等离子弧增材交织结构的组织与力学性能

采用等离子弧增材贝氏体钢-316L不锈钢异种金属交织构件，该结构件整体无缺陷，成形良好，有良好的综合力学性能，突破了传统材料的“强-韧”性矛盾。通过显微组织观察和力学性能测试，研究了交织金属不同成分比例对交织结构力学性能的影响。结果表明，结构件在贝氏体钢区域的组织为板条状贝氏体和残余奥氏体，不锈钢区域主要为奥氏体和铁素体，交织部分存在重熔区，重熔区晶粒细小，其中贝氏体钢部分组织为粒状贝氏体和薄膜状的残余奥氏体，不锈钢部分组织主要为等轴晶。拉伸和冲击试验表明，随着不锈钢含量的增加，结构件的抗拉强度下降，其冲击性能上升，当不锈钢含量比较低时，其抗拉强度达到1 200 MPa以上，断后伸长率为9.5%，平均冲击吸收能量为159.25 J/cm2，具有良好的强韧性，冲击断口为韧性断裂。     

等离子弧异质异构增材制造构件的组织与力学性能分析

采用等离子弧增材系统实现了不锈钢/高强钢异质异构增材构件制备，等离子弧增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能.为揭示叠合方式对等离子弧异质增材构件的宏微观组织和力学性能特征影响，研究采用了体视显微镜、金相显微镜、拉伸及硬度等测试方法.结果表明，不锈钢/高强钢异质异构增材构件中存在两种过渡形式，即以奥氏体枝晶过渡和马氏体组织过渡.增材构件横截面硬度波动较大，主要是混合过渡区域的高合金元素导致的组织变化引起的.叠合方式的改变能够显著影响材料性能，在强度下降不多的情况下，提高材料的冲击韧性.     

形变诱发纳米孪晶对0Cr22Mn17MoNbN钢的强化作用

以0Cr22Mn17MoNbN高氮无镍奥氏体不锈钢为试验材料,研究了其不同压缩量冷变形后的显微组织及拉伸性能.结果表明,试验钢在固溶处理状态下为单相奥氏体组织,奥氏体晶内存在大量退火孪晶.经压缩冷变形后,晶粒及晶内孪晶结构明显细化,形成了层状高密度纳米孪晶,材料表现出非常高的强韧性.     

氮含量和TMCP对微合金V-N钢显微组织和力学性能的影响

研究了含氮量和第三代热机械加工工艺(TMCP)参数对低碳微合金V-N钢力学性能和显微组织的影响.对系列超高氮和超低碳含量的微合金V-N钢进行了不同工艺的控制轧制,对轧后试样进行了力学性能测试、显微组织观察以及晶粒大小的测定.结果表明,试验钢中氮含量的增加及终轧温度的降低均可使晶粒细化,强度相应提高,但钢中N含量过高显著损害塑性.试验钢高温变形奥氏体中析出微细VN粒子,该粒子诱导轧后冷却期间γ→α相变初期晶内铁素体的生成,产生细晶强化,是V-N微合金钢的重要强化机制之一.     

1Cr22Mn16N高氮钢的激光焊接Ⅲ.焊接热影响区组织和性能

利用热模拟技术，对高氮钢激光焊接热影响区（HAZ）的组织和性能进行了研究。结果表明，高氮钢焊接热影响区组织为奥氏体和δ-铁素体。随着焊接冷却速度的增大，高氮钢粗晶区的显微硬度增大；随着焊接峰值温度降低，热影响区显微硬度逐渐减小。焊接热影响区显微硬度均高于母材，没有出现软化区。随着冷却速度的增大，热影响区粗晶区的冲击吸收功先上升然后降低，而整个热影响区出现了两处脆化区。     

氮含量对高氮钢PMIG焊接头组织和性能的影响

文中采用H307Mo焊丝,开展了高氮钢PMIG焊接工艺试验,重点分析了焊缝中氮含量对接头组织和性能的影响,并通过调整工艺参数,控制焊缝中氮的含量.结果表明,当焊缝中氮含量低于0.24%时,焊缝以FA模式凝固,焊缝组织为骨架状铁素体枝晶和奥氏体基体组成,并且随着氮含量的提高,铁素体含量降低,显微硬度逐渐下降;当焊缝中氮含量高于0.30%时,焊缝以A模式凝固,组织为单相奥氏体枝晶组织,随着焊缝氮含量的提高,奥氏体枝晶不断增大,显微硬度逐渐提高.随着氮含量的提高,焊缝中气孔逐渐增多,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势.     

高强铜/钢双金属复合导板的界面结合机制

采用液态铜与钢复合、液态钢与铜复合两种方案制取了高强铜/钢双金属复合导板。对高强铜/钢双金属复合导板的界面处显微组织、元素分布进行了分析。结果表明,两种复合方式均可使高强铜/钢实现良好的冶金结合;在高强铜/钢双金属的复合过程中,原子优先沿金属表面扩散和晶间渗透,晶界是扩散的主要通道;高强铜/钢双金属界面结合主要通过表面润湿铺展和原子扩散导致富Fe和富Cu区形成Fe-Cu合金相等作用来共同实现。     

金属的焊接性

20093043TC4钛合金高转速惯性摩擦焊接头组织及性能分析/赵红凯…//焊接.-2008(11):46~49采用高转速(3500~4300r/min)惯性摩擦焊方法焊接TC4钛合金,观察了不同焊接工艺条件下焊接接头的显微组织,讨论了高转速条件下惯性摩擦焊接接头组织的形成机理,分析了焊接接头的性能。结果表明,TC4钛合金惯性摩擦焊接头呈“V“形,焊缝区和热影响区的组织特征与低转速条件下的显微组织一致。焊缝组织沿径向变化,心部为细小的等轴晶,向外逐渐过渡为片状组织;焊缝区的硬度高于母材和热影响区;接头拉伸试样断裂于母材。图5表3参820093044高氮奥氏体不锈钢MIG焊接头的组织和性能/杜挽生…//焊接.-2008(12):25~29高氮钢焊接技术的研究是高氮钢研制和应用的关键技术之一。采用熔化极惰性气体保护焊方法对7mm和14mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,高氮钢MIG焊焊缝和热影响区的组织为奥氏体和少量的δ-铁素体,焊接接头强度与母材相当。7mm厚板MIG焊焊接接头具有较好的韧性,而14mm厚板热影响区韧性较低,其原因为经历多次焊接热循环导致敏化区的碳化物Cr23C6...     

金属的焊接性

20093043TC4钛合金高转速惯性摩擦焊接头组织及性能分析/赵红凯…//焊接.-2008(11):46~49采用高转速(3500~4300r/min)惯性摩擦焊方法焊接TC4钛合金,观察了不同焊接工艺条件下焊接接头的显微组织,讨论了高转速条件下惯性摩擦焊接接头组织的形成机理,分析了焊接接头的性能。结果表明,TC4钛合金惯性摩擦焊接头呈"V"形,焊缝区和热影响区的组织特征与低转速条件下的显微组织一致。焊缝组织沿径向变化,心部为细小的等轴晶,向外逐渐过渡为片状组织;焊缝区的硬度高于母材和热影响区;接头拉伸试样断裂于母材。图5表3参820093044高氮奥氏体不锈钢MIG焊接头的组织和性能/杜挽生…//焊接.-2008(12):25~29高氮钢焊接技术的研究是高氮钢研制和应用的关键技术之一。采用熔化极惰性气体保护焊方法对7mm和14mm厚的高氮钢进行了焊接,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,高氮钢MIG焊焊缝和热影响区的组织为奥氏体和少量的δ-铁素体,焊接接头强度与母材相当。7mm厚板MIG焊焊接接头具有较好的韧性,而14mm厚板热影响区韧性较低,其原因为经历多次焊接热循环导致敏化区的碳化物Cr23C6...     

新型低Ni不锈钢的组织与性能

设计了两种不同氮含量的低镍不锈钢,用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,对两种试验钢固溶后的显微组织进行了分析,并测试了钢的拉伸、冲击性能,观察了断口形貌。结果表明,高氮含量钢固溶处理后的显微组织为单相奥氏体组织,而低氮含量钢则是奥氏体和铁素体各占一半的双相组织,二者抗拉强度均较高,分别为840.18、688.38 MPa;有较好的抗冲击性能,冲击吸收能量分别为191、250 J;室温拉伸、冲击断口均为韧窝断口,属于塑性断裂。氮含量高的试验钢综合力学性能优于低氮含量钢。     

热处理对激光增材制造Ferrium M54钢微观组织及力学性能的影响

采用激光增材制造技术制备了Ferrium M54钢,研究了传统热处理对其组织和力学性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸试验机及维氏硬度计分析了沉积态和热处理后试验钢的微观组织和力学性能。结果表明,激光增材制造M54二次硬化钢是由沿沉积方向生长的柱状晶构成,沉积态试样纵向的抗拉强度和屈服强度分别为1832 MPa和997 MPa,断后伸长率和断面收缩率分别为9.5%和28%;经过传统热处理后,定向凝固形成的胞状结构消失,得到马氏体组织。经1075 ℃固溶+1060 ℃油淬+-73 ℃深冷+510 ℃时效处理后激光增材制造 Ferrium M54钢的性能最好,抗拉强度为1863 MPa,屈服强度为1594 MPa,断后伸长率为15%,断面收缩率为59%,硬度为603 HV。     

微波淬火对低合金船板钢梯度组织结构及性能的影响

为制备具有梯度结构的船板钢,采用了微波淬火及冷轧工艺在船板钢厚度方向上形成温度梯度,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度测试及拉伸试验等研究了微波淬火保温时间对船板钢显微梯度组织结构及性能的影响。结果表明:随微波淬火保温时间的增加试验钢组织和硬度梯度化加深,抗拉强度显著提升。在微波淬火保温10 min与冷轧后,试验钢表层与心部硬度差值最大,为126.6 HV0.1,抗拉强度较传统淬火工艺提高了57%,为1218 MPa。此时,试验钢的拉伸断口形貌为密集细小的韧窝状,且分布均匀,有利于提高材料抵抗拉伸变形的能力。     

熔化极电弧增材制造18Ni马氏体钢组织和性能

采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能. 结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异:构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%. 对增材构件进行825 ℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.     

正火温度对电弧增材制造Ti-6Al-4V组织与性能的影响

利用TIG电弧增材制造技术制备了TC4钛合金样件,并对样件进行了正火处理. 结果表明,经正火处理后的试样组织由α相和β相组成;在750 ~ 950 ℃范围内,随着正火温度的升高,针状初生α相变短变粗,并逐渐向网篮组织方向转变;在950 ~ 1 050 ℃温度范围内,随着温度的升高,部分初生α相聚合长大,并向着“伪等轴晶”方向转化,在1 050 ℃形成了“伪等轴晶”初生α相 + 细小针状初生α相 + 细小针状初生α相之间的α + β组织,针状初生α相随着温度的升高变短变细. 最佳条件(850 ℃/2 h/空冷)下y方向的抗拉强度900.4 MPa、屈服强度820.4 MPa、断后伸长率9.3%、断面收缩率27.4%,z方向的抗拉强度890.1 MPa、屈服强度790.1 MPa、断后伸长率10.8%、断面收缩率31.0%,其性能接近锻件标准要求;沉积态与正火处理态的硬度值变化不大;拉伸试样(y和z方向)断口形貌均布满韧窝,属于塑性断裂.     

回火温度对1100 MPa级高强钢组织与性能的影响

研究了920 ℃水淬+不同温度回火后1100 MPa级高强钢的显微组织和力学性能。结果表明:回火温度为250 ℃时,所得到的力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度、硬度、断后伸长率和冲击吸收能量分别为1423 MPa、1220 MPa、446 HV5、14.2%和56 J。随回火温度的升高,抗拉强度、屈服强度、硬度值整体呈现下降的趋势,冲击吸收能量先减小后增加。回火温度为150 ℃时,组织为回火马氏体和ε碳化物,析出的ε碳化物呈细长杆状。回火温度上升到250 ℃之后,马氏体板条稍有粗化,ε碳化物长大。随回火温度继续升高,板条马氏体逐渐转变为等轴铁素体,ε碳化物也会转变为渗碳体并逐渐球化粗化。     

高强不锈钢激光熔覆层的组织与性能

针对核装备零部件维修再制造的需要,采用激光熔覆技术制备高强韧马氏体不锈钢熔覆层,以改善核装备零部件的表面性能,随后对熔覆层试样分别进行300 ℃和500 ℃保温2 h的回火处理。采用OM、SEM、显微硬度计、万能拉伸试验机等设备测试了试样的组织和性能。结果表明,原始试样的抗拉强度为1719 MPa,断后伸长率在15%左右,硬度为550 HV0.2,耐磨性较差;当回火温度为300 ℃时,出现逆转变奥氏体,硬度降至500 HV0.2,抗拉强度降为1662 MPa,断后伸长率超过15%,耐磨性提高;当回火温度上升到500 ℃时,逆转变奥氏体减少,碳化物逐渐析出,出现二次硬化,硬度又上升至530 HV0.2,抗拉强度降至1582 MPa,断后伸长率降至14%左右,耐磨性与原始试样相当。该高强马氏体不锈钢熔覆层整体耐腐蚀性均优于1Cr13钢,具有良好的耐腐蚀能力。     

Si对高强热轧双相钢组织性能的影响

实验试制了590MPa级C Si Mn Cr系高强热轧双相钢,同时分析了合金元素Si对双相钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,Si含量增加05%后,组织中铁素体含量增加了3%,硬度提高了HV20;双相钢抗拉强度提高了41MPa,屈服强度提高了8MPa,降低了屈强比,伸长率提高了8%,塑性得到显著改善。     

灰口铸铁热变形后的组织与性能

采用包覆压缩工艺在Gleeble3500热模拟试验机上实现了灰口铸铁的大塑性变形。热变形试样在石墨化退火后用光学显微镜和图像分析仪观察了显微组织和石墨形态，采用显微硬度测试以及小试样拉伸方法研究了压下量对灰口铸铁力学性能的影响．用扫描电镜观察了拉伸断口微观形貌。结果表明，灰口铸铁大塑性变形后，石墨片趋于平行分布，试样的显微硬度、拉伸强度和伸长率均有不同程度的提高，经过80％热变形的试样其显微硬度增加到217HV，拉抗强度提高到249MPa，伸长率增加到5．2％；扫描电镜观察表明，拉伸断口有分层特征。     

焊接速度对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接头组织和力学性能的影响

30CrMnSiNi2A钢由于其出色的质强比成为制造飞机起落架、襟翼的重要材料。电子束焊的焊接速度对工程应用中30CrMnSiNi2A钢的微观结构和机械性能产生极大影响。接头微观组织从热影响区细小等轴的回火索氏体与马氏体混合组织,转变为焊缝区域的树枝状板条马氏体晶粒。显微硬度由母材向焊缝中心逐渐增高,焊缝区域显微硬度最高可达690HV0.2,约为母材的两倍;拉伸强度最高为842MPa,达到母材强度的96.9%。此外随着焊接速度的提高,晶粒尺寸减小,显微硬度随之提高;但HAGB和渗碳体数量的下降对接头强度不利,使得接头抗拉强度随焊接速度提高而下降,不同焊接速度下接头断裂模式均为脆性断裂。     

焊后热处理对6063铝合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用激光填丝焊对6063铝合金进行焊接,并对焊接接头进行人工时效和固溶+人工时效的热处理。通过光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验,对焊后经不同热处理的焊接接头组织和性能进行研究。结果表明:未热处理的焊接接头抗拉强度为196 MPa,焊缝内部为铸态组织,弥散分布着Mg₂Si强化相,熔合线附近存在向焊缝内部生长的粗大柱状晶,焊缝内部为细小的树枝晶,焊缝中心为等轴晶;经时效处理后,焊接接头组织不均匀性和强化相的分布得到改善,焊接接头抗拉强度提高27 MPa;经固溶+时效处理的焊接接头抗拉强度提高64 MPa,焊缝组织、熔合区及热影响区组织得到显著细化。焊接接头均为韧脆混合断裂;时效处理的断口韧窝大小差异较大,韧窝较深;固溶+时效处理后的断口韧窝大小均匀,韧窝尺寸较大较深,韧窝数量更多。