热作模具钢DM的高温稳定性和热疲劳性能

研究了热作模具钢DM的高温稳定性和热疲劳性能。结果表明,DM钢在620℃热稳保温过程中马氏体板条内的薄片状M₃C型碳化物逐渐向条块状M₇C₃型碳化物转变,在板条的边界生成M₇C₃、M₂₃C₆型碳化物。DM钢的短循环周次热疲劳性能受控于位错重排和湮灭,长循环周次热疲劳性能受控于碳化物的粗化程度。DM钢中M₃C、M₇C₃、M₆C型碳化物的生成自由能分别为27765.5 J/mol、3841.5 J/mol、-7138.1 J/mol,表明在热稳保温与热疲劳试验过程中碳化物的演变机理一致,发生了M3C→M7C3→M6C类型演变。     

热作模具钢热磨损和摩擦系数的研究

用Ａ．Ｔｈｏｍａｓ的试验方法,在相同的工况条件下,对比了六种热作模具钢的热塑性摩擦系数,以及润滑对摩擦系数的影响。同时还研究了模具钢的高温强度、延伸率、抗氧化性能与摩擦系数的关系,用失重法研究了五种热作模具钢的热磨损损次数与磨损量的对应关系。用金相、扫描电镜等手段,分析了经热磨损试样的端面硬度变化,磨损表面形貌和次表层组织的变化。     

热作模具钢热疲劳性能与铝液腐蚀性能研究

对４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１钢和３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢分别进行３ＳＮＣ－ＲＥ共渗加氧化、ＳＮＣ共渗加氧化和ＳＮＣ－ＲＥ共渗等表面处理，并对经处理的试样分别进行了热疲劳性能和铝液腐蚀性能试验研究。     

新型热作模具钢28Cr2NiMoWVSi的性能和应用

本文介绍了新研制成功的28Cr2NiWVSi锤锻模具钢的各项性能以及生产应用情况。与5CrNiMo钢相比,在高温强度和高温韧性方面显示了突出的优势。     

高应力弹簧端圈疲劳断裂机理研究

利用电阻应变仪测定了高应力弹筑各有效圈上所受的力，利用扫描电镜观察其断口形貌，得出结论，造成弹簧端圈断裂原因有二，其一是弹簧端圈受力较大，其二是端圈接触部位的摩擦磨损引起的。     

镍基高温合金GH4169的热机械疲劳行为

在不同温度区间、不同条件下进行GH4169合金的热机械疲劳实验测试其热机械疲劳数据,研究了这种合金的热机械疲劳行为。结果表明：GH4169合金在热机械条件下的迟滞回线具有明显的拉压不对称性;同相位时材料承受压应力,反相位时承受拉应力。拉应力,是影响疲劳寿命的主要因素。应变幅较高时GH4169合金出现平均应力松弛,在高温半周为先循环软化后循环稳定,在低温半周始终趋于循环稳定。     

循环温度范围对Ti-6-22-22合金热机械疲劳行为的影响

采用拉压对称的机械应变控制,研究了Ti-6-22-22合金在200～400℃和200～520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为.结果表明,在200～400℃内,同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命;在200～520℃范围,反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命.在两个温度范围内,热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关.纵向剖面金相观察表明,520℃时等温疲劳表面的裂纹更长.循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.     

硅在高硅马氏体型热作模具钢中作用机理研究

为了研究硅在马氏体型热作模具钢中的作用机理,冶炼了一种高硅马氏体型热作模具钢SDH3.借助TEM和3DAP微观分析设备研究了SDH3钢的显微组织特征以及合金元素的分布特点.实验结果表明:适当提高硅含量能有效增加和稳定H13钢中残余奥氏体;残余奥氏体可细化马氏体板条,提高SDH3钢的强韧性;硅在碳化物周围富集,降低了碳在铁素体中的扩散速率,阻碍碳化物的长大和粗化,有效地提高了SDH3钢的回火稳定性.另外,由于硅降低碳的析出阀值而提高了碳的扩散阀值,在回火时促进碳化物提前从α-Fe晶格间隙弥散析出而又不易聚集长大,也增加了钢的回火稳定性.     

新型热作模具钢SDH3-Mod的热稳机理研究

为了提高热作模具钢的热稳定性,在H13钢的基础上降V增Mn,设计了新型热作模具钢SDH3-Mod.通过热稳定性实验研究SDH3-Mod和H13在高温服役过程中的硬度变化趋势,结合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和透射电子显微镜探讨其高温时效动力学过程及微观组织演变.研究表明:SDH3-Mod在高温下的热稳定性优于H13.620℃热稳保温中,SDH3-Mod的基体回复被延迟,碳化物粗化被有效抑制,表现出比H13更加优异的回火抗力,这是由于SDH3-Mod的淬火温度高于H13,马氏体基体中固溶了更多的合金元素,提高了基体的分解温度,从而延迟了马氏体基体的回复;同时,Mn固溶于基体中,降低了高温下碳在铁素体基体中的扩散速率,较好地抑制了碳化物的析出和长大.     

316L不锈钢焊接接头高温低周期疲劳显微结构变化和断裂特征

本研究对316L奥氏体不锈钢母材和焊缝分别进行高温低周疲劳试验,对试样的微观结构和裂纹扩展形貌进行观察,分析母材和焊缝在高温低周疲劳循环应力响应下的位错结构和损伤机制。结果表明,316L奥氏体不锈钢母材在试验过程中由于位错增殖和位错湮灭导致发生循环硬化和循环稳定,在焊缝中由于位错湮灭导致发生循环软化。母材和焊缝在连续低周疲劳试验中裂纹主要以穿晶方式扩展,焊接接头处孔洞的连接是最终导致焊接接头疲劳断裂的主要机制。     

新型超高强度钢的高温形变热处理

采用高温形变热处理(TMT)+后续冷(热)处理的方法对新型超高强度钢(G33钢)进行处理,研究了不同工艺参数对G33钢微观组织及准静态(10-3s-1)拉伸力学性能的影响。结果表明:G33钢的最佳处理工艺为50%形变量的高温(1078℃)形变热处理+-73℃/1h冷处理+200℃/2h回火,此工艺下钢的屈服强度为1685MPa,极限抗拉强度为2130MPa,断后伸长率为14.0%。     

Very High Cycle Fatigue Fracture Behavior of High Strength Spring Steel

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106 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.     

奥氏体不锈钢铸造管坯的热挤压试验研究

介绍了一种新的奥氏体不锈钢无缝管材制备工艺,即对空心铸坯直接热挤压制备荒管。通过对铸坯热挤压荒管的组织与性能的实验研究,表明新工艺可获得组织和性能均与传统工艺水平相当的不锈钢荒管,但工艺流程缩短,生产成本降低。     

超高强韧性热模钢3Cr3Mo3VNb性能及其生产应用

将3Cr3Mo3VNb钢与H13、3Cr2W8V等热模钢的高温力学性能进行了比较,列举了它们在生产中的应用实例.结果表明,3Cr3Mo3VNb钢性能优于其它钢种;也论述了超高强韧性热模钢模块生产制作过程的质量保障措施.     

AZ91D室温环境棘轮及其低周疲劳行为

通过AZ91D室温环境应力控制下的低周疲劳试验,对铸造镁合金棘轮及其低周疲劳行为进行了研究,讨论了室温环境下材料的应力循环特性、棘轮行为、塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量随载荷水平和加载历史的变化规律,同时基于平均应力修正对材料的应力-寿命曲线进行了讨论。研究结果表明:AZ91D在室温环境下的应力循环呈循环硬化,材料的棘轮行为和塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量依赖于载荷水平和加载历史,另外考虑平均应力修正后的应力-寿命曲线预测效果有明显改观。     

The characteristics of fatigue under isothermal and thermo-mechanical load in Cr–Ni–Mo cast hot work die steel

ABSTRACT High temperature isothermal fatigue (IF) and in-phase thermo-mechanical fatigue (TMF) tests in load control were carried out in cast hot work die steel. At the same load amplitude, the fatigue lives obtained in the in-phase TMF tests are lower than those obtained in the isothermal tests. Observations of fracture surface and the response of stress–strain reveal that cyclic creep in the tensile direction occurs and the intergranular cracks dominate in TMF tests, whereas cyclic creep in the compressive direction occurs and the path of the crack growth is mainly transgranular in IF tests. A model of life prediction, based on the Chaboche law, was discussed. Damage coefficients that are functions of the maximum temperature and the variation of temperature are introduced in the model so as to evaluate TMF lives in load control. With this method, the lifetime prediction gives results corresponding well to experimental data.     

Fe-Cr-Mo-W-V系热作模具钢高温热稳定性机理研究

采用硬度和扫描组织评价方法分析了三种Fe-Cr-Mo-W-V热作模具钢(DM、H21和H13)在580~650℃下的热稳定性,研究结果表明DM钢较H21、H13钢具有高的热稳定性。同时,通过测定三种钢的连续加热曲线并结合透射电镜组织,研究了高温热稳保温过程中存在的重要碳化物的类型。为了揭示Fe-Cr-Mo-W-V钢的热稳定机理,计算了三种钢由M2C型碳化物形成阶段向MC型碳化物形成阶段转变的临界点激活能,其值为163.9~204.1kJ/mol,表明M2C、MC型碳化物的形成不仅受体扩散影响,而且与位错管道扩散激活能相关,DM钢具有最高临界激活能,其值高达204.1kJ/mol。进一步对比三种钢中的价电子结构差异,得出最高热稳定性的DM钢具有最佳价电子结构。     

H13钢热挤压模开裂分析

通过宏观检验、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对H13钢热挤压模开裂的原因进行了分析。结果表明:原材料中非金属夹杂物超标及大块共晶碳化物的存在是模具早期失效的主要因素,同时,少量微裂纹的存在也加速了模具的早期开裂。