冷轧0.10C5Mn2Al钢在10 2/s应变速率下的超塑性研究

对0.10C5Mnn2Al钢在750～850℃,10^-2/s的应变速率下进行高温拉伸试验及组织结构表征。研究结果表明,0.10C5Mn2Al钢在750℃,800℃、850℃下,10^-2/s的应变速率下的伸长率分别为320%、570%和730%,均获得了超塑性的现象,在超塑性变形过程中,由于变形和高温的共同作用导致了奥氏体和铁素体晶粒均长大,其中变形是导致晶粒长大的主要原因。     

高温不锈渗碳轴承钢的研发现状与进展

 航空用轴承钢向耐高温、耐腐蚀、高承载、长寿命方向发展,现役的M50轴承钢存在强度高但韧性和耐蚀性不足的问题;M50 NiL渗碳轴承钢虽然通过降低碳含量和调整合金成分来提高韧性,但仍越来越无法满足高推重比的航空发动机的发展需求,并且耐蚀性不足问题也未解决。高铬不锈轴承钢BG-42和高氮Cronidur30轴承钢虽然抗腐蚀能力好,但是表面硬度和心部韧性仍不足。以CSS-42L钢为代表的高温不锈渗碳轴承钢拥有高强韧性和优良耐蚀性能,不仅在航空轴承应用上极具竞争优势,而且也可应用于在高温或腐蚀性环境下使用的齿轮、轴和紧固件等,但是国内外相关研究工作仍不足且缺乏系统性,因此对其研发现状进行综述和总结尤为重要。从航空用高温轴承钢发展历程出发,详细介绍了国内外高温不锈渗碳轴承钢的研发背景和合金成分设计思路;综述了铬、钴、钼、镍、钒、钨等主要合金元素对组织和性能影响规律,其中钴的加入虽然不直接参与析出强化,但能够起到抑制δ-铁素体形成和促进弥散析出的特殊作用;分别从表面渗碳和心部材料两个方面,揭示了调控热处理工艺对微观组织和强韧性的影响规律。在此基础上,针对国内外高温不锈渗碳轴承钢基础理论和制造工艺研究的不足,提出了优化合金成分、突破渗碳热处理技术,以及加强不同工况下组织演变、疲劳损伤和破坏机理研究的研发方向。     

冷轧中锰钢的超塑性与组织结构演化行为

 为了研究含铝冷轧中锰钢的超塑性能和在超塑性变形下的组织结构演化过程,对冷轧含铝中锰钢在800 ℃进行了高温拉伸试验和不同变形量下的微观组织结构表征。研究结果表明,0.05C5Mn2Al、0.10C5Mn2Al和0.15C5Mn3Al钢伸长率分别达到了740%、850%和350%,都获得了超塑性现象,EBSD表征结果表明0.05C5Mn2Al、0.10C5Mn2Al两种冷轧组织均匀细小,在高温拉伸过程中具有较高的稳定性,拉伸过程中铁素体与原奥氏体均匀长大,且最大晶粒尺寸小于10 μm;但0.15C5Mn3Al冷轧组织存在条带状的铁素体,该组织易于通过吞并细小的铁素体和原奥氏体晶粒而异常长大,高温拉伸后的尺寸达到了20 μm。通过对3种含铝冷轧中锰钢的超塑性行为与微观组织结构演化关系分析,认为初始均匀一致的冷轧组织具有高的组织稳定性而有利于超塑性,而具有粗大条带状的铁素体组织易于发生异常长大而不利于超塑性。     

奥氏体型Fe30Mn9Al0.9C低密度钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对Fe30Mn9Al0.9C钢进行不同变形温度(750～1 150℃)和不同应变速率(0.01～10 s^-1)的热压缩试验,研究热变形行为及组织演变规律。结果表明,试验钢是温度和速率敏感材料,随着变形温度升高和应变速率的降低,变形抗力逐渐降低,动态再结晶更容易发生;变形后获得奥氏体基体分布极少量不连续带状铁素体的组织,铁素体优先承担应变导致在变形初期发生流变应力随应变增加急剧下降的现象;构建本构方程,得到激活能值为399.534 kJ/mol;通过构建热加工图得到良好加工性能的工艺窗口为950～1 050℃、0.01～0.07 s^-1和1 075～1 150℃、1～10 s^-1。     

磨料类型对ZGMn13钢磨损机理的影响

在MLD—10型动载磨料磨损试验机上对ZGMn13高锰钢进行了3.5J冲击能量、不同磨料的磨损试验,计算了失重量和工作方向长度损失量,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的磨损面和亚表层,用显微硬度计测试了亚表层硬度变化趋势,研究了磨料类型对ZGMn13磨损机理的影响。结果表明,磨料类型对ZGMn13磨损机理有显著影响,硬磨料下,磨损机理为显微疲劳和片层状剥落,软磨料下磨损机理为显微疲劳和显微切削,软磨料下ZGMn13的使用寿命远高于硬磨料下的寿命。     

新型马氏体耐磨钢的组织和性能研究

自行研制的新型低合金马氏体耐磨钢ADVANS 450W和ADVANS 600W,其硬度分别达到450HB和600HB。在MLD-10型动载磨料磨损试验机上研究了新材料在不同冲击能量下相对于高锰钢ZGMn13的耐磨性,并分析了其磨损机理。结果表明:拥有较好冲击韧性的新型马氏体钢,在各种冲击条件下耐磨性均优于ZGMn13,随着冲击能量的提高,主要磨损机制从显微犁削逐渐转变为显微疲劳剥落。     

中锰钢温成形技术探讨

使用Gleeble-3800热模拟试验机研究了中锰钢(温成形钢)和22MnB5钢(热成形钢)的微观组织、力学性能和高温拉伸性能.结果表明:与22MnB5钢相比,在获得1 500 MPa级的抗拉强度时,中锰钢的加热温度可从950℃降低到800℃,钢的组织明显细化并且没有发生表面脱碳,断后伸长率从7.5％提高到10％.高温拉伸试验结果表明:中锰钢比22MnB5钢具有更高的延伸率和硬化指数,可以减小成形过程中局部减薄过高导致的样件破裂.     

新型马氏体钢冲击磨料磨损性能及磨损机制的研究

在MLD-10型冲击磨料磨损试验机上研究了1．5J冲击能量下ADVANS450W和ADVANS600W两种马氏体钢的冲击磨料磨损性能。采用IAS8．0软件定量计算了磨损面SEM图像中各种形貌的面积，每种形貌的面积大小直接反映相应磨损机制在磨损过程中所起作用的大小。结果表明，ADVANS450W钢和ADVANS600W钢在1．5J冲击能量下的磨料磨损性能均优于ZGMn13钢；两种钢的磨损机制均为磨料嵌入、塑变疲劳和犁削，且均以犁削为主；随着材料硬度的提高，磨料嵌入和塑变疲劳减少，犁削增加。     

热变形+Q&P工艺处理钢的微观组织和硬度

在Gleeble-3800热模拟试验机上对一种低碳CrNi3Si2MoV钢进行了热变形+Q&P和Q&P两种工艺处理,探讨热变形对Q&P钢微观组织和硬度的影响,用SEM和TEM进行微观组织表征,用X-Ray测量残留奥氏体体积分数.结果表明,与Q&P工艺处理的样品相比,热变形+Q&P工艺处理的样品残奥量提高8.1％,抗拉强度降低60 MPa,断后伸长率提高2.4％,热变形导致晶粒细化同时引入大量位错,利于提高Q&P工艺钢未转变奥氏体的稳定性,从而提高残留奥氏体量.热变形+Q&P工艺处理样品中,由于大量碳扩散到残留奥氏体中,导致钢的强度略有降低,而残奥量及其稳定性较高,其TRIP效应更明显.     

CrNi3Si2MoVNb钢淬火和碳再分配处理的相变行为

用膨胀法和高温激光共聚焦显微镜分别对CrNi3Si2MoVNb钢经淬火和碳再配分(QP,Quenching and Partitioning)工艺的相变及马氏体相变的组织不均匀性进行表征,讨论了组织不均匀性对QP工艺钢微观组织的影响。结果表明,CrNi3Si2MoVNb钢第一次淬火过程中先形成马氏体在某些区域的批次增加,将原奥氏体晶粒分割成尺寸不同的若干区域,尺寸较大的未转变奥氏体稳定性较差,最终淬火过程中容易发生马氏体转变成二次淬火马氏体,而尺寸较小的更易于成为残留奥氏体。