热处理工艺对纳米贝氏体渗碳轴承钢表层组织和性能的影响

目前渗碳纳米贝氏体轴承钢表层高碳成分组织与性能的演变规律还不是很清楚.设计一种高碳钢模拟G23Cr2Ni2Si1Mo纳米贝氏体渗碳轴承钢表层高碳成分,利用SEM、TEM、硬度和冲击等研究微观组织与力学性能随相变时间的演变规律.结果表明,试样在200℃贝氏体等温相变需要总时间为48 h.随着等温时间从0h延长到48 h,组织中的马氏体含量逐渐降低、贝氏体铁素体含量逐渐升高、残余奥氏体含量先升高后降低,在等温12 h时含量最高38.5％.等温48h后,组织中贝氏体板条平均厚度为48 nm.随等温时间的延长,试验钢的硬度先降低后升高,在等温12 h有最小值58.1 HRC;冲击韧性值逐渐增大,在等温48h达到最大值96.0 J/cm2;抗压强度逐渐降低,断裂应变逐渐增大.该研究结果更清晰地展示了纳米贝氏体渗碳轴承钢表层组织与性能的变化规律,为其工艺优化提供了理论支撑.     

奥氏体区压缩变形对低碳贝氏体钢贝氏体相变的影响

通过热膨胀相变仪得到热膨胀曲线,结合显微组织和硬度测试结果,绘制Si-Mn-MoCr-V低碳贝氏体钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线;利用热模拟试验机在奥氏体区对试验钢进行不同变形量的压缩变形,随后冷却到不同温度保温150s再空冷至室温,研究了奥氏体区压缩变形对贝氏体相变和显微组织的影响。结果表明:未经奥氏体区压缩变形、奥氏体区单道次压缩变形40%、奥氏体区两道次压缩变形58%条件下,试验钢贝氏体相变起始温度分别约为400,385,300℃;奥氏体区压缩变形后试验钢在冷却过程中的贝氏体相变延迟,相变起始温度降低,且变形量越大,贝氏体相变的起始温度越低;与未奥氏体区压缩变形试验钢相比,奥氏体区变形后试验钢在冷却过程中形成的贝氏体组织明显细化,晶粒取向增多,且硬度明显升高。     

钒微合金化钢的强韧性研究

测定了不同成分的钒微合金化钢的静态相变点和动态CCT曲线；分别采用再结晶轧制（RCR）和控制轧制（CR）工艺进行轧制，测试了热轧板的拉伸性能和冲击功。结果表明：有效钒、氮含量的增加对钢的Ac1和凡相变点的影响不大，而Ar1-和Ar3则下降。当冷却速率大于约5℃／s时，钢中出现贝氏体组织；当冷却速率超过约9℃／s时，组织由贝氏体＋铁素体组成。RCR钢的强度高于CR钢，但断裂伸长率和冲击功较低。有效氮含量越高，两种不同工艺轧制对钢的强度和韧性的影响越大，钢中每增加0．001％的有效氮含量，CRC和CR钢的屈服强度分别提高16．8和8．2MPa。     

准贝氏体钢渗碳特性及冲击磨损性能

研究了准贝氏体钢渗碳特性及渗层冲击磨损性能。结果表明,准贝氏体钢渗碳后空冷,渗层最外层组织为高碳马氏体和残留奥氏体,无碳化物及石墨相析出,心部组织的准贝氏体。     

热变形和弛豫对低碳贝氏体钢相变的影响

采用Thermeemastor Z热模拟机研究了低碳贝氏体钢奥氏体熟变形以及弛豫时间对低碳贝氏体相变的影响。结果表明：塑性变形抑制贝氏体相变，随着变形量增大，相变开始温度降低，初始转变速率加快，最终转变量减小；随着弛豫时间延长，相变开始温度和转变量逐渐升高并最终趋于稳定。弛豫一定时间使贝氏体板条束界面清晰，板条细化。     

低碳含铌微合金钢的连续冷却相变行为及显微组织

利用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机,采用热膨胀法测定了不同铌含量低碳含铌微合金钢在不同冷速下的相变点,研究了奥氏体连续冷却时的相变行为及铌含量和冷却速率对该钢相变组织与硬度的影响。结果表明:随着铌含量和冷速的提高,γ→α相变温度降低,相变组织变得复杂,显微硬度升高;铌含量较低(小于0.024%,质量分数)的钢在冷速较低(3℃·s~(-1))时,显微组织为较粗大的铁素体和少量珠光体,冷速提高后主要是由尖角形、多边形铁素体和贝氏体组成的混合组织;铌含量较高(0.06%)的钢在高冷速(50℃·s~(-1))下出现了针状铁素体组织。     

采掘机械用高强度无碳化物贝氏体钢齿座的研制与应用

为了提高大功率采掘机械用齿座截齿耐磨性和使用寿命,研制了一种新型无碳化物贝氏体钢齿座材料,进行了齿座渗碳热处理实验,测试了渗碳后齿座表面硬度及其渗碳层显微硬度的变化,观察了渗碳层的显微组织.结果表明,无碳化物贝氏体钢齿座渗碳后空冷低温回火表面可以获得较高的硬度,渗碳层外层硬度在58 HRC以上,心部硬度HRC 40,心部冲击韧性aKU 92 J/cm2.渗碳后空冷低温回火齿座渗碳层最外层的组织为回火马氏体、残余奥氏体,过渡层的组织为回火马氏体、贝氏体铁素体、残余奥氏体,心部非渗碳层的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体组织.渗碳处理齿座的实体力学性能超过行业标准要求,应用于采掘机齿座具有良好的应用效果.     

碳含量对低碳锰钢形变强化相变完成时临界应变量的影响

利用"形变强化相变"机制研究了两种不同碳含量低碳锰钢(A钢,B钢)过冷奥氏体在780℃和750℃,以10 s-1的速率变形时,碳元素对相变完成时临界应变量εc的影响.结果表明:碳含量对εc的影响很大,主要表现为对组织演变和转变动力学的影响;碳含量增加延长了相变孕育期,εc明显增大;另外,碳含量增加,相变完成时铁素体晶粒尺寸明显减小.     

700MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变组织及强韧性

利用Gleeble-3500型热/力模拟试验机测定了700 MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变(CCT)曲线,分析了冷却速率对该钢连续冷却相变及显微组织的影响,研究了该钢的强韧性。结果表明:该钢CCT曲线呈现扁平状,可在较大冷速范围内获得低碳贝氏体组织;冷却速率对试验钢各相的形态、数量、分布和显微硬度均有影响;随着冷却速率的提高,显微组织中依次出现多边形铁素体(PF)、针状铁素体(AF)、粒状贝氏体(GB)和板条贝氏体(LB),且各相的显微硬度也依次增加;当冷速在10~30℃·s-1范围时,显微组织主要为板条贝氏体组织,M/A组元弥散分布于晶界上,且晶粒随着冷却速率的增加而逐渐细化;利用冷却制度控制中温转变组织类型能优化其综合力学性能。     

滚动轴承材料热处理及其新技术应用研究

高碳铬是滚动轴承用钢中应用最广泛的材料.以高碳铬材料为主,分析滚动轴承材料及其热处理方法对其疲劳失效的影响,并提出延长滚动轴承使用寿命的方法.根据滚动轴承常用材料的基本特性,提出了相应的热处理技术规范,并对热处理新技术贝氏体等温淬火,高碳铬轴承钢和高韧性渗碳钢的渗碳、渗氮或碳氮共渗特殊热处理工艺进行了论述.热处理新技术的试验结果表明,其工艺方法对延长滚动轴承使用寿命有一定作用,对相关技术产业具有借鉴意义.     

Fe-C-Mo 合金贝氏体相变特征和形貌

研究了高纯度Fe-0.06%C-1.80%Mo和Fe-0.19%C-1.81%Mo合金在550～850℃恒温时的贝氏体转变。结果表明,转变是完全的。两种合金分别在600℃和585℃左右恒温时,转变中途出现暂时停滞的现象,而后恢复并加快转变。两合金等温等转(TTT)图均有一明显稳定区(称为河湾或θ b),θ b温度上下铁素体形貌明显不同。在700～800℃恒温时,碳化物平行于奥氏体晶粒边界沉淀。     

20Cr1Mo1VTiB钢的连续冷却转变行为

采用热膨胀仪测定20Cr1MolVTiB钢在不同淬火温度(9501100℃)下的贝氏体转变点和较佳淬火温度下的连续冷却相变点,结合组织观察和硬度测试绘制连续冷却转变曲线;利用经验公式建立相变点和相转变量与冷却速率的关系,并计算相变激活能。结果表明:随着淬火温度升高,试验钢中贝氏体转变温度降低,较佳淬火温度为1050℃;冷却速率不高于0.5℃·s-1时,过冷奥氏体转变产物为先共析铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速率超过0.5℃·s^-1时则为单一贝氏体;相变点-冷却速率和相转变量-冷却速率拟合曲线与试验结果吻合较好,先共析铁素体和贝氏体相变激活能分别为744.8,274.9 kJ·mol^-1。     

冷却速率对直接淬火钢组织和性能的影响

对含微量硼的钢与无硼钢在不同冷速下直接淬火试样的组织进行了观察,分别测定了含硼钢与无硼钢的连续冷却转变(CCT)曲线,以及轧制后不同温度回火试样的拉伸强度.结果表明:硼的添加会使贝氏体转变Bs点降低,生成粗大的针状或板条状贝氏体组织,这种贝氏体组织越多,它的强度就越低;无硼钢在慢冷情况下(15℃/s),Bs点较高,易于形成粒状贝氏体组织,该组织与马氏体形成的混合组织使强度较高.为避免粗大贝氏体区,对于含硼钢,适宜采用快速冷却;而对于无硼钢,应尽量降低冷却速率.     

Morphological and crystallographic evolution of bainite transformation in Fe‐0.15C binary alloy

In this article, an in situ observation method, combining laser scanning confocal microscopy and electron backscattering diffraction, was used to investigate the morphological and crystallographic evolution of bainite transformation in a Fe‐0.15C binary alloy. The nucleation at a grain boundary and inclusions, sympathetic nucleation, and impingement event of bainitic ferrite were directly shown in real time. The variant evolution during bainite transformation and misorientation between bainitic ferrites were clarified. Strong variant selection was observed during sympathetic nucleation. Microsc. Res. Tech., 2009. © 2009 Wiley‐Liss, Inc.     

Kinetics and thermodynamics of surface reactions when carburizing steel

A new mathematical model of the reaction rate at the steel surface in carburization reflects the relation between the kinetics and thermodynamics in the diffusion layers.     

超级贝氏体组织中残余奥氏体的TRIP效应研究

针对超级贝氏体组织中残余奥氏体的应力诱发相变及对钢的力学性能影响,设计试验钢60Mn2SiCr,经900 ℃完全奥氏体化保温30 min,在260 ℃盐浴炉中等温处理12 h后,将试样在疲劳试验机上进行加载试验;利用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)、透射电镜(Transmission electron microscope, TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffracmeter, XRD)和拉伸试验机等仪器设备对加载前后的样品,分别进行显微组织形貌观察和相组成的定性定量检测分析以及力学性能测试;结果显示,等温处理后样品的显微组织为超级贝氏体(贝氏体铁素体BF+残余奥氏体AR),残余奥氏体体积分数为9.4%,其含碳量为1.296%;经加载后试样显微组织中残余奥氏体体积分数下降至6.1%,含碳量达1.439%;钢的强塑积提高近20%。这说明等温处理获得超级贝氏体组织的钢,经施加载荷给予应力作用,显微组织中残余奥氏体发生转变,即超级贝氏体组织中的残余奥氏体能够通过相变诱发塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)效应的产生,提高钢的力学性能。     

相场法研究化学组成对Ni-Al-Ti合金γ′相早期沉淀过程的影响

通过微观相场动力学模型研究了化学组成对Ni-Al-Ti合金γ′相早期沉淀过程的影响. 研究结果表明, 在γ′相形成之前, 基体内部先析出L10结构的过渡相.随着Al成分的不断升高, 沉淀相组成逐渐由γ′相与基体相两相共存变为单一的γ′相, 同时大量的Al会促进γ′相的形成, 从而引起体积其体积分数增大, 但L10相向L12相的转化时间有所延长. 通过分析Ti原子占位情况发现, 随Ti含量的减少, Ti的固溶强化作用有所减弱.     

齿轮淬火热处理温度场与相变分析

分析了齿轮淬火热处理工艺,应用ANSYS软件对齿轮淬火热处理过程中的温度场与相变问题进行了研究。通过有限元建模、网格划分与变阶条件设置,对齿轮淬火热处理进行仿真,得到高频、中频和双频作用下的温度场,以及齿顶与齿根位置在淬火过程中的相变历程。通过研究确认,双频作用下,淬火过程中齿轮齿顶与齿根温度场分布较均匀,最高温度为862.4℃;齿顶上贝氏体含量为45%,铁素体含量为48%;齿根上贝氏体含量为5%,下贝氏体含量为75%,马氏体含量为20%。     

硼含量对Ni3Al合金抗氧化性能的影响

本文研究了硼含量对Ni3Al合金抗氧化性能的影响。结果表明,当硼含量在0.11～0.29wt%时,合金的抗氧化性能明显改善,而更高的硼含量由于生成了复杂的硼氧化物,破旧坏了Al2O3氧化硼的完整性,使合金的抗氧化性能恶化。     

440MPa级高强IF钢的连续冷却相变规律

利用膨胀仪和热模拟试验机测定了440MPa级高强度IF钢的静态和动态CCT曲线,并对其相变规律进行了分析。结果表明:在静态和动态转变的开始阶段均出现了铁素体组织,随冷速的提高出现了贝氏体铁素体组织,使转变产物晶粒细化;与静态转变相比,动态转变提高了奥氏体向铁素体转变的开始温度,促进了铁素体相变,使转变产物晶粒细化。