大长径比薄壁壳体零件真空气淬畸变行为的数值模拟

建立了30Cr3SiNiMoVA钢大长径比薄壁壳体零件的金属-热-力耦合有限元数值分析模型,通过反传热计算获得了壳体不同位置表面综合换热系数曲线,研究了真空气淬过程中薄壁壳体零件的温度场和组织场的演变规律,并对其畸变行为进行了详细分析。研究表明:同一换热面上的冷速大小为薄壁部位>顶部>台阶部位,且阳面的温度变化更为剧烈;应力演变曲线均出现两个峰值,第一个峰值是由温度差异导致的热应力引起的,第二个峰值是由马氏体转变产生的组织应力引起的;淬火之后,阳面高度增加了2.08 mm,增加幅度为0.082%,阴面高度增加了2.33 mm,增加幅度为0.092%,薄壁位置处外径增加了0.81 mm,增加幅度为0.270%,台阶位置处外径增加了0.57 mm, 增加幅度为0.186%。实测结果与模拟结果相符,误差小于10%。     

T250钢离子渗氮后的组织和性能

对固溶态的T250钢进行不同渗氮时间和渗氮温度的离子渗氮试验。采用金相分析、硬度试验、XRD测定了渗氮层的深度、硬度、显微组织和物相。试验表明,T250钢渗氮后表面硬度大于900 HV0.3,基体硬度在500 HV0.3左右。渗层中的扩散层与基体边界明显。T250钢的渗氮温度与时效温度相近,可以在渗氮过程中实现材料的时效强化。     

时效对热旋压TC11钛合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等研究了时效对双重退火态TC11钛合金原料热旋压成型后的显微组织和力学性能的影响,并确定了最佳的时效温度范围。结果表明,与双重退火态TC11钛合金原料相比,热旋压后的抗拉强度提高了近17%,硬度提高了约8 HRC,再经560 ℃×3 h时效后,抗拉强度由1195 MPa提高至1240 MPa,硬度提升约1 HRC,综合力学性能和硬度得到进一步提高。热旋压和时效均能促进软韧相β相向强化相α相转变。300~600 ℃时效时,抗拉强度均大于1200 MPa,并在580 ℃达到最大为1242 MPa。随着温度的升高,断后伸长率有所下降并在高于580 ℃时降至8%以下。热力学计算结果表明500~560 ℃温度范围内β相向α相的转变倾向最大,在此温度范围内进行时效最为适宜。     

马氏体时效钢蒸汽氧化膜的组织与性能

马氏体时效钢的热处理是实现其优异综合力学性能的关键工序，将时效工艺中的空气替换为水蒸气，有助于形成保护性氧化膜提高其耐蚀性。对T-250(00Ni18Mo3Ti1Al)和00Ni12Cr5Mo3TiAlV两种马氏体时效钢进行高温蒸汽氧化试验，采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪对氧化膜进行表征，使用拉伸法测试膜层与基体的结合性能。结果表明：两种钢的蒸汽氧化膜外层均由Fe₃O₄和少量Fe₂O₃组成。T-250钢的内氧化层为连续的Fe₃O₄层和少量楔入基体的非连续层，Ti和Mo元素富集；00Ni12Cr5Mo3TiAlV钢的内氧化层为楔入基体的(Fe, Cr)₃O₄非连续层，不含连续层，这种结构特征使其蒸汽氧化膜与基体的结合性能优于T-250钢。