40CrNiMo钢高温拉伸变形行为和组织演变规律

采用光滑和缺口拉伸试样进行不同温度(950、1050和1150 ℃)和不同应变速率(0.5、1.0和5.0 s^-1)的高温拉伸试验,研究了40CrNiMo钢在高温拉伸时的力学性能变化、微观组织演变以及塑性损伤形成机理,分析了不同应力三轴度对高温塑性损伤的影响。结果表明,提高变形温度或降低应变速率会降低峰值应力;应变速率从0.5 s^-1增大至5 s^-1,晶粒大小不均匀程度增加,材料更容易产生塑性损伤;变形温度从950 ℃提高到1150 ℃,晶粒尺寸增大近3倍;损伤经历形核、长大并形成微裂纹3个步骤,应力三轴度与缺口半径成负相关关系,应力三轴度的增大会加剧塑性损伤的发生,使得拉伸试件的断裂应变值降低。在车轴实际轧制过程中,在保证一定生产效率的前提下,可以通过尽可能减小楔横轧模具的成形角,并适当增大展宽角的方法,来降低材料塑性变形时内部各处的动态应力三轴度值,降低损伤发生的概率。     

4340钢与40CrNiMo钢的热处理特点

4340钢与40CrNiMo钢为相似的两种材料,但4340钢中的Ni、Mo元素含量略高于40CrNiMo钢,不同的合金元素含量使材料具有不同的临界冷却速度,两种材料的热处理性能也有明显的差别。4340钢完全退火硬度为32.0 HRC,40CrNiMo钢完全退火硬度<180 HB;4340钢正火后得到马氏体组织,正火硬度为49.0 HRC,40CrNiMo钢正火硬度为31.0 HRC;两种材料在780～870℃淬火,加热温度对淬火硬度没有影响;在相同淬、回火工艺下,4340钢的硬度略高于40CrNiMo钢。     

重轨钢的组织演变及热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度分别为850、900、930、950 ℃,变形量为30%、50%、70%的条件下对一种与BGRE钢相近的GGX-G试验用重轨钢进行热模拟试验和不同分阶段冷却工艺试验,采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察变形温度和变形量对重轨钢组织和珠光体片层间距的影响。结果表明:在变形温度一定时(850 ℃、900 ℃),珠光体片层间距随着变形量的增大而减小,并且所有试样的片层间距能细化到50~80 nm;当第一阶段冷速V₁=5 ℃/s,第二阶段冷速V₂=2 ℃/s,并在第一阶段冷却过程中于650 ℃保温3 min时,钢轨的珠光体片层平直,片层间距能达到74.8 nm。     

关于40CrNiMo钢力学性能问题的讨论

40CrNiMo是我国常用的钢种,但现行标准给出的力学性能值与实际生产中得到的数据偏差较大。本文根据实际生产情况提出更改标准中40CrNiMo钢力学性能数值的建议。     

XC45钢热变形行为及微观组织演化模型

法兰轴是变速器上的核心传动部件,对汽车的效率以及安全起着至关重要的作用。通过热压缩实验和金相实验,分析了法兰轴材料XC45钢在温度为1 053K~1 253K、应变速率为0.01s~(-1)~10s~(-1)条件下的高温变形行为。获得了材料的真实应力-应变曲线,分析了变形工艺参数对其微观组织的影响规律,构建了微观组织演化模型,并进行了验证。结果表明,所建立的微观组织演化模型计算结果与实验结果的平均误差在20%以内,能够较好的描述材料微观组织演化过程。     

300M钢的热变形行为及其变形组织演变研究

基于热压缩实验,对300M钢在应变速率为10s-1下的热变形行为及其变形组织演变进行了研究。结果表明:在试样高度压下量为50%,变形温度为700～750℃时,300M钢的应力-应变曲线呈流变失稳型,且变形组织出现绝热剪切;当变形温度为800～1000℃时,300M钢的应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型,且热变形过程出现了两轮动态再结晶;当变形温度为1050～1180℃时,300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型,且热变形过程只发生了一轮动态再结晶。     

20CrMnTiH钢热压缩微观组织演变及动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟机对20CrMnTiH在温度为950℃~1 150℃、应变速率为0.01s~5s-1、变形量为60%条件下进行等温压缩实验,研究热压缩变形过程中变形温度和应变速率对材料流变应力和微观组织演变的影响规律。在对实验数据回归分析的基础上,建立20CrMnTiH动态再结晶模型;将建立的材料模型导入有限元软件DEFORM-3D中,模拟热压缩过程中的动态再结晶。结果表明,升高变形温度和降低应变速率均有利于20CrMnTiH发生动态再结晶,变形后再结晶晶粒尺寸增大,且动态再结晶体积分数增加;模拟结果与实验结果吻合。     

Aermet100钢的高温变形本构关系与微观组织演变

在变形温度800～1200℃和应变速率0.01～50s-1下,利用Gleeble-3800热模拟试验机对Aermet100钢的高温变形本构关系与微观组织演变进行了研究。结果表明,增加应变速率和降低变形温度都能提高材料的流动应力,延迟动态再结晶发生,使变形材料表现出加工硬化和动态回复。运用位错理论研究了微观组织和流动应力曲线的变化规律并做出了合理的解释。在压缩实验的变形条件下变形激活能为489.10kJ/mol。确定了峰值应力、变形温度和应变速率之间的双曲正弦模型的本构关系。     

40CrNiMo钢形变离子注入复合强化机理研究

对40CrNiMo钢施行形变离子注入复合强化处理工艺,通过对未处理件、形变强化处理件、离子注入件及形变与离子注入复合强化处理件的表面显微硬度、残余应力、摩擦磨损等性能的分析和比较,探讨形变离子注入的强化机理及最佳工艺参数。结果表明,经上述各种处理后,显微硬度和耐磨性均有所提高,其中形变与离子注入复合处理后的效果更为明显。分析表明,表层硬相化合物的形成及晶粒细化是材料表面耐磨性提高的主要原因,残余应力的增加提高了抗疲劳性。     

40CrNiMo钢形变离子注入复合强化机理研究

对40CrNiMo钢施行形变离子注入复合强化处理工艺,通过对未处理件、形变强化处理件、离子注入件及形变与离子注入复合强化处理件的表面显微硬度、残余应力、摩擦磨损等性能的分析和比较,探讨形变离子注入的强化机理及最佳工艺参数.结果表明,经上述各种处理后,显微硬度和耐磨性均有所提高,其中形变与离子注入复合处理后的效果更为明显.分析表明,表层硬相化合物的形成及晶粒细化是材料表面耐磨性提高的主要原因,残余应力的增加提高了抗疲劳性.     

回火温度对40CrNiMo7钢组织与性能的影响

通过显微组织观察、拉伸和冲击试验、硬度测试、冲击断口分析等研究了回火温度对40CrNiMo7钢组织与性能的影响。结果表明,40CrNiMo7钢经850℃油淬400~700℃回火后的组织均为回火索氏体＋马氏体＋碳化物;650℃回火时实现了优良的强韧性匹配;400℃回火时常温强度达到最大,冲击吸收能量则最低,而700℃回火时则反之;随着回火温度的升高,40CrNiMo7钢的硬度逐渐减小。随着试验温度的降低,试验钢强度逐渐升高韧性却逐渐降低,而断后伸长率和断面收缩率基本没有变化。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热变形行为及组织演变规律

利用Gleeble-3500热模拟试验机对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了等温单道次压缩试验,研究了变形温度为900～1150℃,应变速率为0.01～5 s^-1,应变为0.76的条件下材料的热变形行为;并且通过光学显微镜对热变形后的微观组织进行了分析。建立了唯象型Arrhenius本构方程,预测的峰值应力与试验数据具有很好的一致性。高温热变形过程是加工硬化与动态回复以及动态再结晶的竞争过程,在热变形的过程中会形成变形晶粒、再结晶晶粒、等轴晶和晶粒长大等4种类型的微观组织。当应变速率为0.01 s^-1时,动态再结晶程度与变形温度成正比,当变形温度超过1050℃时,变形能转变成晶粒长大的驱动能,使得晶粒粗大;当应变温度一定(1050℃)时,随着应变速率的增大,动态再结晶发生不完全,导致晶粒组织出现细化、畸变、不完全再结晶共存的现象。变形程度越大,晶粒越细小。     

回火温度对柔性齿轮钢40CrNiMo组织及力学性能的影响

通过预处理(固溶处理)、等温淬火以及不同温度回火等处理方法,利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机等设备研究了奥氏体化温度对40CrNiMo钢奥氏体晶粒长大速度以及硬度的影响,探索了回火温度对贝氏体/马氏体多相钢微观组织和力学性能的影响.结果显示,预处理期间,奥氏体晶粒随奥氏体化温度的升高首先缓慢...     

淬火温度对高硼高速钢显微组织的影响

在普通高速钢材料中,加入适量硼来取代普通高速钢中价格昂贵的合金元素,设计了一种新型的高硼高速钢材料。研究了淬火温度对0.4%～0.5%C和1.0%～1.5%B的高硼高速钢显微组织的影响。结果表明,高硼高速钢的铸态组织由铁素体、珠光体和少量马氏体以及硼碳化合物组成,硼碳化合物由M23(B,C)6、(W,Mo)2(B,C),M3(B1.5,C0.5)和M(B0.7,C0.3)组成,呈网状和鱼骨状沿晶界分布。淬火处理后,基体组织转变成板条马氏体,含有4%残留奥氏体,硼碳化合物的类型没有发生变化,但数量减少。在950～1100℃内淬火,硼碳化合物局部发生溶解,出现断网现象;随着淬火温度的升高,断网现象越来越明显,从而减轻了对基体的割裂作用。     

回火温度对40CrNiMo调质钢CMT堆焊HAZ组织性能的影响

针对海洋钻井平台齿轮的修复问题,采用冷金属过渡(CMT)技术在40CrNiMo调质钢表面进行堆焊,利用扫描电镜、显微硬度测试、冲击性能测试和拉伸性能测试等手段,研究了焊后回火温度对40CrNiMo调质钢堆焊热影响区(HAZ)组织和性能的影响.结果表明:随着焊后回火温度的升高,焊接热影响区的硬度逐渐下降,堆焊试样的抗拉强...     

铸态Al-Zn-Mg-Cu铝合金多道次压缩变形行为及组织演变

利用Gleeble-3500热力模拟试验机研究了铸态Al-Zn-Mg-Cu铝合金单道次等温和多道次非等温压缩变形行为,分析了其流变应力和组织演变规律。结果表明,随着变形道次增加和道次变形温度降低,流变应力值增大,不同道次间歇内应力软化程度变化不明显,原始晶粒压缩至长宽比约4∶1时晶粒在有利位向开始细化,累积真应变为0. 9时原始长条状晶粒破碎成细小等轴晶;随着热压缩后保温时间增加,组织发生回复,晶粒短轴变宽,两道次压缩组织演变为原始晶粒长宽比减小,三角晶界处的破碎小晶粒在保温30 s过程中向原始晶粒扩展长大,第二相逐渐溶解;三道次压缩及其在保温30 s过程中组织演变为原始晶粒长宽比减小,原始晶粒细化和新晶粒长大,第二相在热压缩过程中回溶,并在保温时析出。     

13Cr超级马氏体不锈钢热压缩变形行为与组织演变

通过Gleeble-3500热模拟试验机对13Cr超级马氏体不锈钢进行单道次压缩变形试验,系统研究变形温度在950~1150 ℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热变形行为。利用双曲正弦模型建立了13Cr超级马氏体不锈钢的流变应力本构方程,求得试验钢的热变形激活能为412 kJ/mol,并基于动态材料模型(DMM)理论绘制了材料的热加工图,得出材料的最佳热变形工艺参数窗口为:变形温度1032~1072 ℃,应变速率0.039~0.087 s^-1。组织演变结果表明,试验钢在高变形温度和低应变速率的条件下,容易发生动态再结晶。当应变速率一定时(0.01 s^-1),变形温度从950 ℃升到1050 ℃,动态再结晶的体积分数从18.7%升高到60.1%,组织的再结晶程度提高,晶粒均匀细小;当变形温度一定时(1050 ℃),随着应变速率的降低,动态再结晶的晶粒长大粗化。     

温度对低碳钢微观组织与高温力学性能的影响

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe₃C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主要因素。与室温拉伸性能相比,提高加热温度,抗拉强度明显下降,伸长率显著增加。在高温下,随着温度的提高,抗拉强度线性下降,而伸长率先降低而后趋于稳定。在520 ℃拉伸过程中,低碳钢中产生了大量的滑移带,诱发了动态回复。提高温度至720 ℃时,珠光体组织发生球化,形变铁素体晶粒内出现等轴状小晶粒,即发生了动态再结晶;经EBSD分析,形变铁素体晶粒间取向差较大,而其发生再结晶的等轴小晶粒间取向差较小。     

热处理对低合金高速钢组织和性能的影响

研究了淬火及回火温度对HJ低合金高速钢组织和力学性能的影响。结果表明,HJ高速钢的奥氏体晶粒尺寸及力学性能对淬火温度很敏感。1160℃淬火时奥氏体晶粒细小均匀,综合性能良好;1170℃以上淬火时出现混晶,1210℃以上淬火时晶粒全面粗化,导致韧性显著降低。HJ高速钢回火二次硬化效果明显,二次硬化峰值温度为540℃左右。