弹簧钢55SiCr氧化与脱碳特性的研究

用光学金相、显微硬度、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法研究加热温度、冷却方式对弹簧钢55SiCr的氧化与脱碳行为的影响.结果表明,随着温度的升高,氧化失重率呈上升趋势;随着温度的升高全脱碳层深度增大,在950 ℃以下,于800 ℃时达到最大值,950 ℃以上呈直线上升;相同条件下,冷却速度越小,该弹簧钢的脱碳与氧化越严重,氧化层与基体结合强度越大,钢铁除鳞愈难.     

55SiCr弹簧钢表面脱碳的研究

研究了在2%残氧下,加热温度和时间对弹簧钢55SiCr脱碳层深度和组织形貌的影响规律,并运用菲克定律讨论了脱碳层深度与温度、时间的定量关系。结果表明,55SiCr钢在500～1 200℃保温30 min后,总脱碳层深度随着加热温度的升高而增加,没有出现全脱碳;在950℃和1 150℃保温5～80 min,随着保温时间的延长,脱碳层深度呈增大趋势。相对于加热时间而言,加热温度对脱碳层深度的影响更明显。     

55SiCr弹簧钢脱碳与氧化行为研究

氧化脱碳是影响55Si Cr弹簧钢表面质量的主要因素,本文研究了不同加热温度、加热时间、加热方式对55Si Cr弹簧钢组织中氧化脱碳特征的影响。试验结果表明,1100℃时材料的总脱碳层深度达到最大值,超过1100℃时,总脱碳层深度逐渐减少,1100℃为55Si Cr弹簧钢的脱碳敏感温度。全脱碳层深度在800℃时达到最大值,高于950℃后,全铁素体脱碳层深度趋于稳定。加热温度对脱碳层深度的影响比保温时间的影响更加明显。     

55SiCr弹簧钢中的残留奥氏体与碳化物

通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、洛氏硬度计等手段研究了弹簧钢55SiCr的组织和相变点以及残留奥氏体和碳化物在热处理过程中的组织演变。结果表明:55SiCr弹簧钢淬火后残留奥氏体以块状分布在基体上;随回火温度的升高,残留奥氏体减少并呈粒状和薄膜状分布;C在残留奥氏体中富集,使其稳定性增强;Si抑制了碳化物的析出,提高了残留奥氏体的稳定性。低温回火时,Si延缓了渗碳体析出;高温回火时,C原子扩散速率提高,促进渗碳体析出,引起体积的收缩。慢速加热回火时,C有足够的时间扩散,从而促进渗碳体的形成,使渗碳体的形成温度提前;快速加热回火时,C来不及扩散,抑制了渗碳体的析出。回火加热速率一样时,试验钢的硬度随回火温度的提高而下降。当回火温度为400 ℃时,硬度值最大为51 HRC;当回火温度为650 ℃时,硬度值最小为37 HRC。当加热速率为0.1 ℃/s时,硬度值最小为33 HRC;当加热速率为200 ℃/s时,硬度值最大为40 HRC。     

冷却速率对55CrSi弹簧钢的相变组织和显微硬度的影响

针对55SiCr弹簧钢冷却转变过程的组织转变问题,测定了55SiCr弹簧钢的连续冷却转变曲线(CCT),采用金相显微镜及扫描电镜观察不同冷速下的显微组织,测定不同冷速下钢的显微硬度(HV).结果表明:当冷却速率在1～3 ℃/s时,先析出铁素体和珠光体组织;随着冷却速率的增加,珠光体含量增加;当冷却速率达到5 ℃/s时,钢中珠光体含量达到最大值.因此,为了得到强韧性较高、性能优良、珠光体含量较高的产品,钢的冷却速率应控制在3～5 ℃/s左右.     

55SiCr弹簧钢轧制温度及轧后冷速的热模拟研究

以55SiCr弹簧钢为原材料,通过热模拟、金相组织、显微硬度检测等研究了过冷奥氏体连续转变曲线,并对实际生产过程中的轧制温度和轧后冷却速度进行了研究。结果表明,CCT曲线显示55SiCr组织中马氏体生成的临界冷却速度约3℃/s,且马氏体开始生成温度Ms点约245℃;为保证55SiCr的强韧综合性能,其轧制变形温度应该控制在900~1 000℃;为获得珠光体+铁素体组织,实际生产过程中55SiCr保温温度不应大于900℃,且轧后冷速不大于10℃/s。     

高强度油淬回火钢丝用55SiCr弹簧钢线材的开发

介绍了油淬回火钢丝用55SiCr弹簧钢线材的生产工艺流程,通过合理的成分设计及控制、采用低碱度精炼渣冶炼工艺、优化高线加热工艺制度及合适的控轧控冷工艺,成功试制出高强度油淬回火钢丝用热轧弹簧钢盘圆。结果表明：油淬回火钢丝用55SiCr钢的化学成分、非金属夹杂物、金相组织、晶粒度、脱碳层和力学性能满足客户要求;盘条经油淬回火后钢丝抗拉强度可以达到2 000 MPa级,断面收缩率不小于40%。油淬回火钢丝通过冷卷生产汽车悬架弹簧,弹簧疲劳寿命满足客户要求。     

预喷丸对H13钢气体渗氮行为的影响

采用质量增量分析、剖面金相分析和显微硬度测量等方法研究了预喷丸处理对H13钢气体渗氮动力学与渗氮层性能的影响。结果表明，预喷丸处理对H13钢气体渗氮有明显的催渗作用，这种催渗作用在白亮层尚未形成的渗氮初期最为明显，随着渗氮温度升高，预喷丸处理的催渗效果显著提高。试验数据还表明，预喷丸催渗所增加的氮原子一方面使渗氮层加深；另一方面使扩散层固溶氮浓度和／或氮化物沉淀相密度提高。测量表明，预喷丸催渗条件下形成的渗氮层的硬度明显高于普通气体渗氮。     

喷丸对H13钢等离子渗氮处理的影响

对经1020℃淬火560℃、610℃和560℃三次回火后的H13钢进行喷丸处理,将喷丸处理后的试样在550℃下等离子渗氮1h.采用光学显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪和X射线衍射仪观察和分析,对比了喷丸和未喷丸试样亚表层的显微结构,等离子渗氮后的渗层深度、截面硬度及表面物相组成.结果表明,在550℃渗氮1h的情况下,喷丸的催渗效果十分明显,喷丸后渗氮层深度从30.4μm增至51.4μm,喷丸形成的高密度胞状位错对催渗起了决定性的作用.喷丸试样的渗氮层与未喷丸试样相比,表面物相的含量不同,表面硬度较高,渗层的硬度梯度稍平缓一些.     

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利用电子背散射衍射(EBSD)测试技术对国产和进口两种优质弹簧钢55Si Cr的珠光体团尺寸、分布和轧制织构进行了对比分析。结果表明,两种优质弹簧钢中的珠光体团尺寸细小,平均值在6~8μm;国产优质弹簧钢的珠光体团小于10μm的比例达84%。这两种优质弹簧钢中均有3种晶粒取向存在,即<101>、<001>和<111>,国产优质弹簧钢的晶粒在<001>和<111>取向附近的比例较高,而进口优质弹簧钢在<101>取向上的织构强度偏弱。     

55SiCr钢悬架弹簧尺寸超差原因分析

某55SiCr钢悬架弹簧在卷制过程中部分弹簧尺寸超过公差允许范围,采用光学显微镜、电子探针和X射线衍射仪对弹簧尺寸超差的原因进行了分析。结果表明,尺寸超差弹簧用55SiCr钢线热处理过程中冷却不足导致其含有过多残留奥氏体,是弹簧产生尺寸超差的原因。通过降低冷却水温度,能够有效降低钢线中残留奥氏体的含量。     

ST12钢高能喷丸后表面等离子渗钛

采用高能喷丸方法,在ST12钢表面获得一定厚度的纳米晶层。喷丸处理后的样品在温度500℃,保温时间为3 h下进行等离子渗钛处理,可以获得一定厚度的渗钛层。运用光学显微镜,扫描电镜,X射线衍射分析和电化学测试系统等测试技术对纳米晶层、渗钛层的组织结构、显微硬度与耐腐蚀性等进行了研究。结果表明,采用高能喷丸法,在ST12钢表面获得一定厚度的纳米晶层。高能喷丸处理可以显著地降低等离子渗钛的温度。渗钛处理后的ST12钢,其显微硬度和耐腐蚀性能得到了提高。     

喷丸处理对马氏体时效超高强度钢疲劳性能的影响

通过喷丸处理改善固溶+时效态某马氏体时效超高强度钢的疲劳性能。采用成组法和升降法对喷丸前后试样进行应力比R=-1的旋转弯曲疲劳试验,得到喷丸前后试样的疲劳寿命及1×10⁷周次下的疲劳极限,采用双加权最小二乘法拟合喷丸前后试样S-N曲线。采用X射线衍射法测定喷丸后试样残余应力,并结合ANSYS有限元数值分析,研究了喷丸残余应力对某超高强度钢疲劳性能的影响。结果表明:喷丸可显著提高某超高强度钢的疲劳寿命和疲劳极限,喷丸后的疲劳极限约为喷丸前的1.37倍;喷丸后产生的残余应力使疲劳源远离表面,且外载应力越小,疲劳源距离表面越远,寿命提高的效果越明显。     

Cr含量对55SiCr钢热力学平衡相的影响

利用Thermo-Calc热力学计算软件模拟计算0.6wt%～2.0wt%Cr含量55SiCr弹簧钢相图和在25 ℃、100 ℃时的平衡相类型及含量,分析了Cr含量对55SiCr钢脱碳性能的影响。结果表明,55SiCr钢在25 ℃和100 ℃下平衡相都为铁素体、石墨碳、M₃C₂和M₇C₃碳化物,且随着Cr含量的升高,石墨碳降低,M₃C₂总量升高,提高Cr含量对于提高55SiCr钢性能和控制脱碳都有利。     

表面喷丸压力对304不锈钢应力腐蚀敏感性的影响

采用3种表面喷丸压力对304不锈钢板状试样进行强化处理。通过扫描电子显微镜分析了强化层的厚度和晶粒细化程度,采用显微硬度计检测了表层显微硬度分布。通过5%NaCl溶液中慢应变速率拉伸试验,比较了0.25、0.30和0.40 MPa喷丸压力处理后试样的应力腐蚀敏感性。结果表明：表面喷丸强化处理可以细化试样表层晶粒,提高硬度;随着喷丸压力的升高,试样表层晶粒层厚度增大,表面硬度提高,应力腐蚀敏感性指数降低。     

喷丸强化对H13钢表面完整性的影响

为研究不同强度喷丸对H13钢表面完整性的影响,采用白光干涉仪、显微硬度计、XRD、SEM和EBSD等对喷丸前后H13钢试样的表面粗糙度、硬度、残余应力和表层微观组织等表面完整性进行了表征,并定量分析了未喷丸和经0.33A喷丸的试样表层组织的晶粒尺寸、晶界取向差及织构等的变化规律。结果表明,不同强度喷丸均改变了H13钢的表面完整性。喷丸在提高表面粗糙度和塑性硬化程度的同时引入了具有一定深度的残余压应力层。与未喷丸试样相比,经0.23 A喷丸后H13钢表面粗糙度提高了约152%。随着喷丸强度从0.23 A增大到0.33 A,硬化层深度由100μm增至160μm,残余压应力层深度由200μm增至300μm。H13钢的未喷丸组织的平均晶粒尺寸为950 nm,晶界平均取向差为33.5858°,主要存在强度较弱的{001}100和{110}111型混合织构;经0.33 A喷丸后距表面10μm处的平均晶粒细化至470 nm,晶界平均取向差增至39.0228°,组织中出现了两类{111}uvw和{hkl}110型板织构,且表层晶粒细化层深度达30μm以上。     

激光喷丸与机械喷丸对304不锈钢应力腐蚀性能的影响

对304不锈钢板试样分别进行了激光喷丸与机械喷丸处理,采用X射线衍射仪分析了表层显微组织和晶粒尺寸的变化,通过慢应变速率拉伸腐蚀试验检测了应力腐蚀敏感性。结果表明,通过激光喷丸处理,表层晶粒得到了细化,但没有产生明显的马氏体相变,随着喷丸能量密度增大,应力腐蚀敏感性减小;而通过机械喷丸处理的试样,晶粒细化的同时诱发了明显的马氏体相变,随着喷丸压力升高,应力腐蚀敏感性呈现先减小后增大的变化趋势。     

Plasma nitriding of AISI 304 austenitic stainless steel with pre-shot peening

AISI 304 austenitic stainless steel was plasma nitrided at the temperature ranging from 410 to 520 °C with pre-shot peening. The structural phases, micro-hardness and electrochemical behavior of the nitrided layer were investigated by optical microscopy, X-ray diffraction, micro-hardness testing and anodic polarization testing. The effects of shot peening on the nitride formation, nitride layer growth and corrosion properties were discussed. The results showed that shot peening enhanced the nitrogen diffusion rate and led to a twice thicker nitrided layer than the un-shot peening samples under the same plasma nitriding conditions (410 °C, 4 h). The nitrided layer was composed of single nitrogen expanded austenite (S-phase) when nitriding below 480 °C, which had combined improvement in hardness and corrosion resistance.