Fe—Mn—Mo—V—N钢的分析电子显微镜研究

低碳Fe—Mn—Mo—V—N钢是我国研制的一种工程机械用钢,具有较高的强度和韧性。本文用分析电子显微镜,研究了此钢在不同回火温度下显微组织的变化规律和对机械性能的影响,探讨了此钢的强韧化机理。选区电子衍射测定了各种碳化物与基体的取向关系,发现Mo_2C与基体间可能存在着新的取向关系。此钢经950℃奥氏体化水淬后,强度可达100kg/mm~2以上,淬火组织为典型的位错型板条马氏体,无孪晶型马氏体。200～400℃回火,板条间和内部析出相为渗碳体。     

Fe—Al—Mn双相钢淬火相变特征的透射电子显微镜观察

用金属薄膜透射电子显微镜方法,对“Fe—Al—Mn”双相钢的淬火相变特征进行了研究,结合X—射线及电子探针分析结果发现:试验钢在1000～1150℃淬火时,δ—铁素体发生脱溶分解,形成δ—铁素体和Fe_3Al有序相组织。在1150～1250℃温度范围内淬火时,δ—铁素体向γ—奥氏体转变。作为淬火相变产物的奥氏体有两种类型,一类是片状(孪晶)奥氏体,一类是板条状(位错)奥氏体。这些奥氏体与母相δ—铁素体之间大都有“ K—S”位相关系;淬火过程中还发生调幅结构及基体铁素体和相变产物奥氏体有序化等现象。     

激光硬化和渗氮复合处理W9Mo3Cr4V高速钢组织与性能

采用激光硬化与渗氮复合表面改性技术,对W9Mo3Cr4V高速钢表面进行了强化处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度计和摩擦磨损试验机,分别对复合处理试样的相组成、微观组织、成分、显微硬度和耐磨性进行了分析。研究结果表明,复合处理表面改性层主要是回火马氏体、残余奥氏体、Fe3N、Cr7C3、M2C型碳化物所构成。由于激光硬化的晶粒细化作用,以及大量位错、孪晶、空位等微观缺陷的产生,致使氮化层的深度得到明显提高。与单一的激光硬化和渗氮工艺相比,复合处理工艺有效地提高了高速钢的硬度和耐磨性能。     

Fe-0.8C-0.4N三元合金淬火马氏体表征

08F钢薄片(厚0.25 mm)经700℃~720℃盐浴碳氮共渗3 h后直接水冷,其扩散层为均匀的Fe-0.8C-0.4N合金。应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Fe-0.8C-0.4N合金的显微组织结构表征。结果表明,淬火组织中同时存在块状残余奥氏体、隐晶马氏体和沿原奥氏体晶界分布的珠光体/贝氏体组织。Fe-0.8C-0.4N马氏体组织主要形态为细小板条状,且在板条内部存在许多斜贯穿板条的孪晶,这些孪晶可分为平直型微孪晶或者弯曲型孪晶。Fe-0.8C-0.4N马氏体与原奥氏体之间晶体学取向关系符合K-S关系。     

激光淬火低碳马氏体透射电镜观察

对含碳0.2％钢激光淬火区进行了透射电镜观察。结果表明,在激光淬火区存在高位错密度低碳板条马氏体。在某些板条中存在贯穿整个板条宽度的密排孪晶组织。这种碳素板条马氏体孪晶组织很少报道。残余奥氏体呈薄膜状分布在马氏体板条之间。马氏体与残余奥氏体之间符合K—S关系。     

高铬钢轧辊激光熔凝层组织及性能

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高铬钢轧辊激光熔凝层的显微组织、相结构、回火稳定性及高温耐磨性能进行了分析.结果表明,高铬钢激光熔凝处理后剖面区由熔凝区、热影响区(HAZ)和基体组成.基体组织为回火马氏体和网状M7C3型碳化物,激光熔凝处理使基体中脆性碳化物完全溶解,表面熔凝区组织得到高度细化,呈现组织梯度,生成奥氏体和M23C6型碳化物,热影响区由隐晶马氏体、残余奥氏体和弥散的碳化物组成.激光熔凝区由于细晶强化、固溶强化和位错强化的共同作用,回火稳定性明显提高,560 ℃回火后出现二次硬化,峰值硬度达到672 HV.高温滑动磨损条件下激光熔凝层具有优良的耐磨性能.     

800MPa级高强钢光纤激光焊接接头微观结构对硬度及疲劳性能的影响

利用6kW光纤激光器对1.5mm厚冷轧800 MPa级双相钢进行激光拼焊试验,研究激光焊接接头的显微组织演变规律、显微组织对显微硬度及疲劳性能的影响规律。结果表明,焊接接头主要包括焊缝区(WZ)、粗晶区(CGHAZ)、细晶区(FGHAZ)、混晶区(MGHAZ)和回火区(TZ),其中焊缝区和粗晶区显微组织均为马氏体,但焊缝区内的原始奥氏体晶界保留着柱状晶的生长形态,粗晶区内的原始奥氏体晶界呈多边形生长;细晶区和混晶区均为铁素体和马氏体,但细晶区的显微组织更为精细;回火区主要由铁素体和回火马氏体组成。混晶区和回火区显微硬度均低于母材,共同组成了焊接接头的软化区。由于软化区尺寸相对较窄(0.4 mm)且硬度降低幅度低(~6.8%),拉伸断裂位置出现在母材。在应力比为0.1的拉-拉疲劳条件下,母材和焊接接头的疲劳极限分别为545 MPa和475 MPa,疲劳断裂未出现在软化区。母材中的疲劳裂纹在铁素体与马氏体两相界面萌生并扩展;而焊接接头中的疲劳裂纹则在焊缝中的奥氏体晶界上或马氏体板条内萌生,沿着焊缝中心处柱状原始奥氏体晶界的交汇处切断马氏体板条束扩展。     

高速钢激光重熔后的组织与性能

研究了W18Cr4V高速钢激光重熔后的组织与性能。结果表明，常规淬回火组织经激光重熔后其硬度、韧性都有提高，熔化层的残余应力为技应力；经640℃回火后；由于残余应力的消除及重熔组织中马氏体的二次硬化和残余奥氏体的二次淬火效应其耐磨性能有了进一步地提高。     

激光焊接不等厚异种钢接头组织与性能研究

针对汽车用钢的焊接问题,利用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验研究分析了不等厚异种钢激光拼焊板接头的组织及性能。结果表明,焊缝区为板条马氏体组织,板条之间有残留奥氏体组织存在。熔合区附近的组织结构比较复杂,主要由马氏体和贝氏体构成。而相变诱发塑性(TRIP)钢热影响区组织主要由贝氏体和铁素体组成,且晶粒比较细小,双相钢(DP)接头热影响区中存在显著的马氏体组织,但几乎不存在过热区组织。接头焊缝区的硬度达到母材的1.6倍以上,此外接头宏观断裂发生在薄板DP钢的母材区。     

高锰钢马氏体相变的晶体学研究

利用EBSD取向成像技术研究了高锰TRIP/TWIP钢中的马氏体相变特点,鉴别出ε-M和α-M两种马氏体的组织形貌特点,确定出奥氏体和ε-M之间存在{111}γ∥（0002）ε,〈10〉γ∥〈110〉ε,即Shoji-Nishiyama取向关系;ε-M和α-M之间存在（0002）ε∥{110}α,〈110〉ε∥〈11〉α,即Burgers取向关系。奥氏体晶粒中出现了多种α-M变体,各变体间存在广泛的相变孪晶关系,本文还初步分析了惯习面。     

38CrMoAl钢表面激光合金化WC/Co-Y_2O_3涂层的组织和性能

采用激光合金化技术在38Cr Mo Al钢表面制备了不同Y2O3质量分数的纳米WC/Co-Y2O3合金化层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统研究了Y2O3含量对合金化层组织和性能的影响。结果表明,不同Y2O3含量的合金化层主要是由马氏体、奥氏体、Fe3W3C和WC相组成。有所不同的是,随着Y2O3含量的增加,组织中Fe3W3C、纳米WC和奥氏体的相对含量逐渐增加,而马氏体的相对含量则逐渐减少;而当Y2O3质量分数超过1.0%时,纳米WC的数量开始降低,凝固组织略有粗化。受上述组织变化的影响,合金化层硬度与耐磨性随着Y2O3含量的增加而呈现出先增后降的趋势,即当Y2O3质量分数为1.0%时,合金化层具有最高的硬度和最佳的耐磨性能。     

TRIP钢微观组织的TEM观察

TRIP钢有着高强度与高延伸率组合的力学性能，因而成为一种优良的汽车用钢，其优异的力学性能源于独特的显微组织和各相之间的优化组合，传统低碳低合金TRIP钢主要由铁素体（F）、贝氏体（B）和残余奥氏体（Ar）等组成。其中Ar在变形过程中发生马氏体相变，由相变诱发塑性，一方面强化基体，另一方面提高均匀的伸长率，使钢在具有高强度的同时又有良好的塑性。因此，TRIP钢的组织结构鉴别，尤其是应变后钢中由残余奥氏体相变得到的马氏体（M）和其他组织的鉴别显得尤为重要。     

1250℃烧结Fe-28 Al-5 Cr（at．％）合金结构的透射电子显微学表征

利用透射电子显微镜（TEM）研究了一种在1250℃下热压烧结的Fe?28Al?5Cr （at．％）合金的显微结构。研究结果表明：基体由DO3型有序相Fe3 Al组成,Cr以固溶方式存在于基体中。α?Al2 O3主要沿Fe3 Al晶界析出,晶内也有少量分布。这些α?Al2 O3析出相颗粒表面通常会形成尖晶石结构的FeAl2 O4包裹层。同时发现基体三叉晶界处有孔洞的形成,且孔洞中松散填充着α?Al2 O3颗粒。在Fe3 Al晶内存在着a／2＜110＞刃型全位错。     

激光合金化引入亚微米MC型增强相的研究

为了研究不同反应方式的原位合成或直接添加所引入的碳化物增强相对碳化物强化铁基复合涂层耐磨性能的影响,采用CO2激光器在T10钢表面激光合金化制备TiC/Fe基复合涂层,对涂层的组织结构、显微硬度和耐磨性能进行了检测和分析。结果表明,合金化层组织致密无缺陷,由γ-CrFe7C0.5相+亚微米MC相(M=Ti,Cr,W)组成,其中奥氏体在磨损过程中由于加工硬化转变成马氏体;直接添加增强相的磨损失重是原位合成反应生成增强相的2倍～3倍;Ti+C化合反应生成的碳化物含量高于TiO2+C还原反应,耐磨性能更优异。该实验结果对制备TiC强化Fe基复合涂层时陶瓷相的最佳引入方式,有一定的指导借鉴作用。     

基板材料与铺粉速度对激光选区熔化成型M2高速钢的影响

为提高三维打印技术制备M2高速钢刀具材料的力学性能及改善微观组织，促进金属刀具材料三维打印技术的发展，采用激光选区熔化技术，在不同基板材料和铺粉速度下制备M2高速钢试样。对试样力学性能以及微观组织进行表征与观察。结果表明：与M2高速钢基板相比，316L不锈钢基板的热膨胀系数高约57.27%，热导率低17.28%，制备过程中产生的热应力显著降低并且冷却缓慢使残余应力释放更充分，因此采用316L不锈钢基板更有利于成型M2高速钢试样。铺粉速度减小，打印过程中实时热处理时间将大大增长，这导致材料硬度略有下降但微观组织更加致密，裂纹、孔隙等缺陷减少，拉伸强度升高。经试验得到的试样洛氏硬度最高可达（58.97±0.28） HRC，拉伸强度能够达到（937±118） MPa。微观组织呈现网状结构且其中存在大量马氏体柱状晶，针宽小于1μm，主要物相有α-Fe、马氏体、奥氏体以及MC型碳化物。     

42CrMo钢激光熔凝组织及力学性能研究

42CrMo钢因具有良好的淬透性、强度以及韧性,被广泛应用于拉矫辊制造中,但是这种材料的耐蚀性、耐磨损性及耐疲劳性还不够理想,限制了拉矫辊连续工作能力。为进一步提高拉矫辊基材强度和耐磨损性能,利用激光熔凝技术对调质后42CrMo钢进行了激光强化工艺研究。采用光学显微镜、金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对42CrMo钢激光熔凝后的显微组织、相结构、强度及摩擦磨损性能进行了分析,研究了激光功率、扫描速度对熔凝层性能的影响规律。结果表明:工艺参数对熔凝区力学性能影响较大,激光功率显著影响熔凝层的深度,扫描速度影响表面成形质量;调质后42CrMo钢基体组织主要为回火马氏体+残余奥氏体,经过激光熔凝后,基体组织发生转变,马氏体含量显著提高。     

多层激光熔覆对30CrMnSiNi2A高强钢组织与性能的影响

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。     

铝/钢异种金属激光填丝熔-钎焊连接工艺研究

采用板条CO2激光器对铝-钢异种金属搭接接头进行激光填丝焊接试验研究。分析了不同热输入量对焊缝成形质量的影响以及不同热输入量对焊缝显微组织、焊缝物相及力学性能的影响。实验结果表明,与低能量密度参数下的焊接接头相比高能量密度参数下的焊缝内部组织将不再均匀,而是出现了条状或块状金属间化合物FeAl,铝-铁界面产生的金属间化合物厚度增加,钢板熔化区主要物相也由低能量密度时的FeAl和Al与-αFe形成的固溶体转变为Fe3Al和Al与-αFe形成的固溶体,从而降低了焊缝的力学性能。拉剪结果显示,高能量密度焊接参数下的焊缝抗拉(剪)强度仅为低能量密度下的72.9%。     

钢基表面激光合金化制备Ni-Al-Fe金属间化合物涂层

采用激光技术在钢基体表面熔覆镍铝合金,借助基体铁的熔入合金化制备Ni-Al-Fe金属间化合物涂层.实验结果获得了致密、无裂纹并与基体良好冶金结合的涂层,涂层为β-NiAl(Fe)相与γ'-Ni3Al(Fe)相构成的两相合金,其中β-NiAl(Fe)相数量较多,呈树枝晶形貌,韧性相对较好的γ'-Ni3Al(Fe)相数量较少,但呈连续网状分布于β-NiAl(Fe)相周围;钢基体中的Fe元素对β-NiAl(Fe)相和γ'-Ni3Al(Fe)相具有较大的熔入合金化作用,两相中各元素原子百分比Ni:Al:Fe分别为41:31:28和49:17:34,这种成分与组织结构有利于降低涂层脆性.     

高速钢中马氏体及晶界碳化物析出规律研究

当高速钢发生马氏体相变时马氏体针的惯析面有很大的分散度;当淬火温度过高时,沿奥氏体晶界有碳化物呈链状析出。这是从事高碳高合金钢研究的电镜工作者都普遍知道的现象。但是由于较高速钢的电子衍射花样在大多数状态下都是复杂的多相,多晶重叠衍射花样,难于分解、分析。因此高速钢中马氏体惯析面的分散规律,沿奥氏体晶界碳化物的析出规律至今尚未进行深入的分析和测量本研究工作使用电子显微镜及用于多相、多晶分析的复杂重叠衍射花样分析方法。在进行了有高速钢精细结构研究的基楚上开展上述二个问题的分析工作。分析表明: