回火工艺对60Si2CrVAT弹簧钢组织及性能的影响

为了优化60Si2CrVAT弹簧钢的热处理工艺,获得最佳力学性能,研究了不同回火温度及时间(400~520℃回火,30~120min保温)对60Si2CrVAT弹簧钢组织及性能的影响。实验结果表明,经910℃保温30min油冷淬火及430℃保温60min油冷回火的60Si2CrVAT弹簧钢强度和塑性最优(Rm=1993MPa,RP0.2=1620MPa,δ=9%,ψ=32%)。弹簧钢在400℃至520℃进行回火,得到的组织均为回火屈氏体,随温度的升高和时间的增加,针叶状铁素体向粒状、块状转变。     

60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形行为研究

在DIL805A/T热模拟机上对60Si2CrVAT弹簧钢进行了等温单向热拉伸实验,研究了该弹簧钢在温度900~1050℃、应变速率0.001~1s-1条件下的高温变形及动态再结晶行为。使用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形时的最大变形抗力方程;在此基础上,引入参数α(ε)、n(ε)、Q(ε)和A(ε)得到包含σ、ε、T、ε的本构方程。结果表明,由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R~2=0.98985),平均相对误差绝对值为3.6646%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力、临界应变和Z参数的关系,得到了动态再结晶的临界应力和临界应变方程。     

60Si2CrVA高强度弹簧钢的超高周疲劳破坏行为

进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验,研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为. 结果表明,60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小,钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏,在低应力幅、高循环周次(约大于10°cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF).对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小,疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 Mpa·m1/2),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 Mpa·m1/2)接近.     

60Si2Mn弹簧钢零保温淬火工艺研究

研究了不同淬火保温时间对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢力学性能的影响。结果表明,零保温淬火、回火工艺使６０Ｓｉ２Ｍｎ的σｂ提高了７０ＭＰａ,ψ提高５％。     

60Si2Mn弹簧钢连续冷却组织调控研究

该文基于Gleeble3800热模拟试验机,运用热压法研究60Si2Mn弹簧钢连续冷却过程中的冷速和温度转变曲线,依据曲线斜率变化获取相变点和临界冷却速率,进而绘制60Si2Mn弹簧钢连续冷却转变(continuous cooling transition,CCT)曲线。根据CCT曲线,选择合理的斯太尔摩工艺冷却控制参数,并通过实际生产验证工艺效果。结果表明,CCT曲线与组织演化规律具有很好的对应关系。当冷却速度介于1~10℃/s时,组织为铁素体和珠光体组织,并且随着冷却速率的增加,铁素体含量逐渐减少,珠光体含量有所增加。为实现表面脱碳和铁素体分布的良好控制,要将冷速控制5~8℃/s,所有规格弹簧钢试样表面脱碳控制在180μm以内,同时铁素体分布趋于均匀,为后续深加工创造有利条件。该文工作为60Si2Mn弹簧部件的组织控制、性能优化等方面提供科学依据与理论支撑,对提升60Si2Mn使用寿命具有工程应用价值。     

Q-I-Q-T热处理新工艺下两种奥氏体化温度对60Si2CrVAT弹簧钢疲劳强度的影响

研究了淬火-等温-再淬火-回火(Q-I-Q-T)热处理新工艺下两种不同奥氏体化温度对60Si2CrVAT弹簧钢疲劳强度的影响,得到新工艺显微组织为马氏体/贝氏体及少量薄膜状残余奥氏体的复相组织。结果表明:低温奥氏体化状态较高温状态,马氏体、残余奥氏体的量减少,贝氏体的量增加。由于高温奥氏体化状态晶粒粗化,晶界处淬火应力集中,疲劳裂纹主要在晶界界隅处萌生;低温奥氏体化状态晶粒细化,疲劳裂纹主要由内部夹杂物引起。低温奥氏体化状态疲劳强度高于高温奥氏体化状态。     

连续冷却对60Si2Mn钢组织性能的影响

对60Si2Mn钢CCT曲线进行测定,研究了60Si2Mn钢不同冷速下的组织变化及热处理后的组织性能。结果表明,60Si2Mn钢的临界冷却速度在3~5℃/s之间,Ms点267℃,具有很高的淬透性,经3min水淬+自回火后,从心部至表面的硬度分布均匀,均在44.67HRC以上,冲击吸收能量在13.12J以上,热处理后的60Si2Mn钢具有高的硬度和良好的韧性,能够满足高性能材料的要求。     

等温淬火对60Si2Mn钢组织及性能的影响

研究了等温转变温度对60Si2Mn钢组织形态及其力学性能的影响。研究表明:在280～320℃等温转变产物为薄膜状奥氏体 细板条状贝氏铁索体的混合组织,其具有很高的强度(σb>1700～2000MPa,σ0.2>1400～1700MPa)、高韧性(α_k>45～60J/cm~2)和优异的抗多冲疲劳性能,综合力学性能均优于在相同硬度下的淬火回火组织。而转变温度高于340℃后,转变产物则为粗大贝氏铁素体块状与分布其间的奥氏体双相混合组织,此时强度显著下降。     

60Si2Mn弹簧钢热处理工艺与性能的关系

研究了不同热处理工艺对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢力学性能的影响，从中选择最佳的热处理工艺，使其得到良好的综合力学性能，为设计，选材，生产实践提供了证据。     

淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢性能的影响

使用热膨胀仪、SEM电镜、EBSD、硬度、拉伸和冲击等观察和检测手段,研究了淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢的显微组织、有效晶粒尺寸(EGS)和力学性能的影响。结果表明,不同冷却速率的合金钢,其显微组织包括板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和F(铁素体)。随着淬火冷却速率的降低合金钢的显微组织分别为LM(>20℃/s)、LM/LB(20~2℃/s)、LB(2~1℃/s)、LB/GB(1~0.2℃/s)、GB/F(0.2~0.02℃/s),其硬度由100℃/s时的393HV逐渐降低至0.02℃/s时的291HV。回火后合金钢的屈服强度由水冷的836 MPa降低至炉冷的726 MPa,而延伸率几乎不变,约为20%。油冷合金钢的-60℃冲击功最高(199 J),水冷次之(54 J),空冷和炉冷合金钢的最低(<30 J)。其原因是,油冷合金钢具有LM_T/LB_T混合组织,较小的EGS (1.6 μm)对解理裂纹的阻碍作用较强;而空冷、炉冷合金钢的组织分别为GB_T/LB_T、GB_T/F,其EGS较大(分别为2.4和2.8 μm),对解理裂纹的阻碍作用较弱。     

淬火冷却速率对6082铝合金力学性能的影响

采用末端淬火(JEQ)实验、使用JMatpro7.0模拟软件并结合硬度、拉伸性能测试以及透射电子显微镜(TEM)观测，研究了轨道交通用6082铝合金的淬火敏感性。结果表明：(1)由JMatpro7.0模拟得到的TTT曲线表明，6082铝合金的淬火敏感温度区间为220~425℃，β和β'相的鼻尖温度为375℃。合金的CCT曲线表明，为了抑制淬火过程中β'(亚稳相)的析出，合金的淬火冷却速率必须大于6℃/s；(2)随着末端淬火距离D的增大6082铝合金的时效态硬度和强度下降，淬透深度为23 mm；(3)随着淬火冷却速率的降低淬火诱导析出相β在异质形核点α-(AlMnFeSi)相上优先析出，在后续的时效过程中β相长大并吸收周围的溶质原子，晶内时效析出强化相β'减少；(4)慢冷过程中，晶界附近的空位浓度降低，晶界的无沉淀析出带(PFZ)变宽。     

冷却速率对Al-20％Si合金Si相形貌及性能的影响

使用高精度测温仪、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段,研究了冷却速率、过冷度和再辉温度对Al-20%Si合金Si相形貌和性能的影响。结果表明:Al-20%Si合金初生Si的平均尺寸(D)与冷却速率(v)呈幂函数关系D=260.6v^-3/4,而与再辉温度(T_m)则呈线性关系D=0.25T_m-143.12;降低初生Si生长的再辉温度,是控制晶粒长大的关键;铜模的高蓄热系数能持续降低初生Si的形核温度和再辉温度,使初生Si细小;初生Si由小平面生长转变为非小平面生长的临界过冷度为70 K,与理论计算结果(74 K)基本一致;随着冷却速率的增大、过冷度的增加和再辉温度的降低,Al-20%Si合金的凝固组织显著细化,合金的抗拉强度由167 MPa提高到210 MPa,延伸率则由2.14%提高到3.89%。     

60Si2CrVA弹簧钢循环细晶热处理

在盐浴加热条件下对弹簧钢60Si2CrVA 进行了多种循环热处理试验。结果表明:常规热处理后钢的奥氏体晶粒直径约为20μm(8级),采用循环热处理则可晶粒细化至5μm(12级)。在所研究的几种循环热处理工艺中,循环淬火显著地提高强度,但对塑性和韧性影响不大;提出的一种改进的循环热处理使各项机械性能指标得到提高,尤其是显著提高屈服强度和断裂韧性。对热处理后的显微组织进行了分析。指出改进的循环热处理对性能的改善归因于奥氏体品粒的细化和挛晶马氏体量的减少。     

60Si2Mn弹簧钢力学性能不合格原因分析

采用宏观及微观断口分析、金相检验、化学成分分析等方法,对60Si2Mn圆钢材料力学性能检测不合格的原因进行了分析。结果表明:由于材料内部的氢未完全扩散出去,且材料内部存在偏析缺陷,氢原子在偏析区聚集,在材料内部产生氢致裂纹是造成力学性能不合格的主要原因。     

60Si2Mn弹簧钢半固态坯料制备的实验研究

利用自制的高熔点半固态坯料装置制备了具有触变特性的60Si2Mn钢半固态坯料,并通过观察淬火金相,分析了搅拌工艺参数、稀土元素及冷却速度对半固态组织的影响.结果表明:搅拌功率与搅拌频率对初生相凝固形态影响显著;在一定搅拌频率范围内,随搅拌功率增大,初生奥氏体组织得到了充分细化和均匀球化;稀土元素的加入增大了形核率并抑制了晶粒长大,进而影响半固态晶粒形态;加大降温搅拌冷却速度有助于晶粒的细化.     

淬火温度对5CrW2Si钢组织与性能的影响

研究了５ＣｒＷ２Ｓｉ钢经正火加调质预处理后，在不同淬火温度下的显微组织，测定了其σｂ，Ｋ１ｃ和等力学性能。给出了显微组织与性能的关系，确定了５ＣｒＷ２Ｓｉ钢最佳强韬性的热处理工艺。     

热处理对65Si2MnWA钢疲劳断裂性能的影响

本文研究了回火温度对弹簧钢65Si2MnWA 组织和性能的影响,重点探讨了疲劳断裂性能及其疲劳与断裂机理。试验结果表明,随回火温度的升高(420～500℃),回火屈氏体变得粗大,碳化物尺寸和间距加大,铁素体回复程度加深。强度升高,随回火温度升高和应力比增大,疲劳裂纹扩展速率增大,门槛值降低,断裂韧性上升。其中,碳化物尺寸和间距是对断裂起关键作用的微观结构参数。从疲劳断裂角度看,弹簧钢65Si_2MnWA 采用860℃油淬,460℃回火较为适宜,因而评价了现行热处理工艺。     

感应淬火对曲轴扭转疲劳性能的影响

目的研究感应淬火对曲轴扭转疲劳性能的影响,为曲轴的设计和制造工艺调整提供技术参考。方法开展淬火曲轴和未淬火曲轴的扭转疲劳强度试验,利用升降法得到疲劳试验结果,从试验数据和微观组织等方面开展分析和讨论。结果未经过淬火的曲轴在99.9%存活率下的扭转疲劳极限为967.6N·m,经过感应淬火的曲轴在99.9%存活率下的扭转疲劳极限为1361.2N·m。感应淬火后曲轴的表面形成深度约3.5 mm的淬火层,平均硬度为HV0.5600,金相组织为细针状马氏体。曲轴的失效情况均为连杆颈油孔处开裂。结论 38MnVS6非调质钢曲轴在感应淬火后的扭转疲劳极限提升了约41%,曲轴油孔内壁的加工缺陷是形成裂纹源的主要原因,对曲轴淬火层区域的油孔内壁进行一定的表面处理,可进一步提高曲轴的扭转疲劳强度。     

淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响

采用力学性能测试、电导率测试和透射电子显微镜研究了淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响。结果表明：淬火速率从960℃/s降低到1.8℃/s,电导率提高了5.7% IACS,硬度的下降率为40%,抗拉强度和屈服强度的下降率分别为24.2%和56.9%,硬度和强度与淬火速率的对数呈线性关系。随着淬火速率的降低,淬火析出相的尺寸和面积分数显著增大,导致性能下降。淬火速率为1.8℃/s时,淬火析出相的平均尺寸为465.6 nm×158.2 nm,析出相的面积分数为42.1%。