含铌H13钢热疲劳过程中的显微结构变化

对添加微量铌与不含铌的4Cr5MoSiV1钢(即H13钢)热疲劳性能进行了测试。结果表明,添加微量铌提高了4Cr5MoSiV1钢的热疲劳抗力。在热疲劳循环过程中,富铬碳化物M23C6粒子明显粗化。添加微量铌的4Cr5MoSiV1钢由于富铬碳化物的粗化受到抑止,且位错密度下降较慢,使得热疲劳裂纹的扩展相对缓慢,因而材料的热疲劳抗力提高。     

RE-N-C-S-V-Nb 多元共渗 H13 钢的热疲劳性能研究

利用扫描电镜、X射线衍射分析技术,对比经过RE-N-C-S-V-Nb多元共渗处理、气体渗氮处理和淬火+回火处理的H13钢三种试样的热疲劳性能,依据裂纹特征、裂纹结构,证明RE-N-C-S-V-Nb多元共渗H13钢具有较强的抗热疲劳性能。研究了多元共渗钒铌碳氮化物的细晶强化作用和位错强化作用,及其对钢热稳定性、高温硬度和抗氧化性的影响,从理论上揭示了RE-N-C-S-V-Nb多元共渗对热疲劳性能的强化机制。     

Ti含量对H13热作模具钢组织及性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和洛氏硬度计研究了Ti含量对H13热作模具钢的力学性能和回火稳定性的影响,并分析和讨论了试验钢淬回火后析出碳化物的类型。结果表明:Ti元素(0.127%)的加入提升了H13钢的硬度、室温抗拉强度和塑性;合金元素Ti具有细化回火马氏体板条尺寸的效果;Ti含量为0.127%时,试验钢碳化物主要为富Cr的M23C6、M7C3、V2C和多种硬质相;微量元素Ti(0.127%)的添加提高了H13钢640℃以下的回火稳定性,且在高温(700℃)回火后,Ti元素提高了H13钢的高温回火硬度。     

H13热作模具钢脉冲电流处理及其性能研究

采用脉冲电流对退火态和回火态H13热作模具钢进行了改性处理,研究热作模具钢组织、物相、力学性能和热疲劳性能的变化。结果表明,回火态H13钢的强度和硬度高于退火态,回火+脉冲电流处理态H13钢的强度和硬度也高于退火+脉冲电流处理态的,退火态H13钢的断后伸长率要高于回火态H13钢的;经过脉冲电流处理后,H13钢的疲劳裂纹数量减少;随疲劳循环次数增加,H13钢的最长疲劳裂纹长度逐渐增加;在相同的疲劳循环次数下,不同处理状态H13热作模具钢的最长疲劳裂纹长度由长至短依次为退火态、退火+脉冲电流态、回火态以及回火+脉冲电流态;脉冲电流处理可以提高H13热作模具钢的抗热疲劳能力。     

高强韧性热作模具钢SDH2的研究

在高温、高压强条件TH13钢通常出现早期失效，而传统的3Cr2W8V钢却表现出韧性不足，为此通过降低Cr含量、提高Mo和V含量，添加W元素来改善热作模具钢的综合性能，设计出了SDH2钢。室温和高温冲击韧度试验、回火稳定性试验和热疲劳试验表明，1100℃淬火＋600℃回火的SDH2钢室温下冲击值大于300J；回火温度从560℃升高到625℃保温18h，SDH2钢的硬度值依然大于46HRC；另外，SDH2钢具有比H13钢更优良的抗热疲劳性能。     

新型热冲压模具钢的组织与性能

采用SEM、TEM、LF457型激光导热仪,DSC404型差示扫描量热仪和UMT-3型高温摩擦磨损试验机对高强钢板热冲压用新型模具钢的组织和热稳定性能、热物理性能及高温耐磨性能进行研究。试验结果表明:该模具钢具有良好的抗回火软化性能、热稳定性、高热导率和高温耐磨性,能更好地适应高强钢板热冲压工况。新型模具钢的碳化物以Mo₂C和VC为主,使得该钢有更好的抗回火软化和热稳定性。新型钢具有高热导率,在室温下是H13钢的1.4倍。其低Si、Mn、Cr和高Mo的合金化特征是其高热导率的原因。该钢较H13钢有更好的高温耐磨性能,尤其是温度高于600 ℃后耐磨性要远远优于H13钢。新型模具钢良好的耐磨性能有益于减少模具修理频次,提高模具寿命。     

制动鼓锤锻模热处理

制动鼓锤锻模采用H13钢制造,通过反复镦拔消除其内在组织缺陷,经等温球化退火细化晶粒,淬火、回火后获得优良的热强性、热稳定性、冷热疲劳性及良好的综合力学性能,使用寿命较5CrNiMo钢制造的模具提高两倍以上。     

含铌热作模具钢中碳化物的演变对热稳定性的影响

利用透射电镜观察、能谱分析以及三维原子探针分析微观原子分布等方法,结合热稳定性实验数据,对含铌热作模具钢SDH8Nb中碳化物的形态、大小及其变化情况和对材料热稳定性能的影响进行了研究。结果表明:SDH8Nb钢的热稳定性明显优于传统的H13钢。淬回火后,在SDH8Nb钢中,主要碳化物为垂直态的长棒状Mo2C型碳化物,以及少量的Cr和V的碳化物,而Nb元素在淬回火后固溶到基体中,经过长时间保温后,以NbC的形式析出,提高了材料的抗回火软化能力。     

多元合金加入对Fe65粉末等离子熔覆层组织和性能的影响

采用微束等离子熔覆方法,在H13钢基体上制备了以自熔性合金粉末Fe65为基础成分、添加适量Al、W、V的正交实验熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、高温回火性能和高温氧化性能。结果表明,正交实验熔覆层的显微组织中,奥氏体晶粒细小,短针状FeAl和Fe3Al金属间化合物沿晶分布,Cr7C3、WC、VC等碳化物呈枝晶分布,马氏体消失;与熔覆层后的空冷相比,经700℃高温回火后,正交组熔覆层的硬度提高,8H(Fe65-12%Al-4%W-1%V)熔覆层的硬度增加显著,抗高温回火性能最优,而参照组Fe65粉末覆层硬度明显下降,H13钢硬度则较低。在700℃高温氧化试验中,加入适量Al的正交组熔覆层的抗高温氧化性能大大优于Fe65粉末覆层及H13钢,其中8H覆层的氧化增重仅分别为Fe65粉末覆层、H13钢的32%及8.5%,表现出优异的高温抗氧化性能。     

热作工具钢GH2001在散热片挤压模中的应用

GH2001钢用于散热片挤压模可弥补H13钢高温强度及抗回火软化性能不足 ,该新型热作工具钢具有超高清净度 ,组织均匀及优良的高温强度、抗热疲劳及抗回火软化等综合性能 ,适合用于高倍数散热片挤压模。     

热作模具用H13和Dievar钢的热疲劳性能

对比研究了回火温度对热作模具用H13和Dievar钢热疲劳性能的影响。H13和Dievar钢经过520、580和640 ℃回火处理后,采用自主搭建的Uddeholm自约束疲劳试验装置分别对试样进行1000次热疲劳试验,并用热疲劳损伤因子对热疲劳损伤过程进行定量描述。结果表明,在相同回火温度下,Dievar钢具有较低的硬度和较高的冲击性能,抗疲劳性能优于H13钢。H13和Dievar钢在580 ℃ 回火处理后,碳化物尺寸分别约为10.1 μm和6.3 μm,H13钢碳化物含量高且尺寸大,导致韧性和抗热疲劳性能降低。     

H型钢轧后回火组织与性能研究

研究了回火工艺对海洋石油平台专用H型钢（55C钢）轧制组织与性能的影响,以探索产生稳定组织和力学性能的粗轧工艺参数。试验结果表明,55C钢具有较高的回火稳定性,中低温度回火后将获得均匀细小的铁素体晶粒和良好的力学性能。试验钢之所以具有良好的强韧性组合和较高的回火稳定性与采用钒氮微合金化和“第三代TMCP”控轧工艺有关。优化控制轧制工艺参数和高温区低温度、大形变量的粗轧,将大幅度提高55C钢的综合力学性能特别是强度性能,是防止钢在使用过程中发生“自然时效”的有效途径。     

Nb对H13钢组织及冲击性能的影响

采用OM、SEM、EDS、相分析、硬度测试和冲击性能试验等分析手段,对比研究Nb含量为0、0.067%和0.270%(质量分数)的H13试验钢淬回火后的组织及力学性能。结果表明,加入Nb后试验钢淬火硬度有所下降;淬火温度提高后,含Nb试验钢的晶粒尺寸小于0Nb试验钢,但含Nb试验钢中存在部分未溶碳化物;3种试验钢回火后的二次硬化峰均出现在510 ℃。经1050 ℃淬火、不同温度回火后,0.067Nb试验钢的冲击吸收能量高于0Nb试验钢。0.27Nb试验钢受到大尺寸碳化物的影响,淬火温度在1080 ℃以下时,冲击吸收能量不及另两种试验钢。     

Nb微合金化对准贝氏体耐磨铸钢组织和性能的影响

研究了铌(Nb)微合金化对准贝氏体耐磨铸钢的组织和性能的影响。使用热膨胀测试仪、扫描电镜、拉伸及冲击试验和磨损试验等分析了含铌量不同的低碳(约0.26%)铸钢的组织和力学性能。结果表明,Nb的添加促进了准贝氏体的生长,当Nb含量从0%增加至0.062%时,原始奥氏体晶粒从120.81 μm减小至87.65 μm,平均晶粒尺寸减小27.4%。同时,Nb的添加降低了钢的磨损率,硬度也有所降低,但冲击吸收能量、侧膨胀值、屈服强度、抗拉强度和断面收缩率均有所提高。当Nb含量为0.024%时,磨损率最低为0.104%,耐磨性能最好,且综合力学性能最好,其硬度为420.4 HV0.1,冲击吸收能量为42.6 J,侧膨胀值为67%,屈服强度为826 MPa,抗拉强度为1326 MPa,断面收缩率为7.7%,残留奥氏体含量较高为8.4%。     

H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究

目的提高H13钢表面的力学性能和耐蚀性,延长模具的使用寿命。方法用Nb棒作为电极,氩气作为保护气体,通过电火花沉积技术在H13钢表面制备Nb沉积层。利用扫描电子显微镜分析沉积层的表面形貌、显微结构及磨痕形貌,利用X射线衍射仪分析沉积层的相组成,利用能谱仪分析沉积层的元素分布,采用显微硬度计和磨损试验机测试沉积层的显微硬度和耐磨性,采用电化学工作站对沉积层进行耐蚀性测试。结果 Nb电火花沉积层表面呈橘皮状,具有一定的粗糙度,主要由Fe_2Nb和Fe_(0.2)Nb_(0.8)等相组成。沉积层截面组织连续、致密,无明显缺陷,强化层内存在大量的微晶组织和非晶组织。Nb涂层与基体发生了元素的相互扩散和冶金结合的过程。沉积层显微硬度高达642HV,为基体的3.2倍。在同等磨损条件下,Nb沉积层磨损失重约为基体的1/3,磨痕较浅。沉积层在3.5%NaCl溶液中的电化学自腐蚀电位比基体提高了113 mV,自腐蚀电流密度显著降低。结论在H13钢表面电火花沉积Nb涂层,可有效提高其表面的显微硬度、耐磨性和耐蚀性,从而延长模具的使用寿命。     

深冷处理对H13钢组织和热疲劳性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD、显微硬度计以及热疲劳试验机等方法研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织和性能的影响,并与常规淬回火工艺进行了对比分析。结果表明,在常规的淬回火工艺的基础上增加深冷处理有利于细化试验钢的晶粒组织并促进残留奥氏体向马氏体转变。此外,在深冷处理的条件下马氏体晶格由于在极低温易发生收缩而促使碳原子在位错等缺陷处偏聚,回火过程中以碳化物的形式析出。这些析出的大量细小弥散分布的碳化物可钉扎位错,对热循环引起的应力集中起到一定的缓解作用,减缓降低热疲劳裂纹扩展速率。且深冷处理后细小弥散分布的碳化物析出降低了H13钢热疲劳过程中碳化物长大速率,减少了热疲劳裂纹的数量,从而提高热疲劳性能。     

铌对高强度51CrV钢组织及性能的影响

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)与万能拉伸试验机等研究了铌元素的添加对51CrV钢奥氏体晶粒尺寸、淬火和回火组织以及力学性能的影响。结果表明:0Nb和0.02wt%Nb试验钢的奥氏体平均晶粒尺寸分别为10.0 μm和3.1 μm,添加0.02wt%Nb的51CrV钢奥氏体晶粒尺寸显著细化、板条马氏体尺寸减小,回火过程中析出碳化物的尺寸更细,两种试验钢850 ℃淬火+400 ℃回火后,屈服强度均大于1300 MPa,抗拉强度均大于1400 MPa。而加入0.02wt%Nb试验钢由于晶粒细化,断后伸长率达到9.50%,不含Nb试验钢伸长率为8.69%。51CrV钢添加微量的Nb元素在保证高强度的同时,塑性得到提高,综合性能比无Nb钢优异。