硫对超高强度钢300M高周疲劳性能的影响

对高硫和低硫300M钢的显微组织和力学性能进行了系统研究,重点分析了硫含量对300M钢中夹杂物特征及高周疲劳寿命的影响机理。研究发现,硫含量的增加会大大降低300M钢的高周疲劳寿命。硫含量的增加会提高MnS夹杂物的析出温度及析出数量,提高试样次表层出现大尺寸MnS夹杂物的概率,大大降低高周疲劳裂纹萌生的难度,进而降低300M钢的高周疲劳寿命。     

300M钢腐蚀疲劳裂纹萌生的超载特性

本文对３００Ｍ钢在空气与３．５％ＮａＣｌ溶液中疲劳裂纹萌生的周期超载和单次超载特性进行了试验研究与理论分析。试验结果表明，３．５％ＮａＣｌ溶液中，单次超载所致腐蚀疲劳裂纹迟滞萌生的迟滞强度远小于周期超载的对应值。３．５％ＮａＣｌ溶液与空气中，超载迟滞强度均随超载比增大或等效应力幅水平的提高而增大，在腐蚀疲劳裂纹萌生寿命估算中，只考虑单次超载的迟滞规律，会得出大大保守的寿命估计，只有将单次超载和周期     

电镀铬对300M钢疲劳性能影响研究

对多次电镀铬的300M钢试样的疲劳性能、氢脆倾向、疲劳断口进行了测试和分析,以研究镀铬次数、镀铬层厚度对300M钢疲劳性能的影响规律。结果表明:镀铬层对300M钢的疲劳性能影响很大,在试验条件下,带镀层试样较未电镀试样的疲劳强度和相同应力条件下的疲劳寿命降低约60%,且镀层越厚疲劳寿命越低;这种影响与电镀次数无明显关系,只要执行正常的除氢工艺,重复电镀多达15次的300M钢仍未发现氢脆倾向。断口分析表明:疲劳裂纹主要起源于镀铬层或镀层与基体的界面处,疲劳性能的大幅降低主要与镀铬层本身的特性有关。     

稀土元素Ce对H13钢热疲劳性能的影响

对不同Ce含量的H13钢进行1040℃油淬和580℃两次回火处理后进行热疲劳循环试验,采用光学显微镜、扫描电镜及硬度计对不同热疲劳循环次数下试验钢的显微组织、裂纹形貌及硬度进行分析。结果表明,试验钢热疲劳循环后显微组织为回火索氏体,热疲劳裂纹优先在预先处理的缺口尖端处萌生,热疲劳循环过程中出现的氧化凹坑和夹杂物会促使裂纹生成,裂纹不断扩展,宽度增加。稀土Ce对试验钢组织和晶粒尺寸有明显的细化作用,提升试验钢的抗软化能力,抑制热疲劳裂纹的生长,其中最佳稀土Ce含量为0.026%。     

晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响

研究了不同热处理制度下得到的3种具有不同晶粒尺寸的42CrMoVNb高强度钢的超高周疲劳性能. 结果表明, 超高周疲劳强度和疲劳强度比并不随晶粒尺寸的减小而单调提高, 中等晶粒尺寸的试样具有最高的疲劳强度和疲劳强度比. SEM断口观察表明, 绝大部分试样的疲劳裂纹起源于夹杂物. 随着疲劳断口裂纹源夹杂物处应力强度因子幅ΔK_inc的减小, 疲劳寿命N_f增加; 而在夹杂物周围的粗糙粒状区域(GBF)的应力强度因子幅ΔK_GBF并不随N_f变化而变化, 基本为一常数, 且粗晶粒试样的ΔK_GBF高于细晶粒试样. 这表明, 细化晶粒对高强度钢的超高周疲劳性能有着复杂的影响,存在一个合理的细化晶粒范围.     

夹杂物对2Cr13钢疲劳性能的影响

研究了2Cr13钢的硬度、屈服强度和疲劳寿命;用SEM(扫描电镜)测量了2Cr13中夹杂物的化学成分.实验发现,材料的疲劳寿命因合金中的夹杂物而显著降低,约为不含夹杂物合金疲劳寿命的一半.     

16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢的疲劳性能与裂纹萌生

采用真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM+VAR)工艺制备16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢。测定了试验钢的疲劳极限和S-N曲线。通过观察断口,分析疲劳萌生类型和影响因素。结果表明:疲劳极限强度达到773 MPa,疲劳裂纹萌生于表面驻留滑移带、表面缺陷、近表面夹杂物和次表面夹杂物。表面驻留滑移带萌生疲劳裂纹占13%,表面缺陷萌生裂纹占33.3%,近表面夹杂物萌生占40%,次表面夹杂物萌生占13%。当疲劳裂纹萌生于内部夹杂物时,疲劳寿命随应力的增大而减小;在一定实际应力作用下,疲劳寿命随夹杂物尺寸的增大而减小。随着实际应力增加,疲劳裂纹萌生的夹杂物临界尺寸减小。     

两种热处理加热介质对300M钢疲劳性能的影响

本文对比分析了氮基保护气氛和真空两种热处理加热介质对300M钢疲劳性能的影响,并研究了热处理后表面喷丸强化对300M钢疲劳性能的改善情况.结果表明,由于氮基保护气氛热处理后表面层有一定程度的氧化脱碳,故钢的疲劳极限比真空热处理的低近30%;由于喷丸强化后表面形成较大的压应力,消除了表面氧化层等不良影响,氮基保护气氛热处理后经喷丸的300M钢疲劳极限比未喷丸的提高约40%.     

300M钢疲劳热耗散的试验研究

研究了300M钢疲劳损伤过程中的热耗散和温度演化规律,测试了300M钢在热处理和未经热处理状态下力学性能和疲劳性能。试验结果显示:经过热处理的300M钢其拉伸性能和疲劳性能都有显著提高,且在拉伸以及疲劳损伤过程中,温度升高更为明显。两种处理方式的试件显现出不同的热耗散规律。根据疲劳损伤过程中温度演化规律估算了疲劳极限σ-1,与试验值吻合很好,为快速确定300M钢的疲劳极限提供了一个方法。     

提高Ni含量对300M钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM、X射线衍射和力学性能测试等方法,对比研究了不同Ni含量的300M钢的力学性能、显微组织和断口形貌,研究了Ni含量对300M钢显微组织和性能的影响.结果表明,随Ni含量的增加,300M钢回火后强度下降,冲击韧性提高,残余奥氏体含量增多;断裂韧性KIC在Ni含量为3％时达到最大值;Ni含量变化对马氏体板条尺寸及ε-碳化物和夹杂物的成分、形态影响不显著     

退火软化对高强度钢300M组织及硬度的影响

为提高300M钢的后续切削性能,拓宽300M钢的应用领域,研究了退火软化工艺对300M高强度钢显微组织及硬度的影响.结果表明,300M钢在Ac1以下(730℃)退火,显微组织由马氏体转变为回火索氏体,碳化物呈球状或颗粒状;在两相区(780℃)退火,显微组织为珠光体+先共析铁素体,碳化物呈球状或短棒状;在Ac3以上(86...     

300M钢动态再结晶动力学

基于等温恒应变速率压缩实验,对300M钢在变形温度为850℃～1180℃、应变速率为0.01s-1～10s-1条件下的热变形行为,及其动态再结晶动力学行为进行研究。结果表明,当ln Z>33.37时,300M钢应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型,热变形过程发生两轮动态再结晶;当ln Z<33.37时,300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型,热变形过程仅发生一轮动态再结晶。根据压缩实验结果,分别构建300M钢第一轮动态再结晶和第二轮动态再结晶的峰值应变、临界应变、平均晶粒尺寸和体积分数动力学模型。     

轴承钢中硫化物夹杂诱发疲劳裂纹的微观分析

对轴承钢中硫化物夹杂与疲劳裂纹的关系进行了分析。结果表明,裂纹起源于表层下的硫化物夹杂,然后扩展到组织偏析带内,并沿偏析带扩展,最终使轴承发生接触疲劳失效。硫化物夹杂的存在破坏了基体连续性,在应力作用下形成分离裂纹并最终导致工件失效。     

回火温度对60Si2MnA弹簧钢高周疲劳性能的影响

利用旋转弯曲疲劳试验方法,研究了60Si2MnA弹簧钢在400℃和440℃回火后的高周疲劳破坏行为。结果表明,回火温度主要影响60Si2MnA弹簧钢的微观组织及强度从而影响其高周疲劳性能。当回火温度较高而强度水平较低时,疲劳破坏主要起源于试样表面,存在传统的疲劳极限;当回火温度较低而强度水平较高时,疲劳破坏主要起源于内部粗大的夹杂物,S-N曲线连续降低,传统的疲劳极限消失。尽管400℃回火试样的疲劳极限较高,但其疲劳强度比明显低于440℃回火试样。进一步细化钢中的夹杂物,则有望改善较低温度回火样的疲劳性能。     

热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM等方法研究了不同回火温度对300M超高强度钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,300M钢经870℃淬火后,在290～320℃范围内回火,显微组织为板条马氏体、下贝氏体和残留奥氏体组成。随着回火温度的升高,板条马氏体宽度由260 nm增加到437 nm,位错密度减小,下贝氏体含量增多;合金的抗拉强度有所下降,韧性呈上升趋势,而屈服强度、伸长率和断面收缩率变化较小。当回火温度为300℃时,强度、塑性和韧性达到一个最佳匹配,合金具有最优的综合力学性能。     

基于Matlab的300M钢奥氏体晶粒的长大规律

研究了300 M钢在不同加热温度(850～1180℃)和保温时间(5～120 min)下的奥氏体晶粒长大规律。绘制了300 M钢奥氏体晶粒尺寸在不同加热温度和保温时间下的等值线图;利用Sellars晶粒长大模型,构建了300 M钢的奥氏体晶粒长大数学模型。结果表明,300 M钢在高温加热时具有较好的抗晶粒粗化能力,在1050℃左右开始粗化。奥氏体晶粒尺寸等值线图可定性和定量预测奥氏体晶粒长大规律;奥氏体晶粒长大数学模型可用两个数学公式来描述,即当加热温度为850℃≤T≤1050℃时,d6.14=texp(68.97-64945.88/T);当加热温度为1050℃≤T≤1180℃时,d7.39=texp(134.56-144504.52/T)。