添加Nb元素对耐热不锈钢组织和硬度的影响

采用高频感应加热设备熔配合Nb量为0～2.0％的耐热不锈钢样品.研究了Nb含量对耐热不锈钢基体组织、碳化物形态及合金硬度的影响规律.结果表明:随着Nb含量的增大,奥氏体枝晶形态由粗大枝晶→等轴晶→细小枝晶→粗大枝晶转变;碳化物由粗大长条状→细小短棒状/点块状→连续网状形态转变;相应的,合金硬度则呈现出先增大后减小的趋势,硬度值在125～175 HB之间.     

加热温度对低合金耐磨铸铁中碳化物形态和冲击疲劳性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜及冲击疲劳试验机研究了加热温度对低合金耐磨铸铁中共晶碳化物形态和冲击疲劳性能的影响.结果表明:随加热温度的升高,耐磨铸铁中的网状共晶碳化物陆续溶断,块状碳化物逐渐增多,当铸铁在960℃保温3 h空冷后,可获得较高的冲击疲劳性能.     

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CrWMn钢切纸刀的显微组织容易出现网状碳化物,网状碳化物所引发切纸刀的刃口微观变化会降低刃口锋利度和耐磨性.根据试验和相平衡热力学计算分析了产生网状碳化物的原因,提出了解决的工艺方法.结果表明,在热轧镶钢后的空冷过程中,容易从过饱和的奥氏体中沿晶界析出颗粒状碳化物,继续堆放冷却会形成网状碳化物;在奥氏体加碳化物的相区长时间恒温也会因晶界上扩散速度快,使碳化物聚集长大而形成网状碳化物,形成网状碳化物的温度区在880～800℃.为了防止网状碳化物形成,热轧镶钢后应风冷或喷水冷却躲过这一温度区,在此温度区进行退火处理的加热恒温时间也不应过长.     

LD冷作模具钢激光表面熔凝

研究了冷作模具LD钢经不同工艺参数激光熔凝处理后的显微组织及性能。结果表明,激光功率P=3500 W,扫描速度v=20 mm/s,光斑直径d=5 mm时,处理效果较为理想。由表及里依次为熔凝层、淬火层、热影响层和基体。熔凝层又依次分为表层等轴晶区,柱状晶区和等轴晶+胞状晶区。等轴晶区和柱状晶区原有的带状、块状碳化物全部溶解,胞状晶区原有的碳化物基本保持原状,新晶粒明显细化并均匀分布。硬化层总深度可达1.0 mm;平均硬度可提高15%左右,耐磨性和耐腐蚀性显著提高。如果能量密度过大,在熔凝层容易产生微裂纹甚至宏观裂纹,破坏材料性能。     

低合金耐磨铸铁共晶碳化物形态改善的研究

钎对低合金耐磨铸铁组织中共晶碳化物呈连续网状分布问题,探讨了热处理对变形低合金耐磨铸铁中共晶碳化物形态的影响.结果表明,高温热处理结合变形可使共晶碳化物形态发生显著变化,碳化物由连续的网状变为条块状;当耐磨铸铁经20%热变形后再经970℃保温3h高温处理后,网状共晶碳化物基本上被条块状碳化物所取代.     

LD冷作模具钢激光表面熔凝研究

研究了冷作模具LD钢经不同工艺参数激光熔凝处理后的显微组织及性能。结果表明,激光功率P=3500 W,扫描速度v=20 mm/s,光斑直径d=5 mm时,处理效果较为理想。由表及里依次为熔凝层、淬火层、热影响层和基体。熔凝层又依次分为表层等轴晶区,柱状晶区和等轴晶+胞状晶区。等轴晶区和柱状晶区原有的带状、块状碳化物全部溶解,胞状晶区原有的碳化物基本保持原状,新晶粒明显细化并均匀分布。硬化层总深度可达1.0 mm;平均硬度可提高15%左右,耐磨性和耐腐蚀性显著提高。如果能量密度过大,在熔凝层容易产生微裂纹甚至宏观裂纹,破坏材料性能。     

Stavax ESR钢洗衣机面板模具开裂原因分析

针对Stavax ESR钢洗衣机面板模具开裂问题,对模具失效件进行断口扫描电镜及微区能谱分析,以及采用金相显微镜对材料基体组织进行检测,综合检测结果,最终确定造成模具早期开裂的内在原因,是由于组织中沿晶界残留未溶颗粒状及薄片状碳化物,材料强度急剧降低,脆性显著增大。模具在热加工过程中碳化物沿晶界析出形成网状碳化物,在热处理加热保温过程中,网状碳化物经过固溶和聚集,形成未溶颗粒状及薄片状碳化物。热处理加热过程的热应力以及淬火过程的组织应力,导致未溶颗粒状及薄片状碳化物周围产生内裂纹。模具冷却水孔的机加工过程,使沿晶开裂特征的内裂纹显露出来。模具服役承载时产生的工作应力,促使裂纹的进一步萌生和扩展。     

W6钢电子束焊后表面重熔硬化

高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性的特殊工具钢.对于进行过球化退火的高速钢,其显微硬度损失较大,严重影响其应用.为恢复球化退火W6Mo5Cr4V2高速钢表面的显微硬度,同时保证其内部良好的韧性不受影响,采用电子束表面重熔对其表面进行硬化.结果表明,重熔表面整体呈现平整光滑状态,存在小尺寸熔坑,重熔层内部呈现胞状树枝晶组织,主要由马氏体、残余奥氏体、晶间网状M₂C共晶碳化物以及细棒状MC碳化物组成,呈现不均匀的条带状分布,在重熔区边界存在未熔碳化物,在重熔区中心区域碳化物均匀性较高,并对晶间碳化物的形成机理进行了分析.经过电子束表面重熔,由于晶内针状马氏体以及晶界脆性碳化物生成,W6Mo5Cr4V2高速钢表面的显微硬度由283 HV提高到800 HV以上,母材的显微硬度恢复效果显著.     

利用高功率二极管对H13钢表面进行激光硬化

应用高功率二极管激光器对H13钢进行了表面硬化研究.本试验中除激光功率和扫描速度外,表面加热温度被选作为特定的激光处理参数.试验结果表明,尽管激光设定功率和扫描速度相同,一旦表面处理温度设定不同,获得的表面硬化层的深度、宽度和显微组织有所不同.作为典型试样,其表面加热温度为1400 ℃时,硬化层的显微组织依次为柱状晶区+等轴晶区+相变硬化区+热影响区+基体.     

9CrSi钢表面激光合金化的组织与性能

以亚微米级WC/Co金属陶瓷复合材料为涂层材料,采用激光合金化技术在9CrSi表面制备出硬度高、耐磨的合金化层.利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)等分析测试手段对激光合金化层的显微组织和物相构成进行了分析,并对合金化层进行了硬度和摩擦性能测试.结果表明,激光合金化层与基材形成了良好的冶金结合.激光合金化层可分为合金化区,热影响区和基体区三部分.其中合金化区组织为基体马氏体上分布着网状枝晶碳化物,网状枝晶间弥散分布着碳化物小颗粒,热影响区组织由马氏体及残留奥氏体组成,基体区组织无明显变化.合金化层的显微硬度达到900 HV0.2,干摩擦条件下材料磨损量是基材9CrSi的1/9,合金化涂层的耐磨性得到显著的提高.     

金属铸态组织细化的机制辨析

金属铸态组织细化的关键是获得大量细小等轴晶。本文通过实验,对细小等轴晶形成的几种假说进行了鉴别,指出了铸锭中等轴晶主要来源于型壁,并初步探讨了浇注温度、对流等因素对铸态组织形成的影响。     

连续铸造Ag-28Cu合金的组织形貌表征

采用连续铸造技术制备了Ag-28Cu合金棒材,用金相显微镜(OM)与扫描电镜(SEM)对其组织形貌进行了分析表征。结果表明,Ag-28Cu连铸合金的组织均为典型的三区结构:细等轴晶区、柱状晶区和中心的等轴晶区,在铸锭中还散落着形貌清晰、形态规整的白色枝晶。     

铁素体不锈钢铸坯凝固特性及等轴晶率控制

具有较高等轴晶率的铁素体不锈钢连铸坯可以显著避免冷成型加工过程中的皱折缺陷。采用了低倍组织观察、第二相特征分析以及凝固模型计算的方法研究了含Ti、Nb双稳定化超纯铁素体不锈钢的凝固特性以及等轴晶率控制机理。结果表明,当Ti和Nb加入到铁素体不锈钢中,连铸的等轴晶率显著提高;模型表明铸坯凝固参数的变化规律基本一致,然而钢中第二相粒子的成分及形貌发生显著变化,第二相粒子的非均质形核能力显著增强。本研究建立的凝固模型可以较好预测连铸坯的CET转变,同时指出稳定地提高铁素体不锈钢连铸坯的等轴晶率需要对钢中微量元素含量、核心形核效果以及冶炼过程进行合理设计。     

电磁铸造镁合金大规格板坯偏析与组织研究

研究了不同铸造速度条件下截面尺寸为300 mm?800 mm的大规格AZ31镁合金板坯的宏观偏析及组织。结果表明,偏析区域出现在距离锭坯表面20 mm ~ 30mm范围内,板坯心部偏析小。宏观组织可分为表面激冷区,粗大的柱状晶区和内部等轴晶区。低速铸造可减轻宏观偏析,随铸造速度增加,整体晶粒尺寸先增大后减小,表面粗晶区宽度减小。高速铸造时晶粒尺寸最小,但不均匀。合理的铸造速度为32 mm/min。     

基于三相模型的Al-4%Cu合金三维半连铸圆锭的宏观偏析数值模拟

本文采用基于 Eulerian-Eulerian方法的等轴晶、柱状晶以及熔体三相完全混合的凝固模型计算了三维半连铸Al-4%Cu铝合金圆锭的宏观偏析。基于热溶质对流的基础上,模型考虑了等轴晶的移动,以及柱状晶对浮游等轴晶的捕获,等轴晶和柱状晶的相互竞争生长行为。模拟结果表明铸锭底部出现了明显的锥形负偏析区(CET转变区域),铸锭中心正偏析带,毗邻中心的负偏析区,以及铸锭1/2半径处正偏析带,总的偏析形态呈现W型,与铸锭实际情况基本一致。此外,铸造速度相较于浇注温度对铸锭宏观偏析具有更大的影响。     

ZM6镁合金铸件TIG焊补焊工艺

根据拉伸性能测试结果及X-射线探伤检测确定了ZM6镁合金铸件TIG焊补焊工艺参数.并通过光学显微镜对焊接接头进行了微观组织观察和微区成分分析试验.结果表明,热影响区晶粒大小与母材基本相同.在热影响区晶内完全由Mg元素组成,晶内原有的合金元素迁移到晶界.焊缝组织由比母材晶粒尺寸小的细小等轴晶组成,焊缝区的晶内组织基本由Mg元素组成,其晶界合金元素含量要比母材与热影响区少.通过对ZM6镁合金铸件补焊中的裂纹位置以及成分分析,得出ZM6镁合金铸件补焊裂纹为结晶裂纹.     

连铸工艺对方坯凝固组织影响的数值模拟

铸坯凝固组织特征对于连铸坯粗坯质量具有重要影响。通过建立重轨钢U71Mn方坯连铸过程中传热和凝固组织模拟数学模型,研究了CA模型特征参数和连铸操作工艺参数对于凝固组织特征的影响规律。研究结果表明：平均形核过冷度控制柱状晶区域,随着该值的增大,柱状晶区域也随之增大;最大形核密度控制晶粒尺寸,该值越大晶粒的尺寸则越小。连铸拉坯速度波动在±0.5m/min时,最终铸态组织特征并没有明显变化,而浇注温度对于最终铸坯组织结构具有较大的影响,晶粒平均半径由15℃的1.555mm增加到45℃的1.721mm,并且中心等轴晶比例逐渐减小。因此,连铸生产过程中,在满足钢液顺利浇注的条件下,降低浇注钢液的过热度会很大程度上改善重轨钢内部组织结构,提高铸坯内部质量。     

单晶高温合金铸件结构对定向凝固过程中温度场的影响

为了提高单晶涡轮叶片的气冷效果,其冷却通道内部结构越来越复杂,导致制备过程中凝固缺陷出现频率增高,凝固缺陷的形成与定向凝固过程中温度场演变密切相关。采用ProCAST数值模拟的方法研究了铸件结构对定向凝固过程中温度场的影响。结果表明,单晶高温合金铸件尺寸突变和渐变都会导致液固界面位置和温度梯度的变化;相比渐变截面结构,突变截面结构容易形成较大的凝固界面曲率,且边角处形成较大的过冷,更容易导致凝固缺陷的形成。     

焊接加热对SHS复合材料组织的影响

采用电弧焊接方法焊搠铁资内衬复合钢管,探讨了焊接加热对热影响区组织的影响,结果表明,采用电弧焊方法焊接瓷内衬复合钢管,可以使复合材料经历一次热处理,热影响区陶瓷层由原来的树枝晶向等轴晶转化,焊接熔合区,在陶瓷与金属之间形成了一过渡层,过渡层与金属呈微冶金结合方式,过渡层与陶瓷呈现出原位结合方式。     

TB9钛合金棒材组织遗传效应与性能

以TB9钛合金为研究对象，对比分析了TB9铸锭不同部位在热加工过程中的组织差异，揭示了TB9钛合金棒材的组织遗传效应及其对性能的影响。结果表明，TB9钛合金铸锭可以分为底部沿轴向的柱状晶区，芯部的等轴晶区，边部与轴向呈45°的柱状晶区。其中铸锭底部的柱状晶具有较强的<100>织构，在随后的锻造和热轧过程中，<100>织构的柱状晶难以破碎，具有很强的遗传性，致使最终棒材尾部残留粗大的柱状晶结构，时效后抗拉强度仅为987 MPa。铸锭芯部等轴晶区没有明显的择优取向，最终制备的棒材晶粒细小，组织均匀，棒材的性能优良，抗拉强度可达1290 MPa。