喷射成形H13钢的组织与力学性能

分别采用传统铸造与喷射成形工艺制备了H13钢并对其进行了锻造和传统热处理.利用OM,SEM和XRD研究了铸造与喷射成形H13钢在不同工艺状态下组织的差异,并且在相同的热处理制度下测试了两者的常温与高温力学性能.结果表明:与传统铸造H13钢相比,喷射成形H13钢具有更好的回火稳定性、更高的室温与高温拉伸强度,室温冲击韧性提高了2倍,并且消除了带状偏析,提高了组织的等向性.喷射成形H13钢力学性能的提高主要归因于沉积态H13钢组织均匀细小,消除了宏观偏析,更没有粗大的一次碳化物,这使得淬火后基体含有更多的合金元素,分布也更均匀,从而在回火时析出的二次碳化物更弥散并且晶粒也更细.     

深冷处理对喷射成形H13钢组织及耐磨性能的影响

对喷射成形H13钢经不同液氮深冷工艺处理后,对其硬度、冲击性能、拉伸性能以及摩擦磨损性能进行测试,并通过SEM和XRD分析其显微组织及相组成。结果表明,喷射成形H13钢经深冷处理后硬度和强度变化不大,冲击性能和耐磨性能大幅度提高。深冷工艺为1050℃淬火+深冷处理(-196℃×20 h)+二次回火(600℃×2 h)时,喷射成形H13钢具有最优的综合性能,其冲击性能和耐磨性能较常规热处理(1050℃淬火+二次回火(600℃×2 h))分别提高80%和78%。喷射成形H13钢经深冷处理后,亚稳态的残留奥氏体完全转变为马氏体,同时马氏体板条碎化以及微细碳化物弥散析出,改善了材料的综合性能。     

RE-N-C-V-Nb盐浴多元共渗H13钢的显微组织与耐腐蚀性能

分别采用RE-N-C-V-Nb盐浴多元共渗技术和淬火+回火热处理方法制备了2种H13钢试样。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪观察经RE-N-C-V-Nb盐浴多元共渗处理后H13钢的显微组织结构。采用动电位极化曲线、阻抗谱等方法研究了RE-N-C-V-Nb盐浴多元共渗与淬火+回火2种方法处理后H13钢的耐腐蚀性能。结果表明:多元共渗的渗层由细小均匀、致密性好且呈弥散性分布的氮碳化合物组成;在3.0%的NaCl溶液中,其自腐蚀电位和极化电阻分别为-0.946V和1 574Ω·cm2,高于淬火+回火钢的相应值;自腐蚀电流密度和腐蚀速率分别为1.017mA/cm2和0.119 68mm/a,低于淬火+回火的相应值;其腐蚀特征以点蚀和均匀腐蚀出现,而淬火+回火钢以点腐蚀和晶间腐蚀出现。这表明H13钢经过RE-NC-V-Nb盐浴多元共渗处理后具有较高的耐腐蚀性能。     

喷射成形H13钢的抗氧化性

分别在600、650和700 ℃温度下对喷射成形H13钢循环加热100 h,通过XRD、SEM、EDS、称量增重等方法分析了喷射成形H13钢氧化膜的物相类型,氧化层形貌,元素分布和质量变化规律。结果表明,经过100 h保温后,试样表面形成了两层氧化膜,外层氧化膜主要由Fe2O3和Cr2O3组成,组织疏松,有较多孔洞;内层氧化膜是尖晶石结构的NiCr2O4/NiCrO4化合物,组织致密不易脱落,有效阻碍了O2和合金元素的扩散。与铸造H13相比,喷射成形H13钢具有更好的抗氧化性能。     

喷射成形新型热作模具钢的组织与力学性能研究

对比了喷射成形新型热作模具钢与商用H13钢的性能差异,利用SEM和TEM进行微观组织分析,研究了合金元素对组织性能的作用规律。结果表明:喷射成形新型热作钢在韧性与H13钢相当的情况下,具有更高的回火抗性和高温强度。新合金在650℃回火时,组织仍然保持马氏体形态,在板条内发现了大量弥散细小的针状Mo2C,钉扎位错,推迟了马氏体的回复;而H13钢650℃回火组织中马氏体已经失去板条形态,位错密度大大降低,碳化物也明显聚集长大。仅仅降低钢中的Cr就可以明显提高新合金钢的回火抗性与高温强度,进一步增加Mo含量对高温强度影响较小,V含量的增加极大地增加了淬火后未溶碳化物的数量与尺寸,降低了固溶到基体的合金元素含量,反而降低了冲击韧性、回火抗性以及高温强度。     

回火温度对30 Cr13 Nb0.1铸造马氏体不锈钢组织和性能的影响

熔炼了含0.117%Nb(质量分数)的30Cr13Nb0.1马氏体不锈钢。对钢锭进行了1 100℃保温2 h均匀化退火、1 020℃保温30 min水淬及分别在250、350和450℃回火2 h。随后采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等检测了钢的显微组织、硬度、冲击韧性及断口形貌。结果表明:经相同工艺淬火、不同温度回火的钢中碳化物均沿晶界析出,且随着回火温度的升高,碳化物析出量增多,其形态从点状、细链状转变为长链状和条片状,硬度先降低后升高,冲击韧性先升高后降低。此外,腐蚀电位和点蚀电位测量结果表明:450℃回火的钢耐腐蚀性能最差,350℃回火的钢耐蚀性能最好。     

喷射成形H13钢的高温热变形及组织演变

采用等温热压缩方法研究了在变形温度为850~1150℃,变形速率为0.1~10 s-1,最大真应变为0.7时,热变形参数对铸造与喷射成形H13钢流变应力和显微组织的影响。结果表明,两者在变形过程中均表现出动态再结晶特征,变形温度和应变速率对合金流变应力的影响显著,流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增大。喷射成形H13钢由于晶粒细小,组织均匀,无宏观偏析,促进了再结晶的进行,有利于热变形加工,并且热变形后孔隙得到闭合,致密度提高。铸造H13钢变形后的组织带状偏析明显,退火后依然存在碳化物偏析带,而喷射成形H13钢无论是变形后组织还是退火组织,都很均匀,没有宏观偏析。     

夹杂物对30Cr13和StavaxESR马氏体不锈钢耐蚀性能的影响

采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),光电子能谱显微镜(PSEM)并结合电化学阻抗谱(EIS),动电位极化曲线测试等研究了30Cr13钢和StavaxESR钢在不同热处理状态下的微观组织、夹杂物分布及电化学腐蚀性能,并研究了碳化物及夹杂物对其耐蚀性能的影响。结果表明:经过1130℃奥氏体化处理40 min后,分布于退火态30Cr13钢和StavaxESR钢基体中的富Cr型M_(23)C_6碳化物全部固溶且在淬火时未析出,导致其耐点蚀性能提高;30Cr13钢中的夹杂物含量显著高于StavaxESR钢,且主要为(Ti,Al,Ca)N复相夹杂,与基体形成微电池,加速30Cr13钢基体溶解,导致其耐蚀性低于StavaxESR钢。     

精密喷射成形HM1钢的组织与硬度

采用OM、XRD、SEM和EDS以及硬度测试等方法对精密喷射成形HM1热作模具钢的微观组织、物相、元素分布及硬度等进行了分析,并与铸态材料进行了比较。结果表明,铸态组织为粗大的枝状晶,晶粒尺寸150～200μm,晶界处为粗大连续的网状碳化物组织;喷射态HM1钢为细小的等轴晶组织,晶粒尺寸20～50μm,晶界处弥散分布少量细小的先共析碳化物相,喷射态材料有效的消除了元素偏析和网状碳化物组织。对喷射态和铸态材料进行回火处理的研究表明,喷射态材料回火后具有比铸态材料回火后更高的硬度,其高温耐热性提高;在520℃回火2 h,喷射态硬度达52～54 HRC,铸态为50～51 HRC。     

硫质量分数对船体钢诱发点蚀行为的影响研究

采用腐蚀浸泡的方法研究了酸性氯离子环境下S质量分数对低合金船板钢耐蚀性的影响,探讨了非金属夹杂物诱发点蚀形核的机理。结果表明,杂质元素S对钢的耐蚀性具有不利影响。随着S质量分数的增加,钢的耐点蚀性能恶化。S元素损害耐蚀性主要与钢中的非金属夹杂物有关。不同种类夹杂物诱发点蚀的机理有显著差异。单一MnS夹杂物与基体间存在缝隙,其诱导点蚀形核包括缝隙腐蚀和夹杂物溶解两个过程,MnS夹杂物是最敏感的点蚀诱发源;MXS-Al2O3复合夹杂物同样能诱发低合金钢的点蚀形核,包裹在Al2O3外层的硫化物优先发生溶解,成为腐蚀介质的通道,从而引发局部腐蚀。MnS-Al2O3夹杂物的点蚀形核能力大于CaS-Al2O3夹杂物,CaS遇到水容易发生水解并在夹杂物周边形成OH-,阻碍了坑内部的酸化,有利于抑制钢的耐局部腐蚀性能。