轿车螺旋悬挂弹簧用钢的研究开发

从冶金生产工艺、微观组织、拉伸和冲击断裂行为、疲劳断裂机制及弹减抗力等方面对引进轿车中应用较多的螺旋悬挂弹和钢50CrV4进行了研究。研究结果表明，随着回火温度升高，试验钢的强度和硬度降低、塑性和韧性增加；对试验钢断裂行为的分析表明其对应力状态和应变速率敏感，在中温回火后具有较高的抵抗动态变形和断裂的能力；试验钢对表面缺陷和表层硬性夹杂物敏感；中温回火后由于具有细小的微观组织和碳化物，因而具有较好的弹减抗力。通过改进冶金生产工艺、热处理和弹簧加工工艺生产的螺旋悬挂弹簧满足引进轿车的要求，已批量生产。     

1300 MPa级高强度螺栓开发

由42CrMoVNb(ADF1)钢研制的1 300 MPa级高强度螺栓经热处理后滚丝有利于提高抗拉强度和降低缺口敏感性.     

硫化物变性处理45MnVS非调质钢的高周疲劳性能

 长条状的硫化物夹杂往往会导致热轧/锻造含硫钢的力学性能呈现出明显的各向异性。为了明确硫化物变性处理铁素体-珠光体型非调质钢的疲劳性能各向异性,采用轴向力控制高频疲劳试验机(应力比R=-1)研究了工业生产的45MnVS非调质钢锻态及调质态的高周疲劳断裂行为。结果表明,试验料纵向样中的MnS夹杂分布较为均匀,多呈短棒状或纺锤形,平均长宽比为3.4±1.7。与未变性处理的含硫非调质钢相比,试验料塑性和韧性的各向异性得到显著降低。锻态与调质态横向样的疲劳性能略低于纵向样,调质态样的疲劳极限比(0.52~0.54)明显高于锻态样(0.46)。在ΔK值大于约35 MPa·m1/2时,横向样的疲劳裂纹扩展速率略大于纵向样。疲劳断口分析表明,2种状态横向样的疲劳裂纹均主要起源于钢中条棒状MnS夹杂,且调质态样受影响的程度更大。上述结果表明,试验钢硫化物变性处理后的疲劳性能各向异性很小,锻态组织的各向异性程度略低于调质态组织,但后者具有更为优异的疲劳性能。     

碳含量对Mn-B钢氢致延迟断裂行为的影响

采用电化学阴极充氢、氢热分析(TDS)和慢应变速率拉伸等试验方法,研究了4种不同碳含量Mn-B钢经不同热处理制度处理后的氢致延迟断裂行为。结果表明,在低于400℃回火时,随着碳含量的增加,试验钢的氢脆敏感性升高,当碳的质量分数高于0.3%后,试验钢的氢脆敏感性几乎不再增加;碳含量一定时,试验钢的氢脆敏感性随回火温度的升高而降低,且以20MnB试验钢的降低趋势最为明显;当回火温度达到600℃时,各试验钢对氢几乎不再敏感;TDS分析表明,试验钢充氢后的氢含量明显增加,其中以可扩散性氢量的增加为主;随碳含量的增加,试验钢充入的氢量增加;当碳含量一定时,随回火温度的升高,试验钢充入的氢量减少;SEM断口观察表明,试验钢充氢后的脆性断裂倾向性增加;随着碳含量的升高,试验钢的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变;碳含量一定时,随回火温度的升高,试验钢由淬火态的脆性断裂向高温回火态的韧性断裂转变。     

1300 MPa级高强度螺栓钢

在常用高强度螺栓钢42CrMo的基础上研究开发出一种强度级别更高的高强度螺栓钢42CrMoVNb。试验结果表明,新开发钢的奥氏体晶粒长大趋势明显小于42CrMo钢,具体微细的显微组织,在约550℃以上温度回火时析出合金碳化物而产生二次硬化,具有良好的强韧性配合;其耐延迟断裂性能,缺口敏感性和冷加工性能均优于42CrMo钢,用新开发钢试制的高强度螺栓已通过了汽车道路考核试验。     

V-Nb微合金化重载齿轮钢的组织和力学性能

研究了Cr-Ni-Mo系重载齿轮钢经V-Nb微合金化处理前后的组织及力学性能.结果表明:经过V-Nb微合金化处理后,钢的奥氏体晶粒得到显著细化,在渗碳温度范围内10h保温时不会发生奥氏体晶粒的异常长大;伴随着晶粒的细化,冲击吸收功得到了提高;晶粒细化也使该钢渗碳层的组织和性能得到了改善.     

Mo对高强度钢延迟断裂行为的影响

在含V和Nb的40Cr钢中添加不同质量分数(0-1．54％)的Mo元素,采用缺口拉伸试样和改进的M—WOL型试样研究了Mo对高强度钢延迟断裂行为的影响．结果表明,随着Mo含量的增加,实验钢的延迟断裂抗力逐渐提高;当Mo含量超过1．15％时,延迟断裂抗力不再提高．EDS分析结果表明,钢中Mo元素在晶界发生偏聚,偏聚范围在几个纳米尺度内．通过电子能量损失谱(EELS)证明,Mo元素在原奥氏体晶界的偏聚能够提高钢的晶界结合强度．在钢中添加Mo能够显著提高钢的回火抗力和晶界结合强度,这是其具有高的延迟断裂抗力的主要原因．碳化物Mo2C对氢的捕集作用亦能够提高钢的延迟断裂抗力．Mo和V元素的二次硬化碳化物在半共格和非共格状态时,实验钢的延迟断裂抗力显著提高．     

高强钢中最大夹杂物的尺寸估计与疲劳强度预测

描述了两种估计高强钢中最大尺寸夹杂物的方法——统计极值(SEV)和广义Pareto分布(GPD)统计方法，分别利用上述两种方法估计了不同体积的ADFl钢中最大夹杂物的特征尺寸，并根据估计的夹杂物尺寸预测了不同体积的ADF1钢疲劳强度，同时与实验结果进行了对比．     

一种新型高强度高塑性冷轧中锰钢的组织和力学性能

研究了两相区退火温度对一种新型冷轧中锰钢(0.2C-5Mn-0.6Si-3Al,质量分数,%)显微组织及拉伸性能的影响。结果表明,在退火温度为730℃时,冷轧中锰钢可获得优异的强度与塑性配合,即抗拉强度为1062 MPa,总伸长率为58.2%,强塑积为61.8 GPa·%。随着退火温度升高,逆转变奥氏体逐渐粗化,且由片层状组织形态逐渐向等轴状组织形态转变,在一定退火温度下可获得奥氏体晶粒尺寸分布较为宽泛的多尺度的组织形态。这种多尺度组织形态的残余奥氏体具有适当的机械稳定性,能够产生连续不断的相变诱发塑性(TRIP)效应。连续不断的TRIP效应与铁素体在变形过程中的良好配合,是冷轧中锰钢获得高强度、高塑性的主要原因。冷轧中锰钢拉伸断裂的裂纹主要萌生于软相的铁素体(δ-铁素体)及超细晶铁素体与形变诱导马氏体(残余奥氏体)的界面处。     

不同强度中碳TRIP钢的高周疲劳破坏行为

对比研究了不同强度中碳TRIP钢的旋转弯曲疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率特征.结果表明,对于1100 MPa和1300 MPa两种强度级别,等温淬火(AT)处理试样的旋转弯曲疲劳强度均高于淬火回火(QT)处理的试样.两种强度级别的AT样的疲劳极限与抗拉强度之比均高达0.56,明显高于QT样的0.51-0.52,同时,AT样的疲劳裂纹扩展速率均明显低于QT样.此外,实验钢的抗拉强度从1100 MPa级提高到1300 MPa级,AT样与QT样的疲劳强度和疲劳裂纹扩展速率之间的差异均缩小.