中碳Cr-Ni-Mo-V高强度钢的高温拉伸行为研究

利用MTS880试验机测试了40CrNi3MoV钢和50CrNi5MoV钢在高温下的拉伸性能。结果表明:试验钢的抗拉强度、屈服强度随试验温度的增加而降低,断面收缩率、伸长率随着试验温度的增加而增加。在350℃时,50CrNi5MoV钢与40CrNi3MoV钢的抗拉强度分别为1395、1180MPa;在500℃拉伸时,50CrNi5MoV钢与40CrNi3MoV钢的抗拉强度分别为1185、978MPa。与室温拉伸时的强度相比,350℃拉伸时50CrNi5MoV钢与40CrNi3MoV钢抗拉强度的下降率分别为14%和15%;500℃拉伸时50CrNi5MoV钢与40CrNi3MoV钢抗拉强度的下降率分别为27%和29%。50CrNi5MoV钢不但室温强度高,而且在500℃的高温下抗拉强度仍比40CrNi3MoV钢高200MPa左右,这说明50CrNi5MoV钢更适合在高温下使用。     

热处理对25CrMoNiVNbTi钢高温拉伸性能的影响

研究了淬火温度对25CrMoNiVNbTi钢的高温拉伸性能和组织的影响。结果表明:在900~1100℃温度范围内,随着淬火温度的升高,25CrMoNiVNbTi钢在600℃的高温拉伸性能先增加后降低,本试验条件下的最佳热处理工艺为1000℃淬火30 min+620℃回火2 h,经该工艺处理后该钢在600℃下拉伸时其屈服强度和抗拉强度分别达到974 MPa及1046 MPa,洛氏硬度为40.5 HRC,显微组织为回火索氏体、贝氏体、碳化物和少量的残留奥氏体,而且钢的晶粒细小,位错密度高,大大提高了该钢在高温下的力学性能。扫描电镜观察结果表明该钢在高温下拉伸后的断口为韧性断裂。     

热处理对25CrMoNiVNbTi钢的高温拉伸性能的影响

研究了淬火温度对25CrMoNiVNbTi钢的高温拉伸性能和组织的影响。结果表明：在900~1100 ℃温度范围内,随着淬火温度的升高,25CrMoNiVNbTi钢在600 ℃的高温拉伸性能先增加后降低,本试验条件下的最佳热处理工艺为1000 ℃淬火30 min+620 ℃回火2 h,经该工艺处理后该钢在600 ℃下拉伸时其屈服强度和抗拉强度分别达到974 MPa及1046 MPa,洛氏硬度为40.5 HRC,显微组织为回火索氏体、贝氏体、碳化物和少量的残留奥氏体,而且钢的晶粒细小,位错密度高,大大提高了该钢在高温下的力学性能。扫描观察结果表明该钢在高温下拉伸后的断口为韧性断裂。     

镍基合金800H的腐蚀性能研究

研究了镍基合金800H在550℃,25 MPa,600℃,25 MPa和650℃,25 MPa超临界水中的应力腐蚀开裂敏感性,及其在超临界650℃,25 MPa,次临界290℃,15.2 MPa水中的均匀腐蚀性能,同时研究了其在空气中不同温度条件下的机械强度。通过慢应变速率拉伸实验得到相应的应力-应变曲线。结果表明,随着温度的升高,800H的机械强度逐渐下降;SEM像表明800H在这3种工况下均具有应力腐蚀开裂的倾向。由其在空气中不同温度下的机械强度可知,其屈服强度和抗拉强度基本上随温度的升高而降低。800H在超临界水条件下的腐蚀实验表明,其腐蚀增重大致符合抛物线增长规律;而其在次临界条件下的腐蚀却呈现出减重的特征。     

正火温度对低合金建筑用钢性能的影响

通过在低碳钢中添加Mo、Nb以及V元素,设计了三种不同成分的低合金建筑用钢,分析了正火工艺对钢材力学性能和组织的影响,研究了其高温力学性能。结果表明:同时添加Mo、Nb以及V元素的低合金建筑用钢能获得最佳的性能;当正火温度为825℃时,其抗拉强度为545 MPa,屈服强度为452 MPa,伸长率为43.5%;650℃的高温力学性能为抗拉强度285 MPa,屈服强度196 MPa,伸长率62.7%。     

激光增材制造H13钢及回火处理的组织和性能

利用激光增材制造技术成功制备了H13钢,并研究了回火处理对其显微组织和性能的影响。通过光学显微镜、SEM以及XRD衍射仪对各试样进行分析。结果表明,激光增材制造H13钢显微组织主要为马氏体、残余奥氏体以及细小碳化物,回火处理使得马氏体向回火马氏体转变,同时有细小合金碳化物析出。当回火温度超过550℃时,碳化物开始粗化。随回火温度升高,显微硬度呈先升后降的趋势。550℃回火后,试样硬度达到峰值600 HV_(0.3)。摩擦磨损测试结果表明,不同处理状态下各试样主要以粘着磨损为主,同时包含轻微氧化磨损。与沉积态试样相比,550℃回火后,试样耐磨性提高了2倍;650℃回火2 h后,由于基体软化,试样的耐磨性能最差。拉伸测试表明,当回火温度低于550℃时,断口主要以解理断裂为主,550℃回火时抗拉强度最大,为1 928.2 MPa,延伸率为6.4%;当回火温度升高到600~650℃时,断口呈现出韧性断裂,抗拉强度降低,延伸率增大。     

经济型芯棒用钢TBX-1和TBX-4的力学性能对比分析

为了提高传统芯棒用钢的冲击韧性,且在降低合金成本的前提下获得良好的强韧性配合,针对两种新开发的经济型芯棒用钢TBX-1和TBX-4的室温冲击韧性、高温抗压性能以及拉伸性能进行了对比研究。结果表明,相较于传统芯棒用钢H13的冲击韧性(15~20 J),TBX-1钢和TBX-4钢均表现出良好的淬回火冲击性能,冲击功分别为71 J和52 J;两者在高温抗压试验中表现出相似的变形行为,在500~700℃范围内,相同的应变条件下,TBX-1钢的抗压屈服强度始终高于TBX-4钢,且前者的抗拉强度和屈服强度也比后者分别高70 MPa和95MPa,但两者优良的强韧性均可满足芯棒使用要求。     

1000MPa级连续退火双相钢的组织与性能研究

在实验室试制了1000 MPa级连续退火双相钢,利用光学显微镜、SEM、TEM以及拉伸试验对双相钢的微观组织和力学性能进行检测。结果表明,保温温度830℃,保温时间60 s,快冷至过时效温度240℃,过时效时间240 s,可以得到屈服强度535 MPa、抗拉强度1145 MPa、屈强比0.47、伸长率13%,具有较好综合性能的高强双相钢;抗拉强度随过时效温度的升高呈下降趋势,屈服强度、伸长率和屈强比呈上升趋势,在过时效温度为360℃时,出现屈服平台。     

25Cr5MoA渗氮钢的高温力学性能

为使25Cr5MoA钢适用于齿轮、轴承、柱塞套等零件的渗氮,防止其在服役过程中出现偶然过热,研究了该钢的高温力学性能和高温下奥氏体组织。结果表明,25Cr5MoA钢的奥氏体化温度为910～950℃;25Cr5MoA钢的工作温度在室温～600℃之间时,其抗拉强度(Rm)在757～650 MPa之间,200℃时25Cr5MoA钢的抗拉强度达到最大值1032 MPa,说明该钢在600℃以下有较好的红硬性,但在200～400℃时,伸长率只有4.72%,因此要避免在200～400℃内受到冲击或形变。     

硅对耐蚀塑料模具钢力学性能的影响

利用硬度、冲击和拉伸试验机对两种试验钢4Cr13Si和4Cr13进行了力学性能测试,分析了硅元素对试验钢在不同热处理温度下的硬度、韧性和强度的影响。研究表明,含硅的4Cr13Si钢的高温回火硬度高于4Cr13钢,而且4Cr13Si钢在650℃的硬度仍可达到35HRC左右。由于钢中添加大量的硅元素推迟了马氏体的分解,4Cr13Si钢的冲击韧性不及4Cr13钢,尤其在高于530℃的高温回火后二者冲击值差别明显。试验钢的拉伸和屈服强度随回火温度的提高先升高后降低,含硅的4Cr13Si钢在试验温度范围内拉伸强度和屈服强度均高于4Cr13钢。     

超细晶Cu-Cr-Zr合金的高温拉伸性能及断裂机制

研究了2种变形处理方式下的超细晶Cu-Cr-Zr合金从室温到600℃的拉伸性能、断口微观组织特征及其断裂机制.结果表明:经4道次等径弯曲通道挤压(ECAP)+时效+4道次ECAP变形处理的合金(No.1试样)的抗拉强度随拉伸温度的升高而降低,室温时,合金抗拉强度为577.17 MPa,延伸率为14.6%;在300℃开始发生动态再结晶软化,抗拉强度迅速减小,到600℃时抗拉强度仅为59.12 MPa.经过8道次ECAP+时效变形处理的合金(No.2试样),室温抗拉强度为636.71 MPa,延伸率为12.1%;从400℃开始析出相对晶界的钉扎作用开始逐渐减弱,抗拉强度大幅降低,600℃时的抗拉强度为65.20 MPa.No.2试样比No.1试样具有更好的室温性能和热稳定性.2种方式处理下合金延伸率随拉伸温度的升高而升高,在高温下都表现出超塑性.高温拉伸断口微观形貌为大量密集、深入的韧窝,其高温断裂机制为微孔聚集的韧性断裂.     

X70管线钢高温回火工艺研究

通过金相组织观察和室温横向拉伸、-20℃横向冲击及-15℃落锤撕裂性能测试,研究了不同高温回火温度对X70管线钢组织性能的影响。结果表明,500~650℃回火时,X70管线钢的组织主要为针状铁素体,屈服强度在500 MPa以上,抗拉强度在600 MPa以上,完全能满足X70管线钢对强度的要求。而回火温度超过750℃时,X70管线钢含有大量的多边形铁素体,-20℃横向冲击功降到193J,-15℃落锤剪切面积百分数只有82%,850℃回火时,屈服强度只有340 MPa。综合比较,X70管线钢在500~650℃回火、保温25 min的条件下综合性能较好。     

盾构机滚刀刀圈材料H13E钢高温拉伸性能研究

介绍了盾构机的基本工作原理,抚顺特钢通过电炉+电渣重熔、精快锻联合成材生产出高质量的盾构机滚刀刀圈材料H13E钢,研究了盾构机滚刀刀圈材料H13E钢的高温力学性能。结果表明,H13E钢经热处理后硬度可以达到56～58HRC,在室温下抗拉强度达到1,886N/mm~2。随环境温度的升高,H13E钢的抗拉强度随之降低,在环境温度升高至700℃时,H13E钢抗拉强度降低至310N/mm~2。通过断口SEM分析,H13E钢拉伸试样断口为韧性断裂,从微观形貌属于微孔聚集型断裂,说明H13E钢基体塑性变形能力较强。     

高温回火对4330V钢组织及力学性能的影响

通过显微组织观察、拉伸和冲击试验、硬度测试等研究了高温回火温度对4330V钢组织及性能的影响。结果表明,4330V钢经880℃油淬560~650℃回火后的组织均为回火索氏体+片状或块状铁素体+碳化物;钢在620℃回火后具有优良的强韧性匹配;560℃回火后,室温强度和布氏硬度达到最大,冲击吸收能量则最低,而650℃回火后则反之。随着回火温度升高,4330V钢的抗拉强度、屈服强度、硬度逐渐下降,冲击吸收能量逐渐升高。     

轴类锻件用中锰钢的高温热塑性

对轴类锻件用中锰钢进行了高温热塑性研究。在不同温度下对试验钢进行了不同应变速率的高温拉伸试验,绘制了试验钢在不同条件下的高温热塑性曲线,并通过研究高温拉伸断口的形貌和组织分布,分析其断裂机理。结果表明,试验钢在650~1200 ℃范围内断面收缩率均达60%以上,热塑性良好,无脆性温度区。试验钢的高温拉伸断口附近组织为马氏体组织,在热塑性稍差的温度点(750,900 ℃)对应的组织中含有少量先共析铁素体。试验钢在650~1050 ℃范围内的断裂方式为穿晶韧性断裂,在1100~1200 ℃的断裂方式为沿晶断裂。     

汽车制动鼓用HT250高温拉伸性能研究

灰铁制动鼓在长时间行车过程中因连续制动导致温度升高而发生过早失效。利用金相显微镜、扫描电镜、高温拉伸试验机和常温拉伸试验机研究了HT250试样在常温至600℃范围的组织演变及拉伸性能；同时对500℃和600℃热暴露72 h后的HT250试样进行了组织观察及拉伸性能研究。结果表明：HT250显微组织主要由片层状珠光体和A型片状石墨组成，随着拉伸温度提高（室温～600℃），珠光体层片间距由室温的0.20μm逐渐增大到0.54μm。从400℃开始，珠光体片层组织开始出现粒状化，600℃时珠光体片层大部分已经完成粒化，此时石墨片也明显粗化。HT250常温拉伸强度为342 MPa，随拉伸温度升高抗拉强度逐渐下降，当试验温度升高到600℃时，抗拉强度下降至169 MPa。HT250在500℃和600℃热暴露72h后，珠光体片层间距宽化且片层组织部分粒状化，片状石墨明显粗化，抗拉强度分别为309 MPa和222 MPa，较同温度下高温拉伸强度大很多，同时HT250材料表层有一定氧化。提高HT250高温抗氧化性能及高温强度是提升其使用寿命的重要措施。     

等温淬火对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响

对H13钢进行不同工艺的等温淬火和回火处理，探讨了等温淬火工艺对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明，随着等温温度的降低，显微组织中马氏体板条被逐渐增多的下贝氏体分割、细化；试样的硬度随着下贝氏体的增多而降低；抗拉强度与伸长率具有相同的变化趋势，即随下贝氏体的增加先提高后降低，在340℃等温75 min再进行560℃×2 h和540℃×2 h两次回火后均达到最大值，并相对于普通淬火分别提高了23.5%和36.2%,说明马氏体/下贝氏体(M/B_L)复相组织中下贝氏体对H13钢拉伸性能的影响存在一个临界体积分数值。     

410S21钢高温拉伸性能研究及数值模拟

对410S21钢进行400℃、500℃、600℃、650℃、700℃温度下的屈服强度、抗拉强度等高温力学性能试验.利用试验得出的400℃、700℃温度下的应力应变数据,在DEFORM-3D平台上对其它温度点进行拉伸试验数值模拟.结果直观地显示了各阶段应力应变分布及试样的变形过程,仿真屈服强度、最大抗拉强度等与试验实测值吻合较好.利用数值模拟可以节省材料,提高效率,节约试验成本.随着有限元软件的不断发展,数值模拟有望部分替代拉伸试验.     

变形和冷却工艺对含Ti-Nb高强汽车用钢组织性能的影响

为进一步降低成本和提高生产效率，通过热模拟实验研究了奥氏体化温度、变形温度、冷却速率和卷取温度对抗拉强度650 MPa级Ti-Nb微合金化汽车用钢组织和性能的影响规律，并进行了工业试制。结果表明：随着板坯加热温度的升高，实验钢中的析出物回溶于奥氏体中，使得奥氏体晶粒尺寸逐渐增大，综合考虑奥氏体晶粒尺寸大小和均匀程度，实验钢的最优奥氏体化温度为1 220℃;随着变形温度的升高，实验钢中的铁素体体积分数逐渐减少，晶粒逐渐粗化，实验钢的硬度变化是细晶强化和相变强化综合作用的结果；随着冷却速率的增加，实验钢中铁素体含量逐渐降低且晶粒逐渐细化，实验钢硬度增加；随着卷取温度的升高，实验钢的硬度逐渐降低，在本实验条件下最优的卷取温度为650℃。基于热模拟研究结果，在工业现场成功制备出抗拉强度650 MPa级高强汽车用钢，其组织为铁素体和少量的贝氏体；其屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为593 MPa, 676 MPa和24.2%,满足EN 10149.2—1996标准的要求。     

正火温度对G115钢组织及室温强度的影响

对G115钢进行1065~1120℃不同温度的正火处理,研究其显微组织和室温拉伸性能。结果表明:正火温度由1065℃升至1075℃时,抗拉强度由802.91 MPa降至741.15 MPa;正火温度由1075℃升至1105℃时,抗拉强度出现一个"平台",约为798.97 MPa;当正火温度由1105℃升至1120℃时,抗拉强度降至745.13 MPa,屈服强度的变化规律与抗拉强度相似;随正火温度由1065℃升至1095℃,G115钢原奥氏体平均晶粒尺寸由38.40μm减小至34.45μm左右,在1075℃至1095℃亦出现个"平台";当温度升至1120℃时,原奥氏体平均晶粒尺寸为67.64μm。不同正火温度试样均发现较多的富W和Fe元素的Laves相。