表明,莫来石涂层主要由变形颗粒、未熔融粉末及少量孔隙组成,涂层中没有微观裂纹;涂层中含有莫来石晶体和部分非晶态玻璃相;热震过程中,涂层中的非晶转变为晶态莫来石,同时伴随应力释放,导致涂层出现微观裂纹。     

热暴露对γ-TiAl合金表面缺陷损伤容限的影响

研究了热暴露(700℃,10 000 h)对高强度全片层γ-Ti Al合金Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B表面缺陷损伤容限的影响,采用扫描电子显微镜研究了热暴露导致γ-Ti Al合金的显微组织变化,并将之与在交变载荷下的表面短裂纹行为和长裂纹扩展行为联系起来.研究发现,在热暴露后,该合金的疲劳强度提高,且长疲劳裂纹启裂门槛值改善,但热暴露导致该合金短裂纹效应的尺寸范围明显增大.采用Kitagawa-Takahashi线图的形式总结和分析了实验结果,分析了热暴露引起的疲劳强化、疲劳失效的非安全短裂纹的尺寸变化以及长裂纹的启裂门槛值的变化,定量确定了热暴露对表面缺陷的损伤容限.长期热暴露所导致的材料内部应力释放、偏聚缓解、缺陷钝化显著影响裂纹尖端的应力状态,更有利于增大长裂纹的启裂抗力并减缓长裂纹的扩展速率.     

镍基高温合金电子束焊接热影响区微裂纹特征分析

利用金相分析和扫描电镜对镍基高温合金电子束焊接热影响区微裂纹行为进行了分析.研究发现,熔合线附近的热影响区产生大量液化裂纹和沿晶扩展的固相裂纹.液化裂纹起源于MC碳化物的组份液化而形成的晶界连续或半连续的低熔点共晶液化膜,固相裂纹形成的则是高能电子束流的快速瞬态热冲击效应的直接结果.通过改善焊缝成形和提高焊接线能量有助于减小两类热影响区微裂纹倾向.     

W2Cu面对等离子体梯度热沉材料的制备和性能

采用粉末冶金法制备了 W2Cu面对等离子体梯度热沉材料。对其显微组织、 界面以及重要的热学、 力学性能进行了研究。显微组织观察表明 : 截面成分呈梯度分布 , 并通过高温下元素的扩散 , 实现了组织的连续变化 , 层间没有明显界面 ; 烧结后 Cu形成了连续的网络结构 , 分布在 W颗粒周围。W2Cu梯度材料的化学元素分- 1布和热学、 力学性能沿厚度方向呈梯度变化 , 材料整体的热导率达 151. 4 W·(m·K) 。在 800 ℃ 温差条件下 ,对材料分别进行抗热震和耐热疲劳实验。热震实验后 , 界面处未发现裂纹和开裂现象 , 表现出良好的抗热震性能。经过 83次热循环冲击后 , 观察到了裂缝 , 并探讨了裂缝形成机制。     

高强钢焊接接头显微组织的研究进展

综述了热输入、合金元素、冷却速率和应变速率对高强钢焊接接头显微组织的影响和高温共聚焦显微镜原位观察高强钢显微组织的最新研究进展,总结了高强钢焊接接头粗晶热影响区显微组织的转变机理.结果表明:通过延长冷却时间、减少热输入量、控制合金元素的含量和采用预处理提高应变速率等方法,可以调控高强钢焊接接头显微组织中马氏体、粒状贝氏...     

Q235B钢热轧板带孔洞及边裂缺陷成因分析

采用宏观分析、化学成分分析、金相检验以及能谱分析等方法,对某钢铁公司生产的Q235B钢热轧板带中部孔洞和边裂缺陷的成因进行了分析。结果表明：该类热轧钢板的中部孔洞和边裂缺陷是由于连铸工艺出现异常,造成连铸板坯边部产生表层气孔以及中部产生较严重的硫偏析,从而使钢板中部生成了大量的条带状硫化物,特别是低熔点FeS的生成导致了中部孔洞缺陷的产生;而连铸板坯边部的表层气孔在轧制过程中导致了边裂缺陷的产生。     

22mm厚Q235B钢板表面裂纹成因

某批规格为22 mm厚的Q235B钢板在表面质量检验过程中发现部分钢板表面存在纵向裂纹缺陷。采用光学显微镜和扫描电镜等手段对钢板表面裂纹的形成原因进行了分析。结果表明:该批钢板表面裂纹主要是由于其原始连铸板坯表面存在较深的裂纹缺陷,在后期轧制过程中被压扁、延伸,未轧合所致。     

钢板表面纵向裂纹的金相检验和分析

在连铸轧制的钢板表面有沿轧制方向的裂纹。采用化学成分分析,宏、微观检验等方法对裂纹进行了分析。结果表明,裂纹中存在氧化物及其脱碳等缺陷,这说明连铸坯表面在轧制前已存在裂纹并在轧前加热中裂纹内发生氧化和脱碳,导致轧制后的钢板表面出现裂纹。     

高层建筑用Q345GJC钢板表面裂纹成因分析

采用宏观分析、化学成分分析、金相检验、扫描电镜观察和能谱分析等方法对某批轧制后表面存在纵向裂纹的高层建筑用Q345GJC钢板的裂纹形成原因进行了分析。结果表明:钢板表面裂纹在连铸板坯上就已经存在,裂纹产生的主要原因是在连铸过程中结晶器涂层严重磨损致使铜板外露,从而使铜元素渗入到连铸板坯中,降低了钢的热塑性,导致了裂纹的产生;在随后的轧制过程中,裂纹沿轧制方向进一步扩展形成纵向裂纹。     

镍-不锈钢复合板轧制过程中界面的结合机制

采用轧制终止取样法对镍-不锈钢热轧复合板轧制过程中的界面成分、界面组织以及界面处的氧化物进行了表征,研究了轧制过程中界面的结合机制并根据热力学原理解释了高温下选择性内氧化的机理.将复合板坯加热至1200℃,保温120 min后进行轧制,分别在轧制3、5、7道次后中断轧制快速水冷,随后进行取样观察.结果 表明,轧制3道次...     

Q235B钢板冷弯裂纹成因分析

某厚度为8mm的Q235B钢板在冷弯塑性变形超过90°后,反向弯曲调整角度时,在弯角处出现由内侧向外侧扩展的裂纹,为分析裂纹成因,对开裂钢板进行了断口分析、力学性能测试、金相检验、显微硬度测试以及电子背散射衍射分析。结果表明:由于Q235B钢板基体中含有超视场尺寸的长条状和链状夹杂物,钢板冲击韧度偏低,钢板正弯后在弯角处存在一定程度的加工硬化和弯角内侧形成的晶体结构变化,使得钢板处于反弯韧性和塑性力学性能劣化的状态,从而导致钢板在反向弯曲调整时在弯角内侧以脆性解理方式开裂。     

Q460C钢板力学性能不合格原因分析

利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了某厂生产的多个批次Q460C钢板力学性能低于GB/T 1591-2008技术要求的原因.结果表明:钢板中心偏析造成的贝氏体组织、微裂纹、MnS以及铌和钛复合夹杂物的存在是导致该Q460C钢板力学性能不合格的主要原因;另轧制工艺控制不当造成的魏氏体组织也会降低钢板的力学性能.     

Microstructure and microtexture of ultrafine ferrite formed in 0.1%C steel using new strip rolling process

Abstract

A new hot strip rolling process is discussed which is capable of producing ultrafine, equiaxed ferrite grains (i.e. less than 2 µm)in the surface region of steel strip. Both microstructural and texture analysis of low carbon steel strip that has been rolled using this method are used to show that the ferrite forms by strain induced transformation. Analysis by electron backscatter diffraction (EBSD) indicates that a strong ferrite microtexture exists within the individual austenite grains in which the ferrite nucleates. The results from bulk X-ray texture analysis confirm that the ferrite forms as a result of transformation from austenite that has undergone heavy shearing during rolling, with nucleation occurring on the austenite substructure. In the centre region of the strip, a bainitic microstructure forms after rolling during air cooling. In the transition region between the surface and the centre of the strip, ferrite is shown to nucleate to form closely spaced parallel ‘rafts’ of ferrite grains traversing individual austenite grains. Again, EBSD is used to show that the ferrite located within these rafts is strongly textured, which, in combination with microstructural evidence, suggests that this ferrite nucleates along intragranular shear bands that form in the austenite in this region of the strip during rolling.     

Enhanced surface properties and contact fatigue performance of Cr4Mo4V bearing steel subjected to ultrasonic surface rolling processing

The paper presents the experimental studies on the enhanced comprehensive properties of Cr4Mo4V bearing steel using ultrasonic surface rolling process. Considerable improvements in mechanical properties and rolling contact fatigue performance are achieved in the present study, accompanied by the characterization of surface microstructures. The ultrasonic surface rolling process promotes the formation of fine nanocrystalline structures and nano-sized elongated grains with severe deformation, leading to the increasing residual stress, micro-hardness and high temperatures hardness. The crack propagation and delamination pit in the surface after ultrasonic surface rolling process is inhibited, further enhancing the rolling contact fatigue life of Cr4Mo4V bearing steel.     

Cracking of a Tool Steel Guide Roller in a Bar Mill

Failure analysis of a guide roller used in a bar mill of an integrated steel plant has been presented. The guide rollers are positioned at the entry of rolling stands and act as guide in the multi-grooved pass for aligning the hot bars and hold the twisted oval bar while it enters a round pass. The hot bar is at a temperature of ??1100°C, and the rollers are water cooled. The component is subjected to cyclic thermal stress depending on the mill operating conditions. The rollers are cracking longitudinally leading to failure. The investigation consists of visual inspection, chemical analysis, fractography, characterization of microstructures using optical and scanning electron microscopes (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis, and measurement of micro-hardness. The chemical analysis indicates the material as AISI D2 grade of cold work tool steel. Visual observation of the failed component shows multiple longitudinal cracks on the roller surface associated with a dark circular band of oxidation. The fracture surface shows a dark oxidized area propagating from the roller surface followed by flat bright appearance indicating final brittle fracture. Fractography of the dark surface from where the crack initiates shows fatigue striations. Microstructural examination under optical and SEM shows a network of coarse carbide particles at the grain boundary as well as uniformly distributed fine carbide precipitates within the martensite matrix. Multiple cracks are observed to initiate and propagate from the surface through the clusters of grain boundary carbides. EDS analysis and elemental mapping suggest the carbides to be chromium carbides. SEM shows micro-cracking of carbide particles associated with the crack. Clustered distribution of carbides deteriorates toughness and initiates cracking at the roller surface subjected to thermal cycling because of their differential thermal expansion coefficient leading to the failure of the component.