淬火温度对高碳钢组织和断裂韧度的影响

研究了不同淬火温度对高碳钢组织及断裂韧度的影响。利用紧凑拉伸试样测量其平面应变断裂韧度,扫描电镜(SEM)观察淬回火后的组织演变规律及断裂韧度试样断口形貌。结果表明:随着淬火温度的升高,淬火态组织中残余碳化物数量逐渐减少至920℃时全部消失;晶粒尺寸在淬火温度大于960℃时明显长大。600℃高温回火后,组织由残留大碳化物颗粒、回火析出碳化物及铁素体基体组成;塑性单调下降;断裂韧度在小于960℃时单调下降,大于960℃后基本不变;KIC试验断口逐渐由准解理型断裂转变为沿晶断裂。塑性变化是试验钢韧性降低的主要原因。     

GH4141合金高温拉伸性能及其损伤行为研究

研究了室温、300℃和500℃环境下GH4141合金的拉伸性能,结果表明,合金高温下的抗拉强度明显低于室温,300℃和500℃拉伸结果表现出锯齿状的应力-应变曲线,并且两种高温环境下的抗拉强度相当。不同温度下断口附近的微观组织表征结果显示裂纹主要在晶界位置产生,无论晶界是否含有粗大MC型碳化物。M₆C和M₂₃C₆构成的链状碳化物使得晶界具有良好塑性,在断口表面形成大量的韧窝形貌。晶粒内部裂纹的产生与滑移带的形成密切相关,延缓滑移带的产生则归因于间隙元素、替代元素以及γ′强化析出相对位错的钉扎效应。注意到500℃环境下拉伸过程发生了再结晶现象,在粗大晶粒附近形成细小晶粒,并且伴随着少量碳化物,同时沿晶断裂现象明显减弱。然而,室温和300℃环境下的断口特征表现为穿晶和沿晶混合断裂模式,并未发生再结晶现象。     

回火温度对高碳钢断裂韧性的影响

研究了回火温度对高碳钢断裂韧性及其他力学性能的影响。利用紧凑拉伸试样测量其平面应变断裂韧度,扫描电镜(SEM)观察回火后的组织演变规律及断裂韧度试样断口形貌。结果表明:随着回火温度的升高,马氏体逐渐分解消失,从过饱和α固溶体中析出的碳化物数量逐渐增多并发生聚集长大,强度和硬度下降,塑性、断裂韧性和冲击韧性上升。位错强化和固溶强化作用减弱是试验钢强度降低、韧性升高的主要原因。     

回火处理对一种低碳贝氏体钢组织及低温韧性的影响

对一种含硼的低碳贝氏体钢进行了不同工艺的回火处理,并通过室温拉伸、摆锤冲击实验和扫描电镜研究了回火处理对实验钢的晶粒尺寸、晶界比例、贝氏体板条块的演变及强韧性的影响。结果表明,回火处理可使实验钢屈服强度升高,低温韧性显著改善,高温回火后塑性提高。300T实验钢-20℃下断口为韧窝断裂和准解理组成的混合型断裂,而500T和650T实验钢断口为韧窝断裂,600℃出现回火脆性区间,韧性恶化,属混合型断裂。650T钢的低温韧性最优,较高的回火温度促进了小角度晶界的迁移、亚晶合并过程,亚板条块数量减少,大角度晶界的比例、数量提高,晶粒尺寸有效细化,同时单位面积内板条块数目显著增加,有效地钝化了裂纹,提高了低温韧性。     

590MPa级压力容器用TMCP钢组织和性能的研究

通过OM、SEM、力学检测等方法研究了TMCP加回火型590MPa级压力容器用钢的组织形貌和性能.结果表明,试验钢的力学性能满足屈服强度ReL不小于470MPa,抗拉强度Rm不小于590MPa,伸长率A不小于17%,-20℃冲击功Akv不小于60J的设计要求,且具有良好的强韧性匹配.在TMCP状态下,试验钢组织为铁素体加贝氏体加少量马氏体,断口呈解理特征,回火后组织为铁素体加回火索氏体,断口呈韧窝特征,韧窝中夹杂物主要为Al2O3+MnS的复合夹杂物.随着回火温度的提高,试样断口韧窝变得大而深,分布更均匀,塑韧性得到明显改善,合理的回火温度为620～650℃.     

回火处理对一种低碳贝氏体钢组织及低温韧性的影响

对一种含硼的低碳贝氏体钢进行了不同工艺的回火处理,并通过室温拉伸、摆锤冲击实验和扫描电镜研究了回火处理对实验钢的晶粒尺寸、晶界比例、贝氏体板条块的演变及强韧性的影响。结果表明,回火处理可使实验钢屈服强度升高,低温韧性显著改善,高温回火后塑性提高。300T实验钢-20℃下断口为韧窝断裂和准解理组成的混合型断裂,而500T和650T实验钢断口为韧窝断裂,600℃出现回火脆性区间,韧性恶化,属混合型断裂。650T钢的低温韧性最优,较高的回火温度促进了小角度晶界的迁移、亚晶合并过程,亚板条块数量减少,大角度晶界的比例、数量提高,晶粒尺寸有效细化,同时单位面积内板条块数目显著增加,有效地钝化了裂纹,提高了低温韧性。     

M50NiL轴承钢淬回火组织特征及拉压疲劳裂纹的萌生

摘要：通过拉压疲劳试验及微观组织观察研究了M50NiL轴承钢淬回火组织特征及对疲劳裂纹萌生的影响作用。结果表明,试验钢的组织主要为板条马氏体,少量δ-铁素体及M2C、MC碳化物;扫描电镜观察发现1070℃淬回火试样δ-铁素体及临近的聚集球状M2C碳化物,δ-铁素体位于晶界处,尺寸主要为4~8μm,钢中碳化物尺寸最大为2.66μm;1100℃淬回火试样δ-铁素体相界存在大量片状的M2C碳化物,尺寸在8μm以上的δ-铁素体数量增加,最大为17.51μm;1070℃淬回火试样的疲劳极限为713MPa,主要起裂源为Al2O3、Al2O3-CaO夹杂物,循环次数随夹杂物尺寸的增大而降低,且Al2O3-CaO夹杂更易引起试样的疲劳断裂;1100℃淬回火试样的疲劳极限为707MPa,主要起裂源为δ 铁素体组织缺陷,起裂源于8μm以上δ-铁素体的相界处,疲劳寿命受应力及δ-铁素体尺寸影响。     

加工方式对铪棒组织性能及断口形貌的影响

实验采用热轧和热轧加冷旋锻两种加工方式分别将铪棒加工至Φ13.3mm,并将两种状态的试样在740℃下保温1小时进行真空退火处理,对比研究了两种加工方式下铪棒显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能、断口形貌。结果表明,在相同加工率的条件下,未退火状态下的热轧加冷旋锻样品的室温及高温抗拉强度、屈服强度明显大于热轧样品,断口韧窝比热轧态尺寸大、密度小,两种状态经过740℃真空退火后,热轧加冷旋锻态的室温及高温抗拉强度、屈服强度略高,屈强比明显大于热轧态,断口韧窝大小、密度接近。因此,对铪棒增加一定程度的冷加工量,有利于后期得到更优异的拉伸性能。     

热等静压铁钴镍基高温合金的显微组织和力学性能

以气雾化（gas atomization,GA）粉末为原料,采用热等静压（hot isostatic pressing,HIP）致密化烧结工艺制备Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2铁钴镍基高温合金,研究热等静压温度对致密化Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2粉末高温合金金相组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:热等静压技术制备的高温合金致密化程度很高,烧结体由（Fe,Ni）固溶体相和弥散分布的M6C碳化物强化相组成;热等静压温度为950~1050 ℃时,烧结体的密度、力学性能随着热等静压烧结温度的提高而提高;当热等静压温度达到1100 ℃时,致密化烧结体晶粒组织明显长大,其力学拉伸性能降低;致密化烧结体的室温拉伸断口以穿晶断裂为主,局部区域晶粒被拉伸开裂,650 ℃高温断口为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形貌,基体相存在沿应力方向被拉长的韧窝。     

高温与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承钢微观组织演变

 对热处理态的高温Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承试验钢在500℃下进行不同应力的持久试验,采用内插法得到500℃,500h的断裂强度为1022MPa;借助金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等仪器观察试验钢持久试验前后的微观组织变化。结果表明：500℃条件下,随着加载持久应力由1150MPa降低至950MPa,试验钢断裂时间由96.4h延长至845.8h,基体中碳化物平均尺寸由0.3μm长大到0.5μm以上,所占面积分数由1.65%上升至3.85%;随着持久应力的降低及断裂时间的延长,马氏体板条束发生剪切变形—碎化—重新排列的变形过程,位错密度呈下降趋势;持久断裂前后,试验钢基体中析出相均为M6C型碳化物。     

2 200 MPa级二次硬化型超高强度钢析出相及力学性能

 采用SEM、TEM、HRTEM、物理化学相分析法研究了回火温度对Fe-Co-Ni-Cr-Mo-W系2 200 MPa级二次硬化型超高强度钢的析出相及力学性能的影响。结果表明,试验钢在回火过程中具有明显二次硬化现象;抗拉强度、屈服强度在490、530 ℃达到峰值,峰值强度分别为2 243、1 859 MPa;试验钢在510 ℃具有较好的综合力学性能,抗拉强度为2 185 MPa,屈服强度为1 859 MPa,冲击功为35 J;在400～440 ℃回火时,马氏体板条内和板条界处析出大量粗大的层片状渗碳体;回火温度高于470 ℃时,板条内析出大量均匀弥散分布的细小M2C碳化物及少量的laves相Fe2W,这是产生二次硬化现象的原因;随着回火温度的升高,M2C型碳化物中的钼、钨元素质量分数增加,铁、铬质量分数降低。     

回火温度对热轧双相钢组织和力学性能影响研究

研究了100~300℃回火对0.054C-1.18Si-1.16Mn-0.49Cr成分热轧双相钢DP600的显微组织和力学性能的影响。结果表明:回火温度主要影响热轧双相钢中铁素体位错密度和马氏体微观结构;随着回火温度的增加,热轧双相钢中铁素体可动位错密度降低,马氏体部分发生分解,析出碳化物;回火温度对抗拉强度影响不大,对屈服强度和屈强比的影响显著,175℃以上回火,热轧双相钢屈服强度显著提高,并出现屈服平台,150℃以下回火热轧双相钢屈服强度增加不明显,不出现屈服现象。     

淬火及回火处理对新型槽帮钢30MnSiCrMo组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸冲击试验机及布氏硬度计等研究了新型槽帮钢30MnSiCrMo经900～920℃30 min淬火,350～550℃2h回火的组织性能变化。结果表明,350～550℃不同回火过程中,试验钢出现马氏体分解、碳化物转变、聚集长大及α相回复再结晶等转变,室温组织由回火马氏体向回火屈氏体和回火索氏体过渡。随着回火温度的上升,基体固溶强化与碳化物析出强化减弱,试验钢的强度与硬度连续降低,而塑性与韧性不断提高,试验钢在900和920℃30 min水淬后450～520℃2 h回火时获得良好的强韧性匹配,即抗拉强度1159～1008 MPa,屈服强度1107～944 MPa,断后伸长率11.8%～15.0%,室温硬度336～293HBW,V型缺口冲击吸收功45.5～67.5 J,能够满足中部槽材料的强韧性要求。     

加热温度对600 MPa级高强钢筋组织及性能的影响

 为了推进高强钢筋工业应用,以Nb-V复合微合金化600 MPa级高强钢筋为研究对象,采用高温激光共聚焦显微镜研究了加热温度对晶粒长大规律的影响,并进行了工业试制。结果表明,随着加热温度升高、保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸增大;加热温度从1 180提高至1 270 ℃,保温60 min,奥氏体平均晶粒尺寸从58.7提高至85.1 μm。工业试制中,加热温度由1 200提高至1 270 ℃,珠光体比例增加,珠光体团尺寸增大,屈服强度和抗拉强度升高,伸长率下降,拉伸断口形貌由韧性断裂转变为准解理脆性断裂;当加热温度为1 200~1 250 ℃时,屈服强度为640~659 MPa,抗拉强度为823~846 MPa,强屈比为1.28~1.30,断后伸长率为16.6%~19.2%,最大力伸长率为10.6%~13.0%。     

Investigation on microstructure and properties of a combined precipitation hardening ultrahigh strength steel

The microstructure and properties of a combined precipitation hardening ultrahigh strength steel with nano-sized carbides and intermetallics were studied systematically.The results show that after tempering at 300℃lots ofε-carbides are precipitated in the martensite,the strength rises and the toughness falls slightly.After tempering at 430℃,much coarser cementite lamina are precipitated in martensitic laths,which causes the impact toughness falls to the minimum value.With temperature further increasing the cementites are dissolved and M₂C carbides,β-NiAl intermetallics and reverse austenite begin to precipitate.The tensile strength and yield strength achieve the peak value at 470℃,490℃respectively.The tested steel achieve a tensile strength of 2 120 MPa,a yield strength of 1 950 MPa and impact energy of 54 J/cm² after optimum tempering at 510℃.When tempering temperature is above 530℃the M₂C carbides and reverse austenite is coarsening.After tempering at 560℃the reverse austenite reaches the maximum volume fraction in present work.     

Effect of quenching process on microstructure and properties of DZ2 steel for high speed train axle

The effect of quenching process on the microstructure and properties of DZ2 steel used for high speed train axles is revealed by means of OM, SEM, EBSD, room temperature tensile test and low temperature impact test. The results show that after twice quenching at 850℃ and tempering at 650℃, the optimum mechanical properties of DZ2 steel were obtained. The tensile strength, yield strength, elongation after fracture and impact energy absorption at -40℃ of DZ2 steel are 874MPa, 773MPa, 24% and 222J, respectively. Moreover, the prior austenite grain, martensite packet and block are the finest, with the size of 14.9, 6.9 and 1.32μm, respectively, which are 14.3, 5.2 and 0.35μm finer than those after quenching at 950℃ and tempering at 650℃, respectively. And it is found that finer prior austenite grain boundaries, packet boundaries and block boundaries can effectively inhibit the crack propagation and improve the low temperature toughness, resulting in the ductile brittle transition temperature of DZ2 steel significantly reduced from -103℃ to -136℃.     

淬火工艺对高速列车车轴用DZ2钢组织性能的影响

摘要：采用OM、SEM、EBSD、室温拉伸试验和低温冲击试验,揭示了淬火工艺对高速列车车轴用DZ2钢组织和性能的影响。研究结果表明,经850℃两次淬火和650℃回火后,DZ2钢获得了最佳的力学性能。抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和-40℃冲击吸收能量分别为874MPa、773MPa、24%和222J。该工艺条件下原始奥氏体晶粒、马氏体板条束和板条块最为细小,其尺寸分别为14.9、6.9和1.32μm,较经950℃淬火和650℃回火后的分别细化了14.3、5.2和0.35μm,可有效抑制裂纹的扩展,提高低温韧性,韧脆转变温度由-103℃显著降低至-136℃。     

回火温度对30Cr15Mo1N微观组织和力学性能影响

 为探索高氮马氏体钢在回火过程中组织性能演变，对30Cr15Mo1N高氮钢进行了不同温度下的回火处理，利用OM、XRD、拉伸、冲击、SEM和TEM等方法研究了高氮钢在回火过程中微观组织和力学性能的变化规律。结果表明，30Cr15Mo1N钢经淬火和低温处理后在150～700 ℃回火，随回火温度升高，显微组织中马氏体基体逐渐发生回复与再结晶，组织中马氏体形态逐渐消失，碳氮化物先在马氏体板条边界呈片状或棒状析出，逐渐演变为颗粒状弥散分布，700 ℃时碳氮化物聚集长大、球化。随着回火温度升高，30Cr15Mo1N钢的基体持续软化，析出强化不断增强，导致其在500 ℃以下回火时强度变化较小，抗拉强度保持在2 000 MPa以上；当回火温度大于500 ℃时，强度随回火温度升高而线性下降。随着回火温度升高，30Cr15Mo1N钢的U型缺口冲击吸收功先基本保持不变再持续升高，在700 ℃回火后冲击韧性达到45 J/cm2。不同回火温度下冲击性能的变化与其强度、塑性变化密切相关，冲击韧性好坏主要由塑性大小决定。     

冷作模具钢奥氏体化过程的碳化物溶解情况

 采用OM、SEM并结合Thermo-calc计算和Image-proplus 6.0分析,研究了不同奥氏体化温度对冷作模具D2(Cr12Mo1V1)和DC53(Cr8Mo2SiV)钢碳化物溶解情况的影响。结果表明：在950℃以后,两种钢中的碳化物的体积分数相差10%左右,D2钢的碳化物类型主要为M7C3型,DC53钢的碳化物在低于1000℃时主要为M23C6型,高于1000℃时为M7C3型。高于1200℃时,DC53钢碳化物基本溶解,而D2钢在1300℃高温时还有少量的碳化物。平均粒径为0.2~0.4μm的碳化物数量最多,在0.6~1.2μm粒径区间的碳化物数量随温度的增高而递减。随着奥氏体化温度的升高,未溶碳化物的面积分数逐渐减少,并得到了未溶碳化物体积分数、面积分数随加热温度变化的拟合方程。