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。     

模具钢热疲劳裂纹的计算机辅助评定

通过热疲劳裂纹图象采集和计算机分析系统,对Uddeholm热疲劳评定标准图谱进行分析;结果表明,Uddeholm标准图谱评定热疲劳程度尚不够完善,无法精确地评定热疲劳裂纹的级别。针对Uddeholm标准图谱的不足,提出损伤因子概念,并制作出一套相应的计算软件;用它定量地分析了进口8407和国产4Cr5MoSiV1热作模具钢的热疲劳性能,揭示了两种钢的热疲劳性能的变化规律,实现了热疲劳裂纹的计算机辅助评定。     

2Cr13钢的疲劳裂纹萌生与扩展行为

通过对2Cr13钢进行疲劳裂纹萌生与扩展速率试验,获得该钢在两种不同调质处理下的疲劳裂纹萌生寿命Ni的回归方程、疲劳裂纹萌生门槛值以及裂纹扩展速率da/dN表达式。结果表明,与970℃淬火+710℃回火×6h工艺相比,2Cr13钢在970℃淬火+640℃回火×5h处理后的缺口疲劳裂纹萌生抗力有所改善;当应力强度因子较低时,在640℃×5h回火时的2Cr13钢的疲劳裂纹扩展抗力稍好一些;当应力强度因子较高时则反之。     

1Cr12Ni2W1Mo1V钢等离子淬火后的疲劳行为

采用模拟点蚀坑试样,研究了等离子淬火不同温度回火1Cr12Ni2W1Mo1V钢疲劳裂纹萌生和扩展行为.结果表明,由于等离子淬火的晶粒细化作用和在试样表面引入的残余压应力,提高了末级叶片用钢裂纹萌生抗力.比较两种回火温度试样试验结果,250 ℃回火试样裂纹萌生和扩展抗力均优于540 ℃回火试样.本研究结果为选择合适的热处理工艺提供了理论依据.     

回火温度对4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响

采用光学显微镜、体视显微镜和扫描电镜,并结合性能测试,研究了不同回火温度对4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响。结果表明,随回火温度的提高,组织中马氏体含量减少,逐渐转变为回火索氏体,同时伴随着碳化物和铁素体相的聚集和长大,从而导致钢的强度与硬度降低,而塑性与韧性升高。4Cr5MoSiV1钢在1080 ℃淬火,640 ℃回火,可获得最佳的强韧性配合及良好的抗热疲劳性能。     

1Cr12Ni2W1MolV钢等离子淬火后的疲劳行为

采用模拟点蚀坑试样，研究了等离子淬火不同温度回火1Cr12Ni2W1MolV钢疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明，由于等离子淬火的晶粒细化作用和在试样表面引入的残余压应力，提高了末级叶片用钢裂纹萌生抗力。比较两种回火温度试样试验结果，250℃回火试样裂纹萌生和扩展抗力均优于540℃回火试样。本研究结果为选择合适的热处理工艺提供了理论依据。     

热处理对针阀体用4Cr5MoSiV1钢组织及性能的影响

对4Cr5MoSiV1钢分别进行了淬火+低温回火和淬火+中温回火热处理,分析了两种典型热处理工艺对针阀体用4Cr5MoSiV1钢的显微组织、维氏硬度和力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,针阀体材料组织由回火马氏体转变为回火托氏体,维氏硬度由639.4 HV0.1降低至584.4 HV0.1,而抗拉强度、屈服强度和伸长率则分别提高了12.7%、12.8%和26.6%。     

4Cr5MoSiV1和45钢耐磨性对比研究

采用销盘式高温摩擦磨损试验机,在25～400℃下对4Cr5MoSiV1和45钢进行磨损试验,对比两种钢的耐磨性,并探讨了磨损机制.研究表明:在25℃下为粘着磨损,4Cr5MoSiV1和45钢具有相同耐磨性,磨损率随载荷的提高呈线性增加,符合Archard公式;在200℃下为Quinn型氧化轻微磨损,4Cr5MoSiV1和45钢仍然具有相同的耐磨性;随载荷的提高,磨损率先降低后缓慢增加,具有较低的磨损率和增长率;在400℃下为氧化磨损,但不同于Quinn型氧化轻微磨损;随载荷的提高,磨损率快速增加,特别是高载荷下45钢出现塑性挤出,4Cr5MoSiV1钢具有比45钢明显高的耐磨性,归因于其高的热软化抗力.     

微量Nb对H13钢性能的影响

研究了微量铌对AISI H13钢的力学性能、热稳定性能、回火稳定性、抗高温氧化性及抗冷热疲劳性的影响。结果表明，在H13钢中添加0．01％(质量分数，下同)的铌对力学性能没有明显改善，但热稳定性、回火稳定性和抗高温氧化能力明显提高。运用计算机图像处理技术对比研究两种材料的热疲劳裂纹变化规律显示，含微量铌的H13钢的热疲劳抗力明显比不含铌的H13钢要高，即微量铌的添加显著提高了抗热疲劳性能。     

氮含量对热作模具钢4Cr5Mo2V热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验方法,结合变倍体视显微镜、高分辨扫描电镜及热疲劳损伤因子计算机辅助分析软件对比研究了氮含量对4Cr5Mo2V热作模具钢热疲劳裂纹萌生与扩展、材料抗回火软化能力及热疲劳损伤程度的影响。结果表明:随着热疲劳循环次数的增加,与氮质量分数为0.0044%和0.0080%的4Cr5Mo2V钢试样相比,氮质量分数为0.0105%的试样的热疲劳裂纹更早萌生;3000次循环后,该试样的表面硬度下降幅度最大,抗回火软化能力最弱;且热疲劳损伤因子最大,热疲劳性能最差。因此,减少氮含量有利于提高4Cr5Mo2V热作模具钢的热疲劳性能,大大延长热作模具使用寿命。     

热作模具钢热疲劳损伤因子的研究

由于Uddeholm标准图谱评定热疲劳程度尚不够完善，无法精确地评定热疲劳裂纹的级别，因此编制了一套计算机图像分析软件，对热疲劳裂纹进行定量分析，并完善了热疲劳损伤因子，用它定量地分析了进口8407和国产4C45MoSiV1热作模具钢的热疲劳性能，揭示了热模钢的热疲劳性能的变化规律，实现了热疲劳裂纹的计算机辅助评定。     

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。     

热处理工艺对双金属带锯条背材30Cr4MoNiV钢组织和性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、洛氏硬度计和万能试验机研究了双金属带锯条的背材用钢30Cr4MoNiV经1150~1190 ℃淬火和520~640 ℃回火后的微观组织和力学性能,并通过弯曲疲劳试验和锯切试验来检测30Cr4MoNiV钢的疲劳性能。结果表明:30Cr4MoNiV钢合适的淬火温度为1190 ℃,此时合金元素固溶充分且马氏体组织均匀细小;最佳回火温度为600 ℃,得到回火索氏体组织。经1190 ℃淬火+600 ℃回火3次后,30Cr4MoNiV钢的强塑积为15.64 GPa·%,弯曲疲劳性能由3745次提高到5270次,且锯切疲劳性能比进口CDW钢高25.6%。     

挤压轮用热作模具钢的研究

设计了一组新型含N热作模具钢,通过显微组织、力学性能、热疲劳试验,优选出试验钢成分,之后对最佳成分钢进行热处理工艺优化。结果表明;最佳V、Cr、N成分分别为1.0%、3.75%、0.01%(质量分数)。最佳成分钢优化热处理工艺为1080℃淬火+550℃一次回火+530℃第二次回火。     

微量钛对4Cr5MoSiV1合金钢组织性能的影响

采用真空熔炼法制备了不同钛含量的4Cr5MoSiV1热作模具钢,利用洛氏硬度计、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢的组织与性能。结果表明:随着钛含量的增加,4Cr5MoSiV1Ti热作模具钢的热稳定性和抗拉强度均先增加后降低。当钛添加量为0.13 mass%时,合金钢具有良好的热稳定性、强度及伸长率和断面收缩率,回火后析出了尺寸约为50 nm的四边形TiC第二相;而当钛添加量为0.54 mass%时,三叉晶界处析出了尺寸为300 nm左右的不规则TiC粒子,这将对合金钢的热稳定性和力学性能产生不良的影响。     

SDH2与8407钢热疲劳性能的对比研究

采用Uddeholm自约束热疲劳试验机研究了新钢种（SDH2）和ASSAB8407钢的热疲劳性能，结果显示，SDH2钢具有比8407钢更好的热疲劳性能，其热疲劳损伤因子相对8407钢降低30％~60％。并采用扫描电镜探寻热疲劳裂纹萌生与扩展的机制得知，热疲劳裂纹常在硅酸盐类、MnS、氧化铝和富V大块碳化物与基体的交界面上和晶界处萌生，并沿链状碳化物和晶界扩展。     

显微组织对4Cr5MoSiV1钢室温和高温耐磨性的影响

采用销盘式高温摩擦磨损试验机,对不同显微组织的4Cr5MoSiV1钢在25℃和400℃下进行了干磨损试验,研究了显微组织对其耐磨性的影响,并探讨了磨损机制。研究结果表明,4Cr5MoSiV1钢在室温下主要为粘着磨损,其耐磨性不仅取决于材料的硬度,还与其断裂抗力有关;400℃时的磨损为氧化磨损,但已超越了Quinn型氧化轻微磨损,其耐磨性取决于材料的硬度、韧性以及热稳定性。室温耐磨组织应具有高的硬度和一定的断裂抗力,而高温耐磨组织应具有高的硬度和热稳定性及一定的韧性。     

Cr4、Cr5钢拉-拉疲劳性能研究

利用成组试验法对Cr4、Cr5型支承辊用钢的拉-拉疲劳性能进行了测定,并利用金相、XRD、SEM等手段对其组织进行分析。结果表明,当中值寿命为10~6时,Cr5钢的抗疲劳应力为659 MPa,Cr4钢抗疲劳应力为438 MPa．Cr5钢的抗疲劳性能优于Cr4钢。