15Cr2Ni3MoW钢管穿孔顶头氧化膜制备工艺的研究

研究了15Cr2Ni3 MoW合金穿孔顶头在900～1000℃、3～12h、氧气气氛中氧化膜的生成行为.用OM、XRD、SEM 、HV分析研究氧化膜的微观组织形貌、相组成及显微硬度的变化,并对氧化膜生成机理进行探讨.结果表明:在氧气气氛中合金生成内外两层氧化膜,外层氧化膜主要为Fe2O3和Fe3O4,内层氧化膜主要为(Fe、Cr)3O4;随氧化时间延长和氧化温度升高,氧化膜厚度不断增加,但内层与外层氧化膜之间的结合力以及内层氧化膜与顶头基体之间]的结合力,不随氧化膜厚度的增加而增大,当氧化时间和温度超过个某个范围后,所生成氧化膜间的结合力反而降低.     

15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头的失效分析及改进

介绍了15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头在穿制27SiMn钢时发生的主要失效形式。对比了成品顶头和失效顶头的金相组织和显微硬度;利用Gleeble-1500型热模拟机对比了27SiMn钢和20钢在穿制温度下的变形抗力;通过扫描电镜和能谱分析研究了成品顶头表面氧化膜。结果表明:27SiMn钢在穿制温度下变形抗力大,钢中Si含量高,顶头工作温度高,顶头表面氧化膜组织疏松以及在顶头表面氧化膜下面存在一层粗大的铁素体软区,是造成顶头失效的主要原因。提出了提高穿孔顶头使用寿命的措施。     

20CrNi3MoW穿孔顶头组织分析

对20CrNi3MoW钢穿孔顶头的显微组织和硬度变化进行了研究.结果表明,顶头原始组织为粒状贝氏体组织,同时夹杂部分隐针马氏体和残余奥氏体;经正火处理后顶头组织改善,性能提升.顶头表面氧化膜应均匀、致密,因此应合理控制氧化条件,得到尽可能多的FeO层.最后结合生产实际提出了改进措施.     

回火温度对15Cr2Ni3MoW钢组织与力学性能的影响

观察了15Cr2Ni3MoW钢在200～600℃区间回火处理后的力学性能和组织变化。结果表明,该钢经350℃回火后出现大量稳定化的M/A岛,在500～550℃回火后M/A岛大量分解,析出的碳化物沿晶界连续分布,出现了回火脆性。试验获得的最佳回火工艺为:350℃回火3h后空冷,该工艺可使15Cr2Ni3MoW钢的屈服强度提高37%,冲击韧性提高50%。     

20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜断裂行为的数值研究

基于试验数据,利用扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)和内聚力模型(cohesive zone model,CZM),对20Cr2Ni3钢顶头表面氧化膜的断裂行为进行了数值分析,研究了氧化膜受力方向和孔洞对裂纹生长行为的影响。结果表明：氧化膜受力方向影响裂纹扩展路径,外层氧化膜裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I随着θ角(受力方向与氧化膜的夹角)的增大而减小,当θ角增大到90°时裂纹停止生长;外层氧化膜上孔洞使得裂纹尖端的J积分和应力强度因子K_I减小。同时,孔洞的存在使得外力传递到内层氧化膜时产生应力集中和偏移,导致内层裂纹受力不均,减小了受力方向对内层裂纹生长的影响。     

3Cr2W8V钢穿孔顶头表面开裂的原因分析

3Cr2W8V钢经过锻造、机加工、热处理等工序制作成穿孔顶头,部分顶头在使用前出现了表面裂纹。通过对裂纹的宏观形貌、微观形貌的分析,发现穿孔顶头用原材料在冶炼过程中生成的局域性的共晶碳化物偏聚,在顶头锻造过程中随着变形量的增大而导致了表面裂纹的产生。指出使用3Cr2W8V钢制作穿孔顶头应合理控制碳化物的不均匀度并充分锻造。     

热处理工艺对Cr15Ni2MnMoCuNbRE铸钢组织及性能的影响

采用扫描电镜、力学性能试验机和腐蚀磨损试验机研究了热处理工艺对Cr15Ni2MnMoCuNbRE铸钢组织、力学性能和耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明,试验钢经860 ℃处理后的组织为奥氏体+晶界网状碳化物,热处理加热温度升高,试验钢的组织和性能均得到不同程度的改善。当加热温度从860 ℃升至1000 ℃后,试验钢组织中晶界碳化物减少,形态改善,碳化物由晶界网状转变为细棒状,力学性能和耐腐蚀磨损性能显著提高。与加热温度860 ℃处理的试验钢相比,加热温度为1000 ℃处理的试验钢,其硬度和冲击吸收能量分别提高了5.9%和49.8%,达到了57.5 HRC和35.5 J,耐腐蚀磨损性能提高了1.88倍。     

淬火温度对25Cr2Ni3Mo垫片组织和性能的影响

本文研究了淬火温度对25Cr2Ni3Mo钢垫片显微组织和力学性能的影响。测试了不同淬火温度下25Cr2Ni3Mo钢垫片试样的常温拉伸性能和-115℃低温冲击吸收能量值;应用金相显微镜、扫描电子显微镜等进行了金相显微组织和扫描电镜高倍组织的观测、冲击断口形貌分析。依据测试和分析结果确定了25Cr2Ni3Mo钢的最佳淬火温度范围,满足25Cr2Ni3Mo钢垫片的高力学性能要求。     

时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响

采用相分析、SEM、万能拉伸试验机等手段,研究了不同时效温度对0Cr15Ni70Ti3AlNb合金组织和性能的影响。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金在不同的时效温度下析出相有MC相、M23C6相和γ′相。MC和M23C6碳化物在650、670、690℃时的含量基本保持不变。随着时效温度的升高,γ′相的含量和尺寸不断增加。时效温度从650℃升高到720℃,γ′相质量分数由4.971%增加至10.744%,γ′相晶粒尺寸由11.0 nm增大到38.8 nm。在650℃保温14 h后,基体内部析出细小的球状γ′相,当时效温度为750℃时,合金内部出现链状的γ′相,当时效温度为810和840℃时,合金中存在方形的γ′相。随着时效温度的升高,合金室温抗拉强度和屈服强度呈现先增高后减小的趋势,当时效温度高于750℃后,室温抗拉强度和屈服强度均迅速下降,时效温度为720℃时,合金的冲击韧性值最小。     

稀土元素在自动轧管机顶头材料2Cr17Ni2Mo钢中的应用

分析了造成自动轧管机顶头失效的主要原因,采取了如下对策:在2Cr17Ni2Mo钢顶头材料中添加适量稀土元素,通过合适的热处理提高自动轧管机顶头的使用寿命.结果表明,在2Cr17Ni2Mo钢中添加0.08%的稀土元素,并经1080℃加热、保温、空冷处理后,所生产的顶头在轧制钢管时吨钢消耗量明显降低,其中φ219 mm顶头吨钢消耗降低了1.466 kg/t,φ325 mm顶头吨钢消耗降低了1.648 kg/t.     

0Cr15Ni70Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,模拟计算了0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的平衡析出相和凝固过程。结果表明:0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的平衡析出相主要包括γ、γ′、MC、M23C6;合金凝固过程中Ti和Nb属于正偏析,Cr、Fe、Si等属于负偏析。Al和Ti是影响0Cr15Ni70Ti3AlNb合金中γ′相析出温度和最大析出含量的主要因素。MC相的析出温度和最大析出含量主要由C元素决定。M23C6相的析出温度主要由Cr元素决定,M23C6相的析出量主要由C元素控制。0Cr15Ni70Ti3AlNb优化合金成分(质量分数)为C(0.03%~0.05%)-Al(0.7%~0.9%)-Ti(2%~2.25%)-Nb(0.75%~0.95%)-Cr(13.5%~15.5%)。研究结果可为合金的成分设计和热处理工艺制定提供理论指导。     

20Cr2Ni4钢正火新工艺的研究

通过20Cr2Ni4钢锻件的金相组织进行分析，制定了20Cr2Ni4钢锻件正火新工艺试验方案；通过反复试验，终于取得了成功。该新工艺达到了客户所需的硬度180—227HB，机加工性能好。现已按该新工艺批量生产，并获得了国家专利局发明专利的授权。     

2Cr13Ni2不锈钢零件的失效机制分析

采用金相检验、扫描电镜和能谱分析技术研究了2Cr13Ni2不锈钢螺母的开裂失效机制.结果表明,开裂螺母的组织粗大,晶界处的碳化物和硫化物引起了晶间腐蚀,裂纹萌生于粗晶间腐蚀部位,导致该螺母发生沿晶脆性断裂.     

时效温度对2Cr16Ni2MoN钢组织与性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察及力学性能的测试,研究了时效温度对2Cr16Ni2MoN钢组织与性能的影响.结果表明,2Cr16Ni2MoN钢时效硬化的主要原因是在板条马氏体上析出与基体共格的(Cr,Fe,Mo)2C碳化物,该钢在560℃时效时可以获得较高的强度与冲击韧度.     

用3Cr3Mo3W2V钢制作钢管热冲孔凸模的试验

用3Cr3Mo3W2V钢代替3Cr2W8V钢制作钢管热冲孔凸模,凸模采用双重淬火和表面硫氮共渗处理工艺,冲孔时将凸模冷却方式由强制水冷却改用PF冷却介质冷却,可使凸模寿命提高2～3倍。