辙叉用高锰钢的加热时效特性

对辙叉用高锰钢进行不同的时效处理,采用金相显微镜、扫描电子显微镜以及X射线衍射仪等方法对其微观组织进行分析。结果表明,在300 ℃即使时效了20 h,高锰钢的组织和性能的变化也是很小的;在350 ℃时效10 h,仅仅发生碳原子的偏聚或者微量的析出,对高锰钢力学性能的影响也是轻微的;在400 ℃时效10 h,针状碳化物析出得很充分,导致高锰钢的严重脆化;当时效温度为600 ℃的时候,仅时效了0.5 h,高锰钢即发生了共析转变,生成珠光体。     

铁路钢轨与辙叉焊接工艺

高碳钢钢轨与高锰钢辙叉的焊接 ,属于异种金属材料的焊接 ,由于二者材料本身的焊接性都较差 ,而且所要求的焊接工艺差异甚大 ,所以给焊接带来很大的难度。本文采用手工电弧焊的方法 ,采用增加过渡层、U形坡口对称焊的方式 ,钢轨侧过渡层金属为Ni-Cr-Mo系材料 ,辙叉侧过渡层与焊缝金属为Mn -Cr -Ni系材料。首先堆焊过渡层 ,而后再将带有过渡层金属的钢轨和辙叉焊接在一起。另外采取了某些特殊焊接工艺措施 ,在高锰钢焊后无碳化物析出方面取得了突破性的进展 ,同时解决了高锰钢焊接时变形及焊接残余应力大的问题 ,成功地进行了钢轨与辙叉标准试件的焊接 ,经检验考核达到或超过了相关标准的技术要求     

GH3230合金M23C6型碳化物的析出行为

研究了固溶态GH3230合金在800~1100 ℃时效不同时间下的碳化物析出行为。结果表明:GH3230合金固溶态组织主要为γ相+初生粒状碳化物M₆C+少量晶界粒状碳化物M₂₃C₆。试验合金在800~1100 ℃短时时效后,晶界和晶内析出的碳化物主要为M₂₃C₆型。其中晶界粒状M₂₃C₆型碳化物有沿着晶内长大的倾向,并逐渐变成胞状碳化物。在同一时效温度下,晶内碳化物析出数量会随着时效时间的增加而增加,此后会逐渐回溶,回溶开始的时间会随着时效温度的提高而逐渐提前。     

Nb-V合金化处理对高锰钢辙叉组织与性能的影响

本文研究了普通高锰钢Mn13的铌和钒合金化及其对组织和性能的影响。结果表明,由于大量非常细小而硬的Nb(C,N)和V(C,N)颗粒沉淀,Nb-V合金化高锰钢辙叉的晶粒比普通Mn13钢辙叉细化了1～2级。与普通ZGMn13辙叉相比,铌和钒合金化高锰钢辙叉的力学性能得到了有效改善,屈服强度、抗拉强度和冲击功分别提高了28%、11%和10%。性能的改善抑制了在使用期间由爆炸硬化引起的心轨水平裂纹的萌生。铌钒合金化高锰钢辙叉的使用寿命由原来的1.44亿吨提高到2.5亿吨以上。     

310S耐热不锈钢高温长期时效过程中的组织演变

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线能谱、显微硬度计和X射线衍射仪研究了310S耐热不锈钢在950 ℃下50~3000 h长时间时效后的显微组织。结果表明,时效后主要析出了碳化物Cr₂₃C₆和σ相两种析出相,时效过程中碳化物Cr₂₃C₆先于σ相析出;随时效时间的延长,碳化物数量先增加然后减少,σ相含量一直在增加。     

钨对高锰钢显微组织和冲击韧性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、力学性能检测等手段,研究合金元素W(0～1.460%)对高锰钢显微组织和冲击韧性的影响.试验结果表明:随着合金元素W的增加,高锰钢的晶粒减小;高锰钢的基体硬度提高;高锰钢中析出少量以W为主要合金元素的碳化物;高锰钢冲击韧性先增后降,当含W量为0.912%时高锰钢的冲击韧性最高,达到329.9J/cm2,此不含W的高锰钢约提高了49%.这是W元素的细晶作用、固溶强化和碳化物析出综合作用的结果.     

激光熔覆技术在高锰钢辙叉生产上的应用

为了提高高锰钢辙叉运行初期的表面硬度和耐磨性,采用在其有害空间附近的心轨和翼轨表面预置纳米碳化物陶瓷复合粉末镀层材料,然后用激光熔覆合金化,基体表面形成厚度约为0.3 mm的超细化、高强韧性、高耐磨的合金化层.使高锰钢辙叉在上道运行初期的磨耗量大幅降低,降低了维修人员对其维护保养的劳动强度,使高锰钢辙叉的通过量大幅提高.     

时效时间对Fe-Al-Mn-C轻量高锰钢组织以及力学性能的影响

文中通过OM、SEM、XRD、小角中子衍射、拉伸等试验方法对不同时效态下的Fe-10Al-15Mn-0.8C-5Ni-1.4Cu轻量高锰钢进行组织和力学性能的研究。Fe-10Al-15Mn-0.8C-5Ni-1.4Cu钢的密度为6.79 g/cm~3。时效处理后,奥氏体晶粒边界出现碳化物,随着保温时间的延长碳化物长大且变得连续。550℃时效2 h后,铁素体内有富铜纳米团簇的析出,导致了铁素体的硬度有所增加,而奥氏体的硬度几乎没有变化。时效后晶界上碳化物的析出使得时效后塑性较差,试样均呈现脆性断裂。     

时效对含Nb低合金高强钢显微组织和力学性能的影响

研究了含Nb低合金高强钢在不同时效工艺下的力学性能和显微组织,并采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)及原位分析方法研究了时效过程中试验钢的位错组态和含Nb碳化物的析出规律。结果表明,与原始态相比,随着时效温度的增加,试验钢的强度增加,塑性和韧性降低。显微组织TEM观察和原位分析结果表明,在200～300℃时效温度范围内,随着时效温度的增加,试验钢中的位错密度大幅降低,时效诱发了含Nb碳化物的大量析出,时效后试验钢的强度增加是NbC析出强化的结果。     

T/P92钢时效组织与性能

采用时效拉伸试验、OM、SEM、TEM对耐热钢T/P92在650 ℃下时效不同时间后的组织与性能进行了分析。结果表明,随着时效时间的延长,力学性能主要呈下降趋势,组织中碳化物析出数量增加、尺寸略长大,碳化物类型主要为M₂₃C₆;马氏体板条的基体组织形貌在长期时效后开始分解。     

高锰钢铁路辙叉内部铸造缺陷对使用性能的影响

高锰钢铁路辙叉是铁路钢轨的关键部件,在使用过程中承受强烈的冲击和摩擦作用,其表面发生龟裂剥落而失效.通过对辙叉断口的电子扫描、内部裂纹和铸造缺陷的光学观察分析表明,高锰钢铁路辙叉表面的龟裂是由组织中存在的铸造缺陷引起的;裂纹在铸造缺陷处萌生,并且沿着这些缺陷密集处和辙叉表层加工硬化产生的滑移带的方向扩展;辙叉内部的铸造缺陷主要是沿晶界析出的非金属夹杂物和缩松.提出了设计合理的冒口、通入惰性气体或能产生这类气体的盐类、采取有效的脱氧工艺等措施,减少高锰钢铁路辙叉中的铸造缺陷,从而延长其使用寿命.     

大型挖掘机铲斗高锰钢焊接工艺的研究

高锰钢在较大的冲击载荷或接触应力作用下,其表层迅速产生加工硬化,生成高密度位错和形变孪晶,产生高耐磨的表面层,内层奥氏体仍保持着良好的韧性。当焊接、切割、碳弧气刨等工序使高锰钢再次加热,极易使碳化物沿晶界析出,从而使其热影响区失去韧性而变脆。本文通过对大型挖掘机铲斗材料和结构的研究,制定出既能保证焊接接头质量又经济的大型挖掘机铲斗的高锰钢焊接工艺。     

高能量冲击接触载荷下高锰钢组织形态与加工硬化机制

滑移和孪生仍然是高能量冲击接触载荷下高锰钢变形的方式;位错,孪晶,微晶和非晶态组织是高锰钢变形的主要组织形态,位错胞是高锰钢在冲击载荷下特有的亚结构;高密度变形条带相互交叉、阻滞或截割,使奥氏体组织严重细化,变为微晶甚至是纳米晶,同时发生严重的点阵畸变,使晶体的自由能升高,晶体变成非晶态,微晶与非晶态的产生是高能量冲击载荷下,高锰钢加工硬化的一个很重要的机制。     

高能量冲击接触载荷下高锰钢磨损机理的研究

位错、孪晶,微晶和非晶态组织是高能冲击接触载荷下高锰钢变形的主要组织形态,高密度变形条带相互交叉,阻滞或截割,使奥氏体组织严重细化为微晶甚至是纳米晶,同时发生严重的点阵畸变,使晶体的自由能升高,晶体变成非晶态;微晶与非晶态的产生是高能量冲击载荷下,高锰钢加工硬化的一种机制,微晶和非晶的产生及其镶嵌分布是高锰钢在高能冲击接触载荷下具有较高综合机械性能,优越耐磨性的一个很重要的原因。     

中高锰钢耐磨堆焊层的自强化机理

针对高锰钢堆焊可焊性差的问题,利用接触疲劳试验分析了Mn元素在Fe-Mn合金中的作用.阐述了中高锰钢耐磨堆焊层的自强化机理.高锰钢的自强化以加工硬化为主,而中锰钢的自强化以应变诱发马氏体相变强化为主.这种特殊的强化机制能够显著提高堆焊层的使用寿命.通过相变热力学分析,对获得中锰钢堆焊层成分的方法进行了设计.利用动载磨料磨损试验验证了中高锰钢的自强化机理.     

城际及高铁轨道用辙叉贝氏体钢的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、冲击试验机以及万能试验机研究了城际及高铁轨道辙叉用贝氏体钢的组织与力学性能。结果表明,试验钢在空冷条件下即可得到贝氏体组织,经XRD分析其组织为无碳化物贝氏体。试验钢的抗拉强度达到1410 MPa,室温冲击吸收能量高达89 J,硬度较高且具有较好的强韧性配比。低温冲击试验结果表明,试验钢可以满足低温环境下城际及高铁轨道辙叉的使用要求。     

两种钢冲击腐蚀磨损性能的对比研究

研究了在酸性铁矿石浆料及2.0J冲击功条件下,高锰钢及新型低碳高合金钢衬板的冲击腐蚀磨损性能和机制.结果表明,在相同试验条件下低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损性能要优于高锰钢的.低碳高合金钢短时间内的冲击腐蚀磨损机制主要为显微切削,随着时间的延长,变为以浅层小块疲劳剥落为主;而高锰钢短时间内的冲击腐蚀磨损机制主要为浅层累积变形疲劳剥落和腐蚀磨损,随着时间的延长变为相对较深层的疲劳剥落和腐蚀磨损.     

厚大高锰钢铸件微裂纹形成机理研究

以高锰钢组合辙叉心轨铸件为研究对象,分析了厚大(厚度大于120mm)高锰钢铸件微观裂纹形成机理。通过金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察,发现微观裂纹沿晶界分布,并且在裂纹周围富集大量的氧化物、碳化物和低熔点磷共晶。铸件凝固过程中的拉应力使得微观裂纹在这些氧化物、碳化物和低熔点磷共晶处萌生。因此,凝固过程中的拉应力及这些夹杂物的存在是厚大高锰钢铸件形成微观裂纹的主要原因。     

Rolling contact fatigue and mechanical properties of titanium carbide film synthesized on bearing steel surface

The effect of plasma immersion ion implantation and deposition (PIII&D) titanium carbide (TiC) film on the rolling contact fatigue (RCF) life of coated on AISI52100 bearing steel surface is studied experimentally. Testing include plan-view optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), friction and wear behaviors, rolling contact fatigue life and nano-indentation measurements. XRD patterns show that titanium carbide phase is formed in the film, and the microhardness of treated samples is higher than that of substrate. Rolling contact fatigue failure tracks were observed using conventional light microscope. Surface wear and adhesive delamination existed. Results indicate that the maximum RCF life of the treated sample prolong by 6.5 times at a Hertzian stress level of 5.1 GPa and 90% confidence level, respectively. Comparison with the substrate, the maximum microhardness of treated specimen is increased by 28.4%. The friction coefficient decreased from 0.95 to 0.15 under identical wear conditions. This remarkable fatigue performance appears to be due to a combination of improved microstructure, adhesion, hardness and surface topography. Therefore, the PIII&D is regarded as one of the promising technologies for improving the RCF life of bearing.     

Fatigue Properties Improvement of Low-Carbon Alloy Axle Steel by Induction Hardening and Shot Peening: A Prospective Comparison

Fatigue fracture is the major threat to the railway axle, which can be avoided or delayed by surface strengthening. In this study, a low-carbon alloy axle steel with two states was treated by surface induction hardening and shot peening, respectively, to reveal the mechanism of fatigue property improvement by microstructure characterization, microhardness measurement, residual stress analysis, roughness measurement, and rotary bending fatigue tests. The results indicate that both quenching and t...