Nb对重载齿轮用20CrNi2Mo钢组织和力学性能的影响

采用光学显微镜及力学性能等检验方法,研究了Nb对重载齿轮用20CrNi2Mo钢热处理后组织和力学性能的影响.结果表明,加Nb后的20CrNi2Mo钢,晶粒明显细化;当奥氏体化温度在900℃以上时,晶粒开始长大,且随奥氏体化温度的提高,晶粒逐渐长大;加Nb后在920℃奥氏体温度下保温10 h,奥氏体晶粒没有发生异常长大;加Nb后20CrNi2Mo钢的强度、伸长率和冲击韧性均有提高,且随回火温度的升高,抗拉强度降低,伸长率和冲击吸收能量升高.     

20Cr2Ni4A钢和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织与性能

研究了相同热处理工艺下20Cr2Ni4A和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织和性能特点。结果表明,17Cr2Ni2MoVNb钢的原材料和热处理后的晶粒比20Cr2Ni4A钢的均匀细小,经淬火+低温回火后,20Cr2Ni4A钢心部晶粒度等级为7级,17Cr2Ni2MoVNb钢心部晶粒度等级为8级。渗碳层晶粒呈梯度变化,最外层最粗但仍与心部晶粒尺寸相当;这得益于V、Nb等微量元素形成的碳化物对晶界的钉扎作用,同时因为含有更多的碳化物颗粒使得17Cr2Ni2MoVNb钢的显微硬度略高于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的渗层比20Cr2Ni4A钢的具有更高的硬度和更多的碳化物使其耐磨性更优。     

铌微合金化技术在齿轮钢中的应用

阐述了微合金元素Nb对17Cr Ni Mo6渗碳钢奥氏体晶粒细化的影响,分析了各工艺环节的控制要点。实践证明,采用Nb微合金化技术生产17Cr Ni Mo6齿轮钢,产品晶粒度可以达到7~8级,力学性能稳定。     

17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢的动态再结晶行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机得到17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢在1000~1150 ℃、0.01~10 s^-1的流变应力曲线,构建了两种钢的动态再结晶Avrami动力学模型和热加工图。结果表明,两种钢在高变形温度、低应变速率下易发生动态再结晶。17Cr2Ni2MoVNb钢中较高的Nb和Mo含量对动态再结晶的抑制作用大于20Cr2Ni4A钢中的高Ni含量的影响,导致在相同的热变形条件下17Cr2Ni2MoVNb钢的动态再结晶体积分数小于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的最佳热加工工艺参数为:温度为1050~1150 ℃、应变速率为0.1~0.6 s^-1;20Cr2Ni4A钢的最佳加工参数为:温度为1100~1150 ℃、应变速率为3.3~5.5 s^-1。     

渗碳齿轮钢晶粒粗化与渗碳工艺的关系推导

借助低压真空渗碳炉、金相显微镜以及硬度计研究了12Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA和20Cr Mn Ti渗碳钢在不同渗碳工艺下的奥氏体晶粒粗化行为。结果表明,12Cr2Ni4钢和18Cr2Ni4WA钢的适宜渗碳温度分别为950℃和1 000℃;更高的温度才能使20Cr Mn Ti钢达到奥氏体晶粒明显粗化效果。3种渗碳钢的奥氏体粗化规律均符合Beck方程。碳浓度小于共析浓度时将促进奥氏体晶粒粗化,达到共析浓度时奥氏体晶粒粗化现象减弱。     

热处理工艺参数对40CrNiMoV钢力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察、拉伸性能测试和冲击性能测试方法,研究了不同热处理工艺参数对40Cr Ni Mo V钢组织与力学性能的影响。试验结果表明:相同奥氏体化温度下,较低等温温度可获得针状贝氏体;奥氏体化时间延长,贝氏体组织形貌无明显变化,残留奥氏体量增加;随着等温温度的升高,钢的抗拉强度和冲击韧性先增大后减小。40Cr Ni Mo V钢经880℃奥氏体化60 min,340℃等温45 min热处理后,其抗拉强度为1064 MPa,冲击吸收能量达到82 J。     

热处理对齿轮钢组织和性能的影响

以17Cr2Ni2Mo齿轮钢为原型,采用V、Nb微合金化的方法制备了新型齿轮钢棒材。通过OM、SEM+EDS、TEM等手段研究了热处理过程中齿轮钢显微组织与力学性能的变化规律。研究结果表明,经920℃奥氏体化+200℃回火处理后,齿轮钢取得了较好的强度与冲击性能的结合,这主要与齿轮钢基体中析出的V(C,N)和NbC粒子有关。     

热处理对机械齿轮钢组织和性能的影响

通过在17Cr2Ni2Mo齿轮钢基础上添加微量元素V、Nb的方法制备新型齿轮钢G1,采用渗碳后直接淬火和一次淬火工艺对两种齿轮钢进行热处理,对比分析了热处理工艺对齿轮钢组织、性能和热处理变形趋势的影响。结果表明:直接淬火工艺下,齿轮钢渗碳层中可见不合格的沿着晶界网状分布的碳化物组织,一次淬火工艺下渗碳层为细小的碳化物+马氏体组织;在两种热处理工艺下,G1钢的渗碳层显微硬度要高于17Cr2Ni2Mo钢,且直接淬火工艺下渗碳层的显微硬度要高于一次淬火工艺下渗碳层的显微硬度,两种齿轮钢的有效硬化层深度都约为1.7 mm;在淬火温度为860℃、回火温度为150℃时,G1齿轮钢渗碳层的显微硬度最大,为适宜的齿轮钢热处理方案;添加V、Nb的G1齿轮钢的热处理变形趋势要小于17Cr2Ni2Mo齿轮钢。     

二次回火对50CrNi9MoV钢组织和力学性能的影响

利用SEM、TEM、XRD、MTS等仪器,研究了在相同的温度下一次回火与二次回火后50Cr Ni9Mo V试验钢组织与力学性能的变化。结果表明,50Cr Ni9Mo V钢在相同的温度下二次回火后的硬度、规定塑性延伸强度R_(p0.2)、伸长率A、断面收缩率Z、冲击性能、断裂韧性K_(IC)比一次回火后的高,而抗拉强度的变化则相反。50Cr Ni9Mo V钢在550℃一次回火后的残留奥氏体含量为6.21%,经550℃两次回火后的残留奥氏体含量为4.18%;在550℃一次回火后的R_m为1918 MPa,R_(p0.2)为1013 MPa,屈强比为0.53;在550℃两次回火后的R_m为1710 MPa,R_(p0.2)为1177 MPa,屈强比为0.69。可知,50Cr Ni9Mo V钢经二次回火能够降低残留奥氏体的含量,提高材料的屈强比,保证了材料在服役时的安全性。     

10Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢奥氏体晶粒长大行为

通过在不同加热温度和保温时间下等温奥氏体化,研究了10Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢奥氏体晶粒长大行为。结果表明:900~1150℃温度区间内,10Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高、保温时间延长而增大,且随保温时间延长,晶粒尺寸均匀性下降;由于碳氮化物在1100℃以上发生溶解,1100℃以上奥氏体晶粒发生粗化;1200~1280℃温度区间内,由于δ铁素体相的析出,10Cr12Ni3Mo2VN马氏体耐热钢奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高而减小。拟合得到900~1150℃温度区间内10Cr12Ni3Mo2VN钢奥氏体晶粒生长模型为D=6.67×107×t0.303×exp(-1.81×105/RT)。     

Cr12Mo1V1模具钢基体强韧化热处理工艺

采用光学显微镜、Image-proplus 6.0软件图像分析、硬度测试、冲击试验和弯曲试验等研究了不同基体强韧化热处理工艺对Cr12Mo1V1冷作模具钢微观组织和力学性能的影响。结果表明：循环相变多次奥氏体化工艺通过细化晶粒尺寸和碳化物,能够有效提升Cr12Mo1V1钢的强韧性,循环次数和奥氏体化温度对其力学性能影响显著。奥氏体化循环2次比循环3次能够获得更大的性能提升。循环相变奥氏体化能够细化碳化物颗粒,改善碳化物形态,随着循环相变奥氏体化道次以及温度的增加,碳化物的细化效果更显著。循环相变奥氏体化能够细化奥氏体晶粒尺寸,但奥氏体化温度不宜过高,过高的奥氏体化温度导致晶粒长大,首道次奥氏体化温度为1050℃效果最佳。     

淬火温度对17 Cr2 Ni2 MoVNb重载齿轮钢组织和硬度的影响

研究了新型齿轮钢17Cr2Ni2MoVNb渗碳之后经不同温度淬火后的微观组织和硬度。结果发现,随淬火温度的升高,渗碳层中未溶碳化物减少、残留奥氏体增加。在860℃淬火时,17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层组织和硬度最佳,其碳化物为3级、残留奥氏体含量为23.55%、硬度达到750 HV0.2、且波动较小。     

奥氏体化温度对二次硬化渗碳钢组织与力学性能的影响

借助OM、SEM及X-ray萃取相分析技术,研究了奥氏体化温度对一种新型二次硬化渗碳钢C61的组织与力学性能的影响。结果表明,当奥氏体化温度较低时,钢中存在M6C、M23C6、Nb(C,N)未溶相,随着奥氏体化温度的升高,碳化物逐渐溶解,在950 ℃时,钢中仅有少量Nb(C, N)残留;当奥氏体化温度大于1000 ℃时,C61钢奥氏体晶粒明显粗化,抗拉强度、屈服强度、冲击韧性大幅降低,晶粒粗化温度为1000 ℃;C61钢最佳奥氏体化温度为950 ℃,此时钢的抗拉强度为1625 MPa,屈服强度为1556 MPa,冲击功为82 J。     

锻造加热温度对20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大及力学性能的影响

研究了锻造加热温度(1050~1200 ℃)和锻造保温时间(40~120 min)对20Cr2Ni4A钢经相同锻造变形后锻后奥氏体晶粒长大行为的影响,并对不同锻造加热温度下的淬火态20Cr2Ni4A钢进行了力学性能检测。结果表明,锻后20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大规律在低于1150 ℃仍然符合Beck模型,模型计算值与实际测量值相吻合。随着锻造加热温度的升高,奥氏体晶粒长大呈现先缓慢增加后快速增加的规律。当锻造加热温度超过1150 ℃时,第二相粒子大量溶解,对晶界的钉扎作用急剧减弱。综合考虑20Cr2Ni4A钢锻后奥氏体晶粒尺寸均匀性、热处理后力学性能测试结果及可锻性因素,确定最优锻造加热温度为1150 ℃。     

Nb、V微合金钢筋高温热塑性及奥氏体长大规律

在实验室采用Gleeble 3500与箱式电阻炉分别对试验钢的高温热塑性及奥氏体晶粒长大规律进行了测试,研究了Nb对V微合金化高强钢筋高温热塑性与奥氏体长大规律的影响。结果表明：Nb的加入使V微合金化高强度钢筋的高温低塑性区扩大至1035 ℃,并使800~1000 ℃范围内的塑性减小,但对650 ℃以下的塑性有所改善。奥氏体平均晶粒尺寸变化曲线表明,与保温时间相比,加热温度对晶粒尺寸的影响更大;不含Nb试验钢奥氏体晶粒异常长大的温度为1050 ℃,含Nb试验钢奥氏体晶粒异常长大的温度为1100 ℃;当加热温度≥1050 ℃时,含Nb试验钢的晶粒尺寸比不含Nb试验钢细小,减小20 μm左右。     

Nb对高Mo型H13钢中奥氏体晶粒度的影响

用金相显微镜和扫描电镜及能谱分析,研究了微Nb高Mo型H13钢中不同温度下奥氏体晶粒长大趋势和晶界处的未溶碳化物数量及种类。结果表明,当钢中Mo含量较高,奥氏体化温度较低时,Nb元素的添加对晶粒度影响很小。当奥氏体化温度超过1100℃时,随Nb元素的加入和含量增加,试验钢晶界处富Nb的未溶碳化物(Nb_xV_(1-x))C明显增加,可以比较显著地细化奥氏体晶粒。     

热处理对25CrNi2MoVNb钢氢脆敏感性的影响

通过慢应变速率拉伸试验研究了奥氏体化温度对25CrNi2MoVNb钢的氢脆敏感性的影响.奥氏体化温度从880 ℃升高到1200 ℃,25CrNi2MoVNb钢的原奥氏体晶粒尺寸从6 μm长大到204 μm.随奥氏体化温度升高,奥氏体晶粒长大会导致氢脆敏感性增加,但同时屈服强度下降会导致氢脆敏感性降低.在本试验条件下,奥氏体化温度为1100 ℃时,25CrNi2MoVNb 钢的原奥氏体晶粒尺寸为57 μm,氢脆敏感性最低.     

X80Q钢级海洋桩腿支撑管的研制

介绍了X80Q钢级海洋桩腿支撑管的化学成分和设计方案;归纳了生产过程中的工艺控制要点,通过试验确定其最佳热处理工艺;并评定其力学性能和焊接工艺。试验结果表明:以低C含Mn钢为基础,加入Cr、Mo、Ni、V、Ti、Nb等微合金元素可提高X80Q钢级海洋桩腿支撑管的强度,细化晶粒,降低其过热敏感性;在淬火温度930℃、回火温度625℃时,其组织均匀、晶粒细小;产品力学性能和焊接性能较好,能满足用户要求。     

Nb含量对20CrMnTiH钢奥氏体晶粒长大行为的影响

研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为。采用光学显微镜和透射电镜分析了试验钢分别加热到950~1200℃奥氏体化保温1 h后的奥氏体晶粒变化和析出相情况。结果表明,随着Nb含量的增加,晶粒粗化温度不断提高。保温时间为1 h的情况下,每增加0.03%Nb,晶粒粗化温度提高50℃;超过晶粒粗化温度后,含Nb析出相的数量因溶解而大大降低,对晶界的钉扎作用消失,奥氏体晶粒长大。     

30Cr2Ni4MoV钢晶粒细化工艺方法研究

利用金相显微镜对不同热处理工艺下的显微组织进行观察,研究低压转子钢30Cr2Ni4Mo V晶粒度变化的规律。实验结果表明,粗大的奥氏体晶粒经临界区侧正火＋850℃×3 h淬火后,30Cr2Ni4Mo V钢试样的晶粒度等级最高可达8.0级;粗大的奥氏体晶粒经高温正火＋850℃×3 h淬火后,30Cr2Ni4Mo V钢试样的晶粒度等级可达6.5级。上述热处理工艺经二次正火加热后晶粒细化效果更佳。