30CrMnSiNi2A钢的不完全马氏体淬火工艺

通过一系列热处理工艺试验和力学性能测试,以及显微组织分析和断口扫描分析,研究了30CrMnSiNi2A钢不完全马氏体淬火所得组织与力学性能的关系。试验结果表明:通过900℃×60 min→油冷30～45 s→270～340℃×30 min→油冷至室温→270～340℃×120 min回火工艺的处理,可以使30CrMnSiNi2A钢获得组织细小均匀的板条马氏体加下贝氏体加残留奥氏体。多相复合组织的存在显著提高了该试验钢的强韧性,从而使其得到良好的综合力学性能。     

30CrMnSiNi2A钢螺钉断裂分析

固体火箭发动机燃烧室壳体进行水压爆破试验,未到规定的破坏压强时,喷管固定螺钉即发生断裂。通过断口宏微观观察、金相组织检查、硬度检测、氢含量测定及改进措施验证,确定了螺钉断裂性质和原因。结果表明：螺钉的断裂性质为氢致脆性断裂,断裂原因并非由于氢含量过高,主要是由于螺钉材料的抗拉强度偏高,增大了螺钉的氢脆敏感性。将螺钉的热处理规范由常规热处理改为等温淬火工艺后,螺钉的氢致脆性断裂得到了有效预防。     

30 CrMnSiNi2 A钢离合器轴渗碳淬火工艺

30 CrMnSiNi2 A钢是我国航空工业广泛应用的低合金超高强度钢,该钢在30 CrMnSiA钢的基础上提高了锰和铬的含量,并添加了1．4％～1．8％的镍,使其淬透性得到明显提高,改善了钢的韧性和回火稳定性。该钢适宜制造高强度连接件、轴类零件以及起落架、涡轮喷气发动机压气机中机匣的后段等重要受力结构件［1］。该材料通用热处理工艺为直接淬火加低温回火或等温淬火加低温回火。
　　1离合器轴结构及技术要求
　　离合器轴为起动机中的关键零件,其作用为传递功率,零件表面硬度要求高、耐磨性能要好,因此一般选用渗碳钢进行渗碳处理。为满足我公司某起动机的工作环境、使用寿命等各项指标要求,设计时在选材上参考国外样件,最终选择30CrMnSiNi2A钢。该离合器轴零件结构图如图1所示,要求在直径为矱19．4 mm的圆柱面进行渗碳处理,要求渗层深度为1．80～2．10 mm,表面硬度≥61 HRC,中心硬度为44～49 HRC,渗层金相组织满足HB 5492Ⅲc。     

30CrMnSiNi2A钢真空等温淬火工艺研究

通过对材料进行真空等温淬火和盐浴等温淬火系列对比试验,研究了等温温度对30CrMnSiNi2A钢的表观质量、金相组织和力学性能的影响,获得了30CrMnSiNi2A钢真空等温淬火的工艺参数。     

20CrMnSiNi2A钢淬透性

采用末端淬火法研究了２０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的淬透性及其影响因素。结果表明，钢中加入Ｎｉ元素，适当提高淬火加热温度均能有效地改善２０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的淬透性。     

30CrMnSi钢马氏体亚结构对力学性能的影响

通过3种不同的工艺对30CrMnSi钢进行热处理,获得不同尺度的马氏体多层次组织。结果表明:奥氏体晶粒大小依赖于加热温度,温度越高,奥氏体晶粒越粗大,马氏体束和块的尺寸也随着原奥氏体的粗大而变大,并且马氏体束和块尺寸与奥氏体晶粒尺寸呈较好的线性关系,表明马氏体束和块的尺寸受原奥氏体晶粒尺寸的控制。EBSD分析结果表明,原奥氏体晶粒尺寸决定了马氏体束和块的尺寸,原奥氏体晶粒越粗大,马氏体束和块越大,细小的各结构单元强化了材料,提高了材料的塑性。     

加载速率对高强钢40Cr和30CrMnSiNi2A Ⅰ型动态断裂韧性的影响

采用实验-数值方法对40Cr和30CrMnSiNi2A两种高强钢三点弯曲试样在不同加载速率的冲击载荷作用下进行了动态断裂韧性的测试,并对其率相关性进行研究.实验在Hopkinson压杆系统上完成,试样的起裂时间采用应变片法测得.结合有限元三维动态模拟,得到了不同加载速率下试样动态应力强度因子的时间历程并由实测的起裂时间确定材料动态断裂韧性.结果表明,在本工作加载速率范围内(106 MPa·m1/2/s),40Cr钢为解理型断裂,其动态断裂韧性随加载速率增加的变化趋势不明显;而30CrMnSiNi2A钢则在较大程度上表现为延性断裂的特征,其动态断裂韧性随加载速率的增加呈明显上升趋势.并对上述结果进行了宏观和微观机理分析.     

温度循环对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响

运用LRP500自控式温度循环疲劳仪研究了30CrMnSiNi2A超高强度钢在不同循环次数、不同温度区间处理后的屈服强度、抗拉强度等参数的变化规律。通过实验测试、理论计算和有限元仿真相结合的方法,研究了温度循环处理对30CrMnSiNi2A钢力学性能的影响。结果表明：温度循环处理会降低30CrMnSiNi2A钢的屈服强度和抗拉强度,且温度循环区间越高、循环次数越多,材料力学性能下降越明显。基于实验数据,给出了考虑温度区间和循环次数下30CrMnSiNi2A钢的修正本构模型和有限元数值仿真结果。结果表明：保持循环次数为100次,温度区间在上限超过100℃后,温度每增加20℃,抗拉强度衰减0.65%,屈服强度衰减1.67%;保持温度区间为10～80℃,循环次数在600次以上时,循环次数每增加100次,抗拉强度衰减0.95%,屈服强度衰减1.94%。     

30CrMnSiNi2A钢零件感应加热局部回火工艺

对30CrMnSiNi2A钢零件进行感应加热局部回火试验,参照铅浴局部回火工艺的相关技术要求,对感应加热热处理的设备、工艺等进行摸索,获得了符合生产要求的感应加热局部回火工艺。试件感应加热局部回火后的疲劳性能和对缺口敏感性的降低都较铅浴局部回火要好。     

热处理对30CrMnSiNi2A钢组织与动态性能的影响

从30CrMnSiNi2A钢弹体取六块材料进行不同热处理,对热处理后的材料进行了金相分析,讨论了热处理对其组织的影响。从中选取三组材料,利用SHPB动态测试装置,对三组材料进行了高应变率动态冲击实验。结果表明,不同热处理后的钢屈服强度均随应变率增加而增高,同一应变率下,第一组试样屈服强度值最低,其余两组随回火温度降低屈服强度增高,通过对冲击后的断裂试样进行微观组织观察,得出860℃淬火600℃回火的材料综合性能最佳。     

30CrMnSiNi2A钢螺纹零件局部感应回火工艺

对30CrMnSiNi2A钢螺纹试验件进行了局部感应回火工艺研究,对比研究了不同预处理(等温淬火+低温回火和真空油淬+低温回火)和不同感应回火工艺(单段式加热、两段式加热、两段式加热+移动补温)对工件回火后硬度分布的影响。结果表明,等温淬火+低温回火和真空油淬+低温回火后试验件的硬度和显微组织差别不大。由于集肤效应和端部效应,单段式感应加热会使试验件内部产生较大的径向和轴向硬度梯度,而两段式加热法可通过增设一段均温时间以消除集肤效应所造成的径向硬度梯度,通过感应器移动补温可消除端部效应所导致的轴向硬度梯度。两段式加热+移动补温的感应回火工艺可使试验件螺纹端头的硬度达到要求,并获得均匀的硬度分布。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。     

30CrMnSiNi2A钢焊接接头热处理后的组织与性能

研究了30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头热处理后的组织和性能。试验结果表明，该钢电子束焊接接头焊缝为典型的粗大针状马氏体加残余奥氏体组织，HAZ（热影响区）为中温组织，经过900℃油淬加低温回火处理后，焊缝和热影响区组织转变为回火马氏体和残余奥氏体。焊态下，由于母材的强度较低，此种电子束焊接接头的拉伸试验断裂部位均在母材；经过上述热处理，母材的强度有了大幅度的提高，焊缝的强度虽然稍有降低，但伸长率提高了将近1倍，获得了良好的综合力学性能。但上述热处理后，焊缝和热影响区的冲击韧度和断裂韧度值较低，这主要是因为中碳马氏体中含碳量略高造成的。焊缝由于组织细小且均匀，与热影响区相比，具有相对较高的断裂韧度。     

30CrMnSiNi2A高强钢的淬火畸变预测与工艺优化

30CrMnSiNi2A高强钢零件淬火畸变是热处理工艺控制中的一个难点。本文立足于有限元技术,构建了适用于30CrMnSiNi2A钢淬火过程的计算模型,实现了30CrMnSiNi2A钢零件淬火过程温度,组织及应力应变的正确预测。基于相应软件对某型火箭助推器轴承支座零件的淬火工艺进行了优化设计,结合实物试验的结果,验证了计算模型的有效性,解决了实际零件淬火畸变的超差问题,凸显了数值模拟技术对热处理工艺优化的重要指导作用。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条，应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性，分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响，测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明：采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性；预热温度增加，抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材，对试验温度不敏感，断口为韧性断口；焊接接头拉伸试样断裂于焊缝，强度远低于母材。     

表面加工对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

对 30CrMnSiNi2A钢采用粗磨削、精磨削、振动光饰、振动强化和喷丸强化等不同的表面加工方式获得了不同的表面状态 ,研究了不同表面加工条件下的表面粗糙度、表面残余应力对其疲劳性能的影响。结果表明 ,30CrMnSiNi2A钢的疲劳性能对表面状态敏感 ,其中喷丸强化可使疲劳寿命在相同的应力 (90 0MPa)条件下由粗磨削的 3 16× 10 3循环周次提高到 3 31× 10 5循环周次     

壳体用钢30CrMnSiNi2A的强韧化热处理研究

针对壳体用低合金超高强度钢30CrMnSiNi2A，通过贝氏体区短时间等温淬火得到马氏体＋贝氏体＋少量残余奥氏体的复合组织，使强度和韧性得到良好配合。实验考察了等温时间的变化对钢力学性能的影响，得出较优的等温时间范围。     

超声波冲击对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

借助金相显微镜、X射线衍射仪对超声波冲击加工与传统抛光后试样表层组织性能进行对比分析,研究超声波冲击加工对30CrMnSiNi2A疲劳寿命的影响。结果表明,经超声冲击后,试样表层组织变得更加细密从而阻止裂纹在表面萌生,形成更高的残余压应力减缓了裂纹扩展速率,使得1200 MPa下30CrMnSiNi2A钢试样的疲劳寿命较传统抛光下的试样增加了23.5％。