稀土Ce对4Cr5MoSiV1钢组织的影响

对不同稀土Ce含量的4Cr5MoSiV1试验钢经热加工处理后的显微组织进行了观察和分析,研究Ce含量对其显微组织的影响。结果表明,稀土Ce的加入,使4Cr5MoSiV1钢铸态、锻态、正火和球化退火态的组织得到改善,晶粒细化、夹杂物变性、成分偏析减轻、未溶碳化物消除。但当稀土Ce含量超过0.026%时,上述改善作用逐渐减弱,甚至起到恶化的效果。     

M42模具钢冲模断裂失效分析

某冲模正常使用中发生早期异常断裂,借助直读光谱仪、金相和扫描显微镜、洛氏硬度计等工具对其材料M42模具钢的断口形貌、化学成分、非金属夹杂物、显微组织和表面硬度进行检测与观察,分析并讨论了造成模具零件断裂的影响因素。结果表明:材料的化学成分、硬度指标、非金属夹杂物级别和大块碳化物最大尺寸均符合标准要求,但共晶碳化物不均匀度和组织平均晶粒度级别较高,碳化物沿晶界呈不连续网状分布,与锻造工艺不当、材料变形不充分、铸态组织遗传共同导致碳化物不均匀度超标;其次淬火温度偏高时会使模具钢的显微组织粗大,这都会降低其强韧性,增大脆性,缩短模具使用寿命。因此,为了防止模具过早失效,一方面要控制锻造工艺,保证共晶碳化物的不均匀度,另一方面要根据模具零件的外形尺寸,选用适当的淬火温度避免晶粒粗大。     

稀土Ce含量对4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的变质作用

为探究Ce元素对热作模具钢中夹杂物的影响及其作用机理,用场发射扫描电镜(SEM/EDS)和附带的夹杂物自动分析系统对不同Ce含量的4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的类型、形貌、数量、尺寸及其分布进行观察和统计分析。结果表明,不含Ce的试样中夹杂物不仅数量多、平均尺寸较大且形状不规则,主要类型为Mg-Al-O类、MnS和Mg-Al-O外覆盖MnS的夹杂物;随Ce含量的增加,试样中的夹杂物有数量和平均尺寸减小、并变质为球形稀土硫氧化物的趋势。当钢中Ce含量为0.0070%时,夹杂物的数量最少,平均尺寸最小;继续增加稀土Ce含量到0.0120%时,会形成更多的硫氧化物夹杂,且夹杂物有数量增多、平均尺寸增大的趋势。随着凝固过程的进行,Ce主要以稀土硫氧化物形式存在试验钢中,60%以上的夹杂物会被凝固前沿推动,且最终留在晶界附近。     

稀土Ce对4Cr5MoSiV1钢热变形行为的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机对不含稀土和含稀土的4Cr5MoSiV1钢进行高温热变形模拟试验,变形温度为1 100～1 200℃,变形速率为0.1～3 s^-1,总变形程度为60%.根据得到的真应力-应变数据,对比试验钢在应变量为30%时的变形抗力值,并分析变形后的显微组织.结果表明：4Cr5MoSiV1钢在研究的试验条件下均发生了动态再结晶;相同变形条件下,含稀土4Cr5MoSiV1钢的变形抗力比不含稀土4Cr5MoSiV1钢增大12～36 MPa;稀土Ce的添加细化了再结晶晶粒,提高了试验钢变形抗力,推迟了动态再结晶的发生.稀土含量为0.012 0%的4Cr5MoSiV1钢适宜的热加工参数为变形温度1 100℃,变形速率0.1 s^-1.     

38CrMoAlA钢传动主轴失效分析

借助光谱仪、蔡司光学显微镜和洛氏硬度计等分析手段对38CrMoAlA钢主轴失效件的化学成分、非金属夹杂物、断口裂纹形貌、显微组织和硬度进行检测与观察,分析并讨论了造成该工件裂纹产生的影响因素。结果表明:38CrMoAlA钢主轴的化学成分、硬度、渗氮层、非金属夹杂物、带状组织均符合标准要求;显微组织晶粒粗大,为贝氏体+珠光体,非预期使用态组织(回火索氏体),故工件硬度高、内应力较大、脆性较大,在应力的作用下易产生裂纹,导致脆性断裂失效。     

稀土Ce对H13钢CCT曲线的影响

通过测定无Ce和添加0.026%Ce的H13热作模具钢的连续冷却转变(CCT)曲线,研究了稀土元素Ce对H13钢CCT曲线的影响。结果表明,0.026%Ce加入H13钢中可起到净化钢液、改善组织、细化晶粒和消除未溶碳化物的作用,并使珠光体转变和贝氏体转变曲线左移,珠光体相变和贝氏体相变提前,珠光体(A+P+C)和贝氏体(A+B+C)转变区域变大,马氏体(A+M+C)转变区域相应缩小。Ce的加入使H13钢的硬度增大,且硬度随冷却速度的增加而增大。     

淬、回火温度对含铈H13钢组织及硬度的影响

不同含量稀土Ce的H13钢在不同温度淬火30 min后空冷，不同温度二次回火2 h后空冷，进行组织观察和硬度测试。研究表明，淬火温度达到1040℃,基体组织和晶界处的碳化物减少，板条马氏体更清晰，回火温度在580℃时，显微组织为回火马氏体+回火托氏体，回火温度超过600℃,碳化物聚集长大，故最佳热处理工艺为1040℃淬火+580℃二次回火；稀土Ce含量为0.026%时，试验钢的晶粒最为细小，组织最为均匀，硬度最高，淬火硬度为650.6 HV30,回火硬度为391.4 HV30。     

稀土元素Ce对H13钢热疲劳性能的影响

对不同Ce含量的H13钢进行1040℃油淬和580℃两次回火处理后进行热疲劳循环试验，采用光学显微镜、扫描电镜及硬度计对不同热疲劳循环次数下试验钢的显微组织、裂纹形貌及硬度进行分析。结果表明，试验钢热疲劳循环后显微组织为回火索氏体，热疲劳裂纹优先在预先处理的缺口尖端处萌生，热疲劳循环过程中出现的氧化凹坑和夹杂物会促使裂纹生成，裂纹不断扩展，宽度增加。稀土Ce对试验钢组织和晶粒尺寸有明显的细化作用，提升试验钢的抗软化能力，抑制热疲劳裂纹的生长，其中最佳稀土Ce含量为0.026%。