改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性的合金化研究

借助于传统的末端淬火试验方法研究了添加Mo、Mo+B和Mo+Ni对改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性的有效性。结果表明,中碳Cr-Mn-Si钢及分别添加Mo、Mo+B和Mo+Ni时形成粒状贝氏体相变倾向较大,端淬试样空冷端即形成粒状贝氏体,因此端淬曲线上无法得到符合SAE J406标准的理想临界直径(D_I)等淬透性定量信息。然而,端淬曲线的硬度与微观组织对应关系证明添加Mo、Mo+B和Mo+Ni均可降低粒状贝氏体相变倾向,增大马氏体形成能力,从而改善淬透性。虽然添加Mo+B时抑制粒状贝氏体相变、改善淬透性的效果明显,但易受钢中的冶炼残留Al和N的影响,而添加Mo+Ni复合改善淬透性的作用更具优势,且不受钢中的冶炼残留Al和N的影响,因此添加Mo+Ni成为改善中碳Cr-Mn-Si钢淬透性优选的合金化方向。     

SAE8620H齿轮钢的淬透性及其预测模型

利用理想临界直径、非线性方程和硬度分布函数等方法,对SAE8620H齿轮钢的淬透性进行了计算,并与实测结果进行了对比分析。结果发现,试验钢淬透性较低,距淬火端3～9mm范围内硬度变化达到3 HRC/mm。采用理想临界直径预测模型和非线性方程预测模型计算J9和J15点硬度与实测结果偏差不到2 HRC,但J5点硬度偏差超过2 HRC;采用硬度分布函数预测模型计算J9和J15点硬度误差分别达到6.1 HRC和3.8 HRC,经修正后的硬度分布函数预测模型在J5、J9和J15点硬度预测误差均小于2 HRC,可用于SAE8620H齿轮钢淬透性预测。     

双液淬火对9Cr2Mo钢辊皮组织与硬度的影响

探讨了双液淬火冷却工艺对9Cr2Mo钢辊皮表面组织、硬度的影响,得到了最佳双液淬火冷却工艺。结果表明,单液水冷淬火后表面组织为粗大的回火马氏体,水油双液淬火后回火马氏体晶粒明显细化,并且形成了少量的贝氏体和残留奥氏体。双液淬火处理后,辊皮外表面硬度分布为中部硬度高,边部硬度低,使辊皮的使用寿命得到了明显提高。ø750 mm的9Cr2Mo钢辊皮水油双液淬火最佳冷却工艺为入水前炉外预冷时间300 s,水冷-油冷之间预冷时间控制在60~180 s。     

不同碳含量对中碳低合金钢分级等温淬火组织与性能的影响

以Si、Mn合金钢为对象,研究了不同含碳量对中碳低合金钢分级等温淬火组织和性能的影响,分析贝氏体、马氏体含量与实验钢性能的关系。结果表明,增加含碳量,实验钢中下贝氏体含量下降,马氏体含量增加,实验钢硬度增加,冲击韧度降低;在中碳低合金钢中降低下贝氏体含量或增加马氏体含量可以提高材料硬度,但会引起其冲击韧度的下降。当碳含量在0.48%~0.50%时(下贝氏体含量为30%~40%、马氏体含量为40%~50%),贝/马复相组织强韧性匹配较好,材料具有优异的综合力学性能。     

低碳Mn系水淬贝氏体钢的组织和力学性能

研究了第二代Mn系空冷贝氏体钢合金体系,即低碳Mn系水淬贝氏体钢,为高强结构钢调质钢开辟了一条新途径,给出了试验钢在水淬工艺下的组织和力学性能.结果表明:随着冷却速度的加快,试验钢中将依次出现粒状贝氏体/仿晶界铁素体,粒状贝氏体,粒状贝氏体/马氏体组织,马氏体组织;与传统淬火钢27SiMn相比,试验钢具有突出优良的淬透性,韧性,切削性能,可以水冷,不需要油冷;直径300 mm的圆柱淬火后可得到粒状贝氏体组织,试验钢经中低温回火后,屈服强度大幅上升,抗拉强度变化不大;在300℃回火后具有最高的屈服强度,1/2半径处,σh～900 MPa,σ0.2～630 MPa,AKU(-20℃)～60 J,屈强比约为0.7;试验钢经高温回火后,将析出粒状碳化物,冲击韧度大幅上升,AKU5～65 J.     

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为ø40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。     

30Cr2Ni4MoV钢低压转子淬火过程组织演变数值模拟及实验研究

利用数值模拟方法,对直径1890mm的30Cr2Ni4MoV高纯净钢核电低压转子淬火过程和组织分布进行了分析。选取典型点,采用模拟热处理炉对典型点连续冷却得到淬火组织,并与模拟组织进行对比,验证数值模拟分析的准确性。结果表明,淬火模拟组织基本为贝氏体,靠近表面存在厚度约125mm的贝氏体与马氏体混合组织。淬火实际组织距中心900mm处为贝氏体+50%马氏体,从心部到700mm范围以贝氏体为主。     

回火温度对Q890高强钢组织和性能的影响

研究了回火温度对经一定温度淬火后的Q890高强度钢组织和力学性能的影响。结果表明,从920℃淬火并于200～700℃回火时,随着回火温度的升高,Q890钢的淬火马氏体逐渐转变为回火马氏体、回火托氏体及回火索氏体,硬度总体呈下降趋势;600℃回火后,Q890钢的组织主要为回火托氏体,硬度为35HRC。此外,经从920℃淬火和600℃回火的5～25mm厚Q890钢板的屈服强度均大于900MPa,-40℃的冲击韧度均大于45J。     

70Si2MnV钢球淬火过程的有限元模拟

基于传热学和相变学原理,借助ANSYS热模拟软件建立70Si2MnV轧制钢球在淬火过程中的传热过程有限元数学模型,获得钢球内部温度场随时间的变化情况,结合CCT曲线预测淬火过程的相变过程,并通过显微组织及硬度表征对模拟结果进行验证。结果表明,淬火钢球表面及距表面20 mm处冷却速度较快,能够获得全马氏体组织;距离表面40 mm处冷却速度下降,淬火过程中产生少量贝氏体组织;心部冷却速度小于临界冷速,存在珠光体及贝氏体组织,但马氏体含量仍保持在80%左右,表明试验钢具有良好的淬透性,能保证直径ø120 mm的钢球完全淬透。     

新型C级大规格矿用圆环链用钢的连续冷却转变及淬透性研究

用膨胀法结合金相观察测定了新型C级大规格矿用圆环链用钢的连续冷却转变动力学曲线,并采用末端淬火法测定了该钢的淬透性曲线.结果表明,该钢获得全部马氏体的临界冷却速度为20℃/s,在20～5℃/s内获得马氏体和贝氏体混合组织,2.0～0.05℃/s获得铁素体和粒状贝氏体的混合组织.在很宽的冷却速度范围不出现珠光体.贝氏体形态与冷却速度有关.通过CCT曲线和淬透性曲线分析预测心部得到马氏体组织的圆钢棒最大直径为35mm.     

锻造斗齿的热处理工艺及组织性能

以锻造斗齿成品及斗齿用30CrMnSi钢亚温淬火工艺为研究对象,对斗齿成品不同部位的洛氏硬度及显微组织进行了分析;对30CrMnSi钢经不同模拟锻造余热淬火工艺处理后的组织和性能进行了对比研究。结果表明:斗齿成品表面硬度略低于次表层2~3 HRC,齿尖硬度高于齿根硬度5~10 HRC。通过模拟锻造余热分段淬火工艺,30CrMnSi钢在870 ℃水淬时,其冲击韧性最高,为74 J;当淬火温度低于870 ℃时,由于奥氏体化不均匀或较多铁素体的出现会导致冲击韧性降低;当淬火温度高于870 ℃时,由于加热时奥氏体晶粒粗大,淬火后所得马氏体也粗大,冲击韧性降低。建议生产中采用斗齿齿尖、齿根同时入水的整体淬火工艺,以使斗齿整体获得较高的硬度和韧性。     

板条M/B组织对低碳马氏体钢强韧性的影响

采用ANSYS有限元模拟、彩色金相技术并利用背散射电子衍射(EBSD)的方法分析板条M/B混合组织对10CrNi5Mo低碳马氏体钢强韧性的影响。结果表明,特厚板厚度方向各部位冶金质量差别很小。淬火冷却条件下,钢板表面获得单一马氏体组织,1/4部位和心部得到板条M/B混合组织。板条M/B混合组织较单一马氏体组织具有更小的亚结构和更长的大角晶界是造成心部获得优良低温韧性的原因。板条M/B混合组织能显著提高10CrNi5Mo钢的低温韧性,降低韧脆转变温度,但对强度影响不明显。     

一种高强韧性钢的纳米结构及其性能

以Cr—Mn—Si为主,添加其它微量元素和稀土元素,研制了一种新型的中碳低合金耐磨钢。试验结果表明,这种新型的低合金高强韧性耐磨钢,其铸态和锻态试样经淬火回火处理后均可得到回火马氏体及少量贝氏体、残留奥氏体及碳化物组织。铸态淬火回火处理的U型缺口试样的冲击韧度αk=37～55J／cm^2,无缺口试样的冲击韧度αk=210～300J／cm^2,其硬度为53～56HRC;锻后淬火回火处理的u型缺口试样的冲击韧度αk=48～70J／cm^2,其硬度为52～54HRC,抗拉强度叽=1850～2000MPa。采用高分辨电镜,对研制钢的纳米结构原子像进行了观察,确定了贝氏体铁素体亚片条的尺寸。     

连续冷却淬火球墨铸铁的性能研究

研究了连续冷却淬火球墨铸铁的组织与性能。结果表明:采用适当的化学成分,选择合适的淬火介质,可用连续冷却淬火获得奥贝组织的球铁,其硬度达54HRC,冲击韧度为21 J·cm(-2),相对耐磨性为淬火马氏体低合金钢的2.17倍。     

The Effects of Martensite Content on the Mechanical Properties of Quenched and Tempered 0.2%C-Ni-Cr-Mo Steels

Three martensite contents (approximately 35, 50, and 100%) were obtained in a SAE8822 steel by altering the quenching media and section size. Another variation in martensite content (approximately 80 versus 97%) was achieved by quenching a SAE8622 steel in the same section size. The impact toughness and fatigue properties were determined after tempering to various levels of monotonic strength. Toughness and strength-toughness combinations improved with increased as-quenched martensite contents at all levels of as-tempered ultimate tensile strength (UTS). Even at higher levels of yield strength (YS), increased martensite contents produced higher impact energies and lower fracture appearance transition temperatures. The cyclic YS was independent of martensite content (at the same level of UTS), even though the monotonic YS increased with martensite content. When fatigue test results were compared at a tensile strength of 1240 MPa (180 ksi), actual and predicted fatigue lives in the high cycle regime increased with martensite content, but low cycle fatigue resistance was relatively unaffected. Fatigue strength and UTS were directly related, and all the quenched and tempered steels exhibited cyclic softening.     

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。     

真空高压气淬D406A钢的淬透性

研究了不同气淬压力对D406A钢力学性能、淬透性、显微组织的影响。研究表明,随气淬压力增大,D406A钢淬透深度增加,5bar气淬压力下,能淬透ø20mm的D406A钢圆棒,1.5bar气淬条件下,能淬透ø10mm的D406A钢圆棒。气淬试样力学性能均能满足相关标准要求,显微组织为均匀的板条马氏体。