淬火工艺对低合金耐磨钢组织与力学性能的影响

选用不含Nb钢和含Nb(质量分数,0.021%)钢作为试验材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布氏硬度测试、冲击和拉伸等试验手段研究试验钢轧制后在不同温度加热淬火+回火及850℃在线淬火+不同温度回火两种热处理工艺下的组织和综合性能。结果表明:再加热淬火+回火工艺下,含Nb钢随淬火温度的提高,强度和韧性都有所提高,在950℃淬火+200℃回火处理下综合性能最佳,其强度为1843 MPa,硬度值为567 HBW,-20℃下的冲击吸收能量为31 J,符合NM500的标准;在线淬火+回火工艺下随着回火温度的提高,试验钢的综合性能降低,但含Nb钢的性能都高于相同条件下的不含Nb钢。含Nb钢在850℃在线淬火+200℃回火处理下综合性能最佳,其强度为1818 MPa,硬度值为562 HBW,-20℃下的冲击吸收能量为30 J,同样达到了NM500的标准。     

锥形磨浆机磨片用新型马氏体不锈钢的组织性能

针对锥形磨浆机磨片的工作条件和失效分析,设计制备了一种低碳马氏体不锈钢Fe-0.04C-15Cr-3Ni-0.5Mo-0.1Nb。采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度、冲击和摩损试验等方法研究了热处理工艺对试验钢显微组织和性能的影响。结果表明,试验钢在940~1100℃之间加热保温1 h后空冷淬火,显微组织为板条马氏体和均匀分布的细小颗粒状含Nb的MC型碳化物,随加热温度的升高原始奥氏体晶粒逐渐长大,MC型碳化物颗粒减少,硬度在1020℃达到最大值45.2 HRC;经1020℃淬火550~750℃之间回火后,随回火温度的升高,在原奥氏体晶界和板条界析出M23C6型碳化物,硬度先减小后增大,韧性先增大后减小,700℃回火时,冲击吸收功达到最大值102.8 J,硬度达到最小值33 HRC,750℃回火时,由于开始形成奥氏体和M23C6型碳化物的溶解,回火后的空冷过程中奥氏体又形成马氏体,使硬度升高,冲击吸收功降低,在550~700℃之间回火,试验钢的耐磨性随回火温度的升高而降低。     

调质工艺对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜、金相显微镜、冲击试验机结合维氏硬度计研究了780、830和880℃淬火+500～580℃高温回火处理对Cr-Ni-Mo-V超高强韧钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随回火温度的升高,尺寸较大碳化物会发生溶解转变,合金碳化物由基体中不断弥散析出。硬度和冲击性能均随回火温度升高呈现先增大后降低的趋势,与碳化物弥散析出形貌和残留奥氏体分解转变有关;3种温度淬火试验钢均在540℃回火时出现二次硬化峰值,最高值分别为488、517、532 HV20,在540～560℃回火出现最大冲击吸收能量,分别为49.7、58.5、51.0 J。为充分保证钢的强韧性,最佳热处理工艺为830℃亚温临界淬火+560℃回火。     

感应加热对铌微合金化 C95油井管用钢组织与性能的影响

研究了Nb在快速感应加热条件下对C95油井管用调质钢显微组织的影响。将不同Nb含量的试验钢感应加热到850℃～1000℃后立即淬火,结果表明,不含Nb试验钢奥氏体晶粒尺寸与淬火温度服从 Arrhenius关系（D＝8．98×102 exp（-5．8×103/T））,而含Nb试验钢存在一个临界温度Tc ,且Nb含量增加Tc升高,超过临界温度Tc 后服从Arrhenius关系,Tc 以下Nb显著抑制奥氏体晶粒长大。扫描电镜分析表明,Nb不仅减小了奥氏体晶粒尺寸同时还减小了马氏体板条束尺寸,650℃回火后含Nb试验钢的回火硬度较高,不含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度的升高而明显下降,而含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度升高变化不大。     

热处理工艺调控9CrV钢显微组织及力学性能

针对大尺寸液压破碎锤活塞用9CrV钢,研究分析了热处理工艺对其显微组织及力学性能的影响.结果 表明,经840℃淬火和300℃回火后,9CrV钢的组织为回火马氏体、粒状碳化物和残留奥氏体,其硬度为56.7 HRC,冲击吸收能量为4.66 J.随淬火温度降低至800℃,回火温度提高至400℃,9CrV钢的硬度降低至49.8 HRC,降幅近12.2％,而冲击吸收能量提高至8.98J,增幅达92.7％.这是由于降低淬火温度后未溶碳化物数量增多,一方面细化了组织,另一方面形成淬火后马氏体的含碳量降低,两者均为提高淬火组织的强韧性提供了基础.适当提高回火温度,组织由回火马氏体转变为回火屈氏体.通过淬火与回火工艺的综合调控,可有效提高9CrV钢的抗冲击能力.     

铁素体含量与回火温度对HSLA钢组织性能的影响

研究了不同铁素体含量与回火温度对HSLA钢组织与力学性能的影响。结果表明:热轧HSLA钢从810～900℃淬火后组织为马氏体和37%～0%铁素体,且随淬火温度升高,铁素体晶粒尺寸减小,可动位错密度增加;高温回火后板条马氏体分解严重,位错密度降低并有大量碳化物析出;铁素体含量增加使屈服强度和抗拉强度降低,其中抗拉强度在450℃回火后下降约200 MPa,而屈服强度随回火温度的变化趋势决定于铁素体含量;180℃回火后铁素体与马氏体间的强度差使铁素体对拉伸性能和冲击性能表现出不同的断裂机理;450℃回火后铁素体与马氏体能够协调变形,伸长率与冲击吸收能量均随铁素体含量增加而提高。此外,均匀的马氏体有利于提高试验钢的低温韧性,其-40℃冲击吸收能量119 J。     

回火温度对37CrMnMo钢冲击性能的影响

通过冲击、拉伸试验、光学显微镜和扫描电镜,研究了钻杆接头用37CrMnMo钢在不同回火温度下的显微组织形貌及强度和冲击性能的影响的变化规律。结果表明,37CrMnMo钢经水淬后于500～640 ℃回火后得到回火索氏体,随回火温度的上升其抗拉强度与屈服强度由平缓降低变为陡降趋势。500 ℃的回火组织中碳化物呈现层片状分布,冲击吸收能量为30.94 J;600 ℃回火后碳化物呈均匀弥散分布,冲击吸收能量为117.49 J;经过640 ℃回火后,显微组织中碳化物粗化,直接导致冲击吸收能量下降。故37CrMnMo钢试样在870 ℃淬火后于不同温度回火,碳化物的形貌对其强韧性起着关键作用。     

淬火回火工艺对Cr26过共晶高铬铸铁组织及性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试、冲击试验和磨损试验等手段,研究了淬火和回火工艺对Cr26型过共晶高铬铸铁组织、硬度、冲击吸收能量和耐磨性的影响。结果表明,经980~1100 ℃淬火和250~600 ℃回火后的Cr26过共晶高铬铸铁的组织主要是马氏体基体,M₇C₃碳化物和少量奥氏体。初生碳化物为六边形,共晶碳化物和回火生成的二次碳化物呈短棒状。总体碳化物含量随淬火温度升高略有上升。随回火温度的升高,硬度先降低后增加,超过500 ℃回火时再次降低,而冲击吸收能量先增加后降低,超过350 ℃回火时再次上升。不同温度淬火时,对应最大耐磨性的回火温度不同。980、1050 ℃淬火时,再经250 ℃回火获得最高的耐磨性,而1100 ℃淬火时,再经350 ℃回火获得最大耐磨性。     

热处理工艺对冷作模具钢GYCRF组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和冲击试验等分析手段,对不同淬、回火热处理条件下的冷作模具钢GYCRF的组织和性能进行了研究。结果表明:GYCRF钢淬火后存在含Nb、Mo和V等合金元素的碳化物,1080～1120℃是最佳的淬火温度范围;在520℃回火时存在二次硬化峰,回火组织中主要为富含Nb、V等合金元素的MC型碳化物和以Cr元素为主的M_(23)C_6型碳化物;与常用冷作模具钢DC53相比,由于淬火前MC碳化物中Nb部分替代了V,在合金质量比一定的前提下,Nb的加入使得V含量相对降低,造成基体中固溶的V元素和回火时MC型碳化物析出量相对减小,回火硬度降低,冲击韧性高于DC53钢。     

热处理对复合铸造高铬高碳钢/碳钢耐磨材料微观组织及力学性能的影响

采用液-固复合的方法制备铸态复合耐磨试验钢,且分别进行等温淬火和淬火-回火处理,利用扫描电镜、硬度计及冲击性能测试研究了不同的热处理对高铬高碳钢/碳钢复合铸造耐磨钢组织和性能的影响。利用JMatPro软件对试验钢不同温度下平衡相种类与含量进行了计算。结果表明,铸态高铬高碳钢/碳钢复合材料耐磨层的微观组织由网状碳化物和粒状珠光体组成;基体层为由粗大的奥氏体在较快冷速下形成的魏氏组织。等温淬火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+奥氏体+铁素体的微观组织,基体层形成了块状铁素体与珠光体的微观组织;淬火-回火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+马氏体的微观组织,基体层形成马氏体+上贝氏体的微观组织。经过等温淬火的试验钢耐磨层硬度为493 HBW,冲击吸收能量为2.6 J,基体层冲击吸收能量为79.2 J;经过淬火-回火的耐磨层硬度为629 HBW,冲击吸收能量为1.6 J,基体层的冲击吸收能量为20.0 J。考虑复合耐磨钢需要抵抗较高冲击载荷,880 ℃保温2 h空冷至320 ℃保温5.5 h的等温淬火为更优的热处理工艺。     

热处理工艺对5Cr5Mo2V钢组织与性能的影响

利用洛氏硬度计及场发射扫描电镜等研究了奥氏体化温度和回火温度对热锻模具用钢5Cr5Mo2V组织和性能的影响.结果表明:试验钢经过不同温度的淬火和回火处理后,组织均为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物.当5Cr5Mo2V钢在920～1030℃淬火时,随淬火温度升高硬度值增加并于1030℃达到最大值62.53 HRC,之后硬度...     

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。     

4Cr5Mo2VCo钢的热处理工艺优化

对不同工艺下4Cr5Mo2VCo钢的硬度及冲击性能进行测定,并用SEM对其显微组织和断口形貌进行了分析。结果表明,在1000~1100 ℃淬火温度范围内,4Cr5Mo2VCo钢的硬度先升高后降低,最高达59.2 HRC;未溶碳化物数量随淬火温度上升不断减少,在1100 ℃时基本全部溶入基体。回火过程中4Cr5Mo2VCo钢的二次硬化峰值温度为520 ℃,硬度随回火温度继续升高而逐渐降低。不同温度淬火试样的冲击吸收能量随回火温度的上升呈先增大后逐渐降低趋势。在44~46 HRC的硬度使用范围内,4Cr5Mo2VCo钢具有最佳强韧性配比的热处理工艺为1060 ℃×30 min淬火+(600~610) ℃×2 h回火两次,平均冲击吸收能量可达410 J。     

Nb微合金化对Cr-Ni-Mo-V系高强钢组织及力学性能的影响

对含Nb与不含Nb的Cr-Ni-Mo-V系高强钢进行880℃×1 h淬火+300℃×3 h回火处理,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等技术分别对其微观组织和析出相进行观察分析。结果表明,添加了0.035%Nb的试验钢组织得到细化,马氏体板条块尺寸从3.1μm下降至2.9μm,且Nb的添加使得MC型析出相的含量增加,析出相尺寸分布得到优化,尺寸在18～200 nm的析出相含量明显增加。由于析出相含量的增加,固溶C含量有所下降,加之含Nb试验钢中的原始C含量稍低,导致含Nb钢的强度稍有下降,但仍达到2000 MPa水平。而马氏体组织的细化及析出相尺寸分布的优化使含Nb试验钢韧性明显提升,室温和-40℃低温冲击吸收能量(KU₂)均提高至44 J。     

合金元素及热处理对新型槽帮钢组织与性能的影响

通过Cr、Mo等合金化设计出新型槽帮铸钢,利用扫描电镜、拉伸、冲击试验机及布氏硬度计等研究了新型槽帮钢在不同热处理条件下的组织与性能变化。结果表明,添加Cr、Mo等合金元素提高了钢的淬透性和回火稳定性,细化组织并促进碳化物析出,热处理后钢的强度、硬度、塑性和韧性得到明显改善。ZG-1试验钢经900、920℃淬火、500℃回火时抗拉强度为999～1002 MPa,屈服强度931～933 MPa,断后伸长率15.0%～14.0%,室温硬度296～298 HBW,冲击吸收能量61.0～63.0 J;ZG-2试验钢920℃淬火、500～520℃回火时强韧性更优异,抗拉强度1039～1011 MPa,屈服强度981～947 MPa,断后伸长率15.0%～15.3%,室温硬度305～298 HBW,冲击吸收能量64.5～67.5 J,可以满足刮板输送机中部槽材料的性能要求。     

回火温度对NM500耐磨钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和材料表面综合性能测试仪等研究了回火温度对NM500低合金高强度耐磨钢的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,NM500钢经淬火+回火处理后得到典型的回火马氏体组织,回火温度的升高使得固溶在马氏体板条中的过饱和碳原子逐渐析出,而碳化物聚集长大导致钢的硬度和低温冲击性能明显下降。NM500钢在200 ℃回火后的硬度和-20 ℃低温冲击吸收能量分别为513 HBW和44.40 J,耐磨性能最佳。低温回火(200、250 ℃)时少量细小弥散的过饱和碳原子析出改善了钢的耐磨性,300 ℃及以上回火时聚集粗化的短棒状渗碳体会降低基体的硬度,导致钢的耐磨性不断降低,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

回火时间对高强抗震耐火钢板组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM、拉伸试验和冲击试验等,研究了600 ℃回火不同时间对690 MPa级高强抗震耐火钢板的力学性能、微观组织及析出行为的影响。结果表明,不同回火时间对耐火钢板的力学性能和微观组织有重要影响。耐火钢板经过600 ℃回火后强度稍有降低,但伸长率增大,屈强比降低,综合力学性能提高,低温冲击吸收能量随回火时间的延长而降低。最优回火保温时间为15 min,此时试验钢板的屈服强度为976 MPa、硬度为396 HV,-40 ℃冲击吸收能量为164 J,其组织由贝氏体+铁素体+少量马氏体构成,在马氏体和铁素体中均存在位错和细小析出相,析出相为富Nb的Nb、Ti复合碳化物,发挥沉淀强化作用;当保温时间延长至60 min后,析出大量细小Nb、Ti和Mo复合碳化物,但此时的沉淀强化作用不能弥补铁素体造成的强度损失,所以在相同温度回火过程中,随着回火时间的延长,抗拉强度和硬度下降。     

回火温度对柔性齿轮钢40CrNiMo组织及力学性能的影响

通过预处理(固溶处理)、等温淬火以及不同温度回火等处理方法,利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机等设备研究了奥氏体化温度对40CrNiMo钢奥氏体晶粒长大速度以及硬度的影响,探索了回火温度对贝氏体/马氏体多相钢微观组织和力学性能的影响。结果显示,预处理期间,奥氏体晶粒随奥氏体化温度的升高首先缓慢增长然后快速长大,然而硬度保持在56 HRC左右。250~500 ℃回火时,大量细小的碳化物析出,微观组织仍然保持原来的板条状,试验钢的强度、硬度降低,塑韧性呈现先降低后升高的趋势;400 ℃回火试样伸长率最低,冲击吸收能量最小,表明400 ℃回火时出现回火脆性;回火温度升高到600 ℃,基体组织发生再结晶,转变为回火索氏体,此时强、硬度最低,冲击吸收能量高达147 J。     

V对含氮马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

为提升含氮马氏体不锈钢在高温下服役性能,设计了两种试验钢(一种添加0.12%V (质量分数),一种不加V),采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、Thermo-Calc软件、OM、SEM、TEM研究了添加微量的V对含氮马氏体不锈钢组织和力学性能的影响。结果表明,在较高温度450～550℃下回火,添加0.12%V较不加V的含氮马氏体不锈钢硬度提高了0.6～1.9 HRC,冲击吸收能量提高了1.2～3.8 J。1050℃淬火、-73℃冷处理、530℃回火后,添加0.12%V钢的塑韧性得到较大提升,断裂方式改变为韧-脆混合断裂,原奥氏体晶粒尺寸由16.48μm减小为11.12μm,未溶第二相的种类和分布由沿着原奥氏体晶界呈断链状分布的短棒状M₂₃C₆碳化物转变为弥散分布的球状碳化物和碳氮化物。通过细化晶粒和均匀分布的球状碳化物、碳氮化物,使得含氮马氏体不锈钢的强度和塑韧性均得到提升。