典型国产管线钢的组织和力学性能

选取国内钢厂生产的X60、X70、X80和X100管线钢,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了上述管线钢的显微组织,采用拉伸、冲击、落锤试验方法检测和统计了其力学性能。结果表明:X60管线钢为多边形铁素体和珠光体的混合组织,X70、X80、X100为粒状贝氏体和多边形铁素体为主的混合组织,部分还含有少量珠光体;X70、X80和X100管线钢的综合力学性能明显优于X60管线钢,X70、X80和X100管线钢的强度依次增加而各级管线钢在-20℃冲击韧性的分布范围并未发生大幅变化;粒状贝氏体比珠光体-铁素体具有更优越的强韧化机制是促使X70、X80和X100管线钢获得更佳综合力学性能的重要原因。     

热煨制过程对X100管线钢组织与性能的影响

对X100管线钢采用淬火-回火型弯制技术制备弯管时的组织与性能进行了研究。结果表明,对于组织中分布有弥散残留奥氏体和Fe3C的粒状贝氏体管线钢X100而言,当回火温度为550℃时,其组织均匀性最好,材料硬度适中。当煨制热制度为950℃淬火＋550℃回火时,其显微组织为贝氏体、多边铁素体和珠光体,硬度可与母材相匹配。冲击断口分析表明,在-20℃时,X100钢断口的纤维区、放射区、剪切区都有良好的韧窝形状,表明在该煨制加热制度下,X100钢可获得良好的韧性。     

X100管线钢的工艺控制

利用热模拟、扫描电镜、透射电镜等分析手段研究了控轧工艺和冷却制度等对X100管线钢微观组织和显微硬度的影响。结果表明：在820℃变形时,随变形量增加,试验钢中板条贝氏体比例减少,粒状贝氏体比例增加,组织逐渐细化,显微硬度明显下降;400℃终冷时,随冷却速度的增加,粒状贝氏体组织逐渐细化,马奥岛数量减少,颗粒尺寸减小,显微硬度增加;在600～350℃范围终冷时,随终冷温度降低,贝氏体组织细化,马奥岛体积分数减少,颗粒尺寸减小,终冷温度降低到300℃时,组织中出现了大量硬相的板条贝氏体组织;显微硬度随着终冷温度的降低而增加。     

冷却制度对X70级管线钢组织与性能的影响

本文研究不同冷却制度对锻造退火后X70级管线钢组织和显微硬度的影响。结果表明,炉冷试样组织由较粗大的多边形铁素体、准多边形铁素体和少量粒状贝氏体组成;空冷试样组织由细小的准多边形铁素体和粒状贝氏体组成;水冷试样组织由大量的粒状、板条状贝氏体及少量马氏体和铁素体组成。水冷淬火处理试样的显微硬度可达到229.24 HV,明显高于另外两种实验钢。     

卷取温度对X100管线钢组织和性能的影响

应用扫描电镜(SEM)、拉伸试验、萃取复型和EBSD技术对实验室研制的X100管线钢在300、350和400℃卷取温度下的组织、力学性能、析出物状态和大小角度晶界进行了分析。结果表明:随着卷取温度的升高,X100管线钢强度降低,伸长率和冲击韧性上升,显微组织为针状铁素体(AF)、粒状贝氏体(GB)、板条贝氏体(LB)组织,M/A岛减少,析出物由铌、钛的碳、氮化物组成。结合轧后钢板的显微组织、力学性能分析,在300~350℃卷取试验钢的显微组织和力学性能可以达到X100级别管线钢的水平。     

X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的组织和性能

采用热模拟技术研究了X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织、显微硬度和韧性的变化规律,分析了焊后冷却速度和粗晶区组织、性能之间的关系.结果表明,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区组织类型主要为铁素体和少量珠光体、粒状贝氏体、板条贝氏体和板条马氏体4种类型.焊接粗晶区软化是X80级抗大变形管线钢焊接面临的主要问题.当焊后冷却速度在15～30℃/s之间时,X80级抗大变形管线钢焊接粗晶区的强度、室温以及低温韧性匹配良好,组织以板条贝氏体为主.     

热变形参数对X100管线钢高温变形行为和组织的影响

以高强度X100管线钢为研究对象,通过热模拟试验机Gleeble-1500对其进行单道次压缩试验,测得X100管线钢的应力-应变曲线,研究了应变速率、变形温度等热变形参数对X100管线钢变形抗力和组织性能的影响。试验结果表明,选择合适的应变速率和变形温度,可以得到细小均匀组织。与传统管线钢相比,X100管线钢显微组织主要为粒状贝氏体,且更为细小,具有更高的强度和韧性。合适的变形温度为1000℃,变形速率为5 s-1。     

高强贝氏体非调质钢的奥氏体连续冷却相变

采用DIL805L热膨胀仪,研究了Si-Mn-Mo系贝氏体非调质钢奥氏体连续冷却转变过程(CCT曲线),分析其显微组织及硬度、强度的变化。结果表明,试验钢在小于7℃/s较宽冷速范围内均可获得贝氏体+铁素体组织,且贝氏体以粒状贝氏体+板条贝氏体2种形态存在。随着冷却速度增加,显微组织逐渐转变为以马氏体为主,同时晶粒细化作用增强,硬度及抗拉强度增加。可以通过对转变组织的控制,得到综合力学性能良好的贝氏体钢。     

X100热轧钢带的成分设计

通过热模拟实验的方法研究了合金元素C、Mo、Nb含量对X100管线钢带的微观组织和显微硬度的影响。结果表明,随着C、Mo、Nb含量增加,实验钢显微组织中的板条贝氏体比例增加,显微硬度明显提高。但是,C、Mo含量较高时,钢中的马氏体/奥氏体(M/A)组元含量增加,尺寸增大。通过对碳当量的讨论得出,X100热轧钢带的合金设计应该综合考虑各种合金元素的影响,碳当量最好能控制在0.55附近。最后针对X100热轧钢带提出了一个优化的成分范围。     

X80级管线钢热煨弯管的热处理工艺及力学性能

对X80级管线钢热煨弯管进行了不同的调质处理,采用硬度计、拉伸试验机、冲击试验机和扫描电镜对调质处理后X80级管线钢弯管的力学性能及显微组织分别进行了研究分析。结果表明,X80级管线钢弯管的最优调质处理工艺为890 ℃保温30 min淬火水冷,随后590 ℃保温60 min回火空冷。经最优工艺调质处理后,弯管的显微组织为贝氏体铁素体、粒状贝氏体及少量针状铁素体,硬度达235 HB,下屈服强度达600 MPa,抗拉强度达740 MPa,屈强比达0.81,断后伸长率达28%,冲击吸收能量达300 J,具有优异的综合力学性能。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.