热处理工艺对SKD11钢冲击磨损性能和磨损机理的影响

采用金相显微镜、硬度计、冲击试验机和X射线衍射仪对比了真空淬火+回火和真空淬火+深冷处理+回火2种工艺下SKD11钢的显微组织、力学性能和物相组成。采用MLD-10型动载荷磨损试验机测试了2种热处理工艺下SKD11钢的冲击磨损性能,并对冲击磨损机理进行了分析。结果表明,2种热处理工艺下的组织均由回火马氏体+碳化物+残余奥氏体构成,深冷处理下的硬度比真空处理下高1HRC,冲击韧性略有下降。在冲击磨损的工况下,深冷处理时试样的失重量比真空处理时的失重量低,体现出了更好的耐磨性。在所研究的磨损时间内,真空处理后试样的磨损机理为高应力表面疲劳和磨粒磨损,深冷处理后试样的磨损机理为轻微的磨粒磨损。     

低合金耐磨钢的组织与性能

低成本、高性能耐磨钢的需求增长及其开发都在进行中.本研究根据对耐磨钢性能的要求,试制了三种不同合金化方式的低合金耐磨钢,利用金相显微镜、透射电子显微镜、洛氏硬度计、万能材料试验机、夏氏冲击试验机和磨粒磨损实验机研究了其组织和性能,讨论了它们间的关系.结果表明:0.25C钢经不同工艺热处理后均获得了马氏体组织,并发生不同程度的自回火现象,硬度均大于45 HRC,屈服强度大于1 000 MPa,抗拉强度大于1 500 MPa,并具有一定的塑性和韧性;在860℃淬火或920℃淬火并250℃回火后,实验钢的硬度、强度、塑性和韧性有最佳的配合,耐磨性最佳;V微合金化对钢的组织和性能没有明显影响.0.33C钢860℃或920℃奥氏体化后以等于或大于2.0℃/s的冷速连续冷却或风冷至室温,回火或不回火即可得到由贝氏体与马氏体组成的混合组织,硬度超过50 HRC,屈服强度大于900 MPa,抗拉强度大于1 500 MPa,有一定的塑性和韧性,耐磨性良好,与商用淬火-回火耐磨钢类似;但由于具有高的加工硬化能力和良好的冲击韧性,在冲击条件下的耐磨性会优于商用钢.不同工艺热处理后的试验钢的磨损率随砂纸粒度和载荷增大而增大,载荷的影响较大,而磨粒的影响较小.     

不同冲击载荷下10Mn钢和NM500的磨损性能及机理

为了给不同类型耐磨钢的实际使用环境提供可靠试验依据,研究不同微观组织的磨损性能和机理,分别在低载荷2 J和高载荷5 J下测试NM500马氏体钢和10Mn奥氏体钢的冲击磨损性能。NM500马氏体耐磨钢以板条状马氏体为主,板条内部存在高密度位错亚结构,同时存在少量残余奥氏体和一些棒状碳化物(TiC);奥氏体10Mn耐磨钢以奥氏体为主,还有少量马氏体和碳化物(NbC、VC)。结果表明,在低冲击载荷(2 J)下,NM500耐磨性高于10Mn钢(160 min的磨损量分别为109和181 mg),归因于NM500比10Mn钢具有更高的硬度,磨料对表面的破坏更小;在高冲击载荷(5 J)下,磨损初期,NM500耐磨性高于10Mn钢(120 min的磨损量分别为140和145 mg),但长时间磨损,NM500耐磨性低于10Mn钢(160 min的磨损量分别为222和173 mg),归因于10Mn钢发生了充分加工硬化,具有更优异的耐磨性。10Mn钢磨损后亚表面微观形貌中存在大量的高密度位错、形变孪晶、应变马氏体,优异的加工硬化能力使10Mn在5 J冲击载荷下更耐磨。     

热处理工艺对海洋工程用高强度耐低温H型钢组织及性能影响

摘要：以热轧耐低温H型钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析和力学性能测试等手段,研究了完全淬火和亚温淬火对试验钢微观组织和力学性能的演变规律。结果表明,试验型钢经780℃亚温淬火+600℃回火处理后,形成回火索氏体+铁素体的网状组织;试验型钢900℃淬火+600℃回火处理后,转变得到具有马氏体位向的回火索氏体,碳化物分布更加细小均匀,位错密度下降。2种热处理工艺制备H型钢综合力学性能优良,屈服强度均达到500MPa以上,900℃淬火+600℃回火处理后钢的屈服强度和抗拉强度更高。-40℃低温冲击韧性比热轧状态下出现大幅度提高,随着淬火温度升高冲击功更加稳定。     

稀土元素铈对精密模具用不锈钢组织性能的影响

为了提高精密模具用不锈钢的性能,在3Cr13马氏体不锈钢中添加质量分数为0.002%的稀土元素铈(Ce),经淬火+回火处理后,采用金相观察、SEM、拉伸试验、冲击试验和硬度测试等方法,研究了Ce对3Cr13马氏体不锈钢组织及力学性能的影响。结果表明：Ce能细化淬火+回火后的马氏体组织,使其晶粒大小趋于一致,“白块区”马氏体分布更加均匀,使试验钢屈服强度和抗拉强度提高了100 MPa以上,0℃低温冲击韧性提高了62 J/cm²,HV₁₀硬度值提高了48。同时Ce改变了试验钢低温冲击试样的断口形貌,减少了夹杂物引起的“孔洞”缺陷,阻碍了裂纹的扩展,提高了试验钢的低温冲击韧性。     

回火温度对Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢组织及强韧性的影响

摘要：矿山机械用耐磨钢构件服役环境恶劣而常常出现磨损失效,研究适用于复杂工况下的高耐磨钢成分、工艺与组织性能的关系,有利于提高耐磨构件的服役寿命并降低经济损失。利用SEM、TEM、洛氏硬度计、万能拉伸试验机及冲击试验机等,研究了160～400℃不同回火温度下Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢的组织形貌、强度硬度及-20℃冲击韧性的变化。结果表明,试验钢淬火态组织主要为板条马氏体,当回火温度为160℃时,马氏体板条依然清晰,但随回火温度升高到400℃,马氏体板条界渐渐消失,基体中出现大量片状或粒状渗碳体。EDS分析发现样品钢基体中含有纳米级Ti、Nb的碳氮化物。随回火温度升高,基体组织演变导致强化机制发生变化,回火温度为300℃,综合力学性能最佳,其抗拉强度为1500MPa,屈服强度1100MPa,伸长率为15.5%。随回火温度升高,-20℃冲击韧性由60J/cm2逐渐降低到36.3J/cm2。     

薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢磨料磨损特性

 研制了30CrMo,50CrV4两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢板,对试验钢板进行淬火和低温回火热处理,并且与传统热轧工艺生产的热轧态的45,16Mn,Q235钢对比进行低应力磨料磨损试验,研究其磨损特性。结果表明,淬火低温回火态薄板坯连铸连轧30CrMo,50CrV4钢的相对耐磨性都达到了热轧Q235钢的1.6倍以上。在低应力磨料磨损下,显微切削机制为主要磨损机制,淬火回火态薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢具有高硬度因而具有较好的耐磨性能,并在试验钢板硬度高于450HBW以后相对耐磨性明显提高。对比两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢的显微组织、硬度、韧性及耐磨性能,30CrMo钢的综合性能较好。50CrV4钢耐磨性能较好,但其冲击韧性较低。     

化学成分对耐磨铸钢组织与性能的影响

为了克服高锰钢作为履带板材料具有的耐磨性能较差、力学性能较低的缺点,设计了能够作为高锰钢替代材料的一种新型双相(马氏体+贝氏体)耐磨铸钢.研究结果表明:试验钢在淬火回火态下为马氏体+贝氏体双相组织,另外还残存着极少量的残余奥氏体组织.含碳量的增加使试验钢的冲击韧性和延伸率趋向降低.随着铬含量的升高,冲击韧性在淬火回火态下升高.含质量分数为0.30%C,0.6%Cr合金的综合力学性能最优,组织为马氏体+贝氏体双相组织.经由400 h磨损试验后,在干态磨损条件下,其耐磨性能比高锰钢提高了56%,而在有腐蚀介质的湿态磨损条件下,耐磨性能比高锰钢提高了22.5%.     

NM400/NM500级矿山机械用钢的高温磨损性能及机理

将直径为5 mm的混合烧结Al₂O₃陶瓷球安装在高温滑动摩擦试验机夹持工具上与耐磨钢组成摩擦副, 研究了耐磨钢与氧化铝陶瓷球在200~300 N、100~400 r·min-1不同载荷下的滑动摩擦行为.结合X射线衍射分析技术和扫描电镜等分析手段研究了NM400和NM500两种耐磨钢在室温~300℃下摩擦界面处材料的氧化物形成、磨损表面形貌和显微组织等行为.随温度升高, NM400和NM500的摩擦系数仍然处于0.27~0.40的范围内, 但两者的平均摩擦系数分别从0.337、0.323逐步降低至了0.296和0.288.在300℃时, 氧化物的产生是摩擦系数略有下降的主要原因.随着温度的升高, 摩擦行为首先以磨粒磨损为主, 随后逐渐发生氧化物的压入-剥离-氧化现象, 使磨损速率略有降低.通过高温摩擦磨损行为与微量氧化模型的分析发现, NM400和NM500钢在室温至300℃的磨损机制是磨粒磨损、挤压变形磨损以及微量氧化物磨损的共同作用.NM500钢表现出更加良好的耐磨性能主要原因是其硬度强度高于NM400钢.在高强微合金马氏体耐磨钢中添加少量合金元素, 使其在高温摩擦过程中产生一定量稳定附着的氧化物, 在一定程度上能够起到降低磨损率的作用.      

耐磨钢的冲蚀磨损性能研究

本文研究了低合金高强度耐磨钢NM400、NM500和高碳钢65Mn淬火后组织、性能和析出物情况,以及在不同角度和压力下的冲蚀磨损性能及和磨损机理。结果表明,三种钢的组织均为马氏体,其中NM400和NM500为板条马氏体组织,而高碳钢65Mn则主要为片状马氏体组织;冲蚀磨损实验表明,在较小的冲蚀角度下,三种钢的冲蚀磨损性能主要与材料的硬度有关,但是在较大的冲蚀角度下,三种钢的冲蚀磨损性能除了与硬度有一定关系外,还与材料的塑韧性有较大关系。     

Effect of heat treatment process on impact wear property and mechanism of SKD11 steel

The microstructure, mechanical property, phase of SKD11 steel after vacuum heat treatmentor deep cryogenic heat treatment were studied by means of OM, hardness tester, impact tester and XRD.The impact wear properties of SKD11 steel under the two heat treatments were tested by MLD- 10 dynamic load- bearing wear tester. The impact wear mechanism was also analyzed. The results show that the microstructures of SKD11 steel after the two heat treatmentsare composed of tempering martensite, retained austenite and carbide. The hardness after cryogenic treatment is 1HRC higher than that of the vacuum treatment and impact toughness decreases lightly. Under impact wear conditions, the weight loss of the sample during deep cryogenic treatment is lower than that of the vacuum treatment, which shows better wear resistance. In the studied wear time, the wear mechanism of the sample after vacuum treatment is high stress surface fatigue and abrasive wear, and the wear mechanism of the sample after cryogenic treatment is slight abrasive wear.     

Microstructure and Abrasive Wear Behavior of Medium Carbon Low Alloy Martensitic Abrasion Resistant Steel

The effect of processing parameters such as hot rolling and heat treatment on microstructure and mechanical properties was investigated for a new 0.27mass% C and Ni,Mo-free low alloy martensitic abrasion resistant steel.The three-body impact abrasive wear behavior was also analyzed.The results showed that two-step controlled rolling besides quenching at 880℃and tempering at 170℃could result in optimal mechanical property:the Brinell hardness,tensile strength,elongation and-40 ℃impact toughness were 531,1 530 MPa,11.8% and 58J,respectively.The microstructure was of fine lath martensite with little retained austenite.Three-body impact abrasive wear results showed that wear mechanism was mainly of plastic deformation fatigue when the impact energy was 2J, and the relative wear resistance was 1.04times higher than that of the same grade compared steel under the same working condition.The optimal hardness and toughness match was the main reason of higher wear resistance.     

新型低合金高强韧性耐磨钢的研究

采用多元合金化及变质处理设计了一种新型低合金高强度高韧性耐磨钢。研究了钢的基本特性、显微组织、断口形貌以及热处理工艺对钢的力学性能和耐磨性的影响。研究结果表明,该钢的过冷奥氏体的稳定性高,具有高淬透性及高回火稳定性,经８８０～９２０℃淬火及２５０～３００℃回火后获得回火板条马氏体组织,使钢具有高强韧性及高耐磨性     

含钛中锰钢淬火-配分组织及力学性能

为了研究淬火配分含钛中锰钢的组织与力学性能,借助扫描电子显微镜,透射电子显微镜、电子背散射衍射技术与万能拉伸试验机、磨粒磨损试验机等,分析与测试了含钛中锰钢在165～240℃淬火380℃配分处理后组织、强度、塑性与磨粒磨损性能.结果 表明,试验钢淬火-配分组织主要为板条状一次马氏体、块状二次马氏体及残余奥氏体,同时含有...     

调质热处理对55NiCrMoV7模具钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、硬度测试、Ⅴ型冲击实验和单向拉伸实验结合有限元建模仿真,研究了55NiCrMoV7模具钢在不同淬火温度(790～910℃)、回火温度(100～650℃)下的微观组织演化和力学性能的变化规律.结果表明,随着淬火温度升高,球状碳化物逐渐溶解到马氏体基体中,马氏体组织不断长大、粗化,残余奥氏体逐渐增多...     

Relationship Among Microstructure and Properties and Heat Treatment Process of Ultra-High Strength X120 Pipeline Steel

 The variation of heat treatments including directed quenching and tempering off-line after controlled rolling (DQT) and quenching off-line and tempering off-line after controlled rolling (RQT) with microstructure and mechanical properties of a low-carbon microalloyed steel was compared and analyzed. For DQT, the quenched steel was obviously banded microstructure, with increasing tempering temperature, lath martensite coarsened, the cusp carbide precipitated at grain boundaries, the yield strength fluctuated slightly, and the fracture-separation was obvious. The impact toughness was better in the steel tempered at 500 ℃ for 1 h. In RQT, with increasing tempering temperature, lath martensite degenerated, intragranular and intergranular finer precipitations with smaller than 30 nm precipitated and grew up and were distributed dispersedly, the stripe-like carbides were distributed at grain boundaries, and the yield strength and tensile strengthen decreased obviously. The impact toughness of RQT process was much better than that of DQT process, and the comprehensive mechanical properties were better for the steel tempered at 500 ℃ for 1 h of RQT process.     

热处理工艺对NM500耐磨钢组织和力学性能的影响

通过扫描电子显微镜,电子背散射衍射、透射电子显微镜以及力学分析等方法研究了在线淬火-回火(DQ-T)和再加热淬火-回火(RQ-T)对NM500耐磨钢组织和性能的影响,并讨论了不同热处理工艺的强化机理.发现试样经过不同的热处理工艺后在较高的强度下均能保持良好的韧性.由于位错密度的增加和更细的马氏体板条束尺寸,DQ-T试样的抗拉强度和硬度明显高于RQ-T试样,但是强度的增加并没有造成韧性和塑性急剧的降低.再加热淬火温度对RQ-T试样的强度影响较大,当淬火温度较低时,马氏体板条束得到细化,这种细晶强化作用有效地提高了RQ-T试样的强度.      

淬火及回火处理对新型槽帮钢30MnSiCrMo组织性能的影响

采用光学显微镜、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30MnSiCrMo经900～920℃30 min淬火,350～550℃2h回火的组织性能变化。结果表明,350～550℃不同回火过程中,试验钢出现马氏体分解、碳化物转变、聚集长大及α相回复再结晶等转变,室温组织由回火马氏体向回火屈氏体和回火索氏体过渡。随着回火温度的上升,基体固溶强化与碳化物析出强化减弱,试验钢的强度与硬度连续降低,而塑性与韧性不断提高,试验钢在900和920℃30 min水淬后450～520℃2 h回火时获得良好的强韧性匹配,即抗拉强度1159～1008 MPa,屈服强度1107～944 MPa,断后伸长率11.8%～15.0%,室温硬度336～293HBW,V型缺口冲击吸收功45.5～67.5 J,能够满足中部槽材料的强韧性要求。