稀土变质与热处理复合作用对低铬半钢冲击疲劳行为的影响

利用冲击疲劳试验，研究了稀土变质及热处理对低铬半钢抗冲击疲劳性能的影响。结果表明：稀土与热处理复合作用，可加速网状共晶碳化物向孤立块状的转变，促进粒状碳化物的析出，有效地推迟裂纹产生的时间，降低裂纹扩展速率，提高其冲击疲劳抗力。     

稀土变质及热处理对低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹形成的影响

研究了稀土变质及热处理对低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹形成的影响。结果表明：低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹主要萌生于共晶碳化物处，裂纹以自身发展和彼此连接、汇合方式长大，稀土元素能改善共晶碳化物的形状。抑制热疲劳裂纹的萌生与扩展，与热处理共同作用效果更明显。     

稀土变质及热处理对低铬半钢力学性能的影响

从改变碳化物形貌的角度研究了稀土变质处理与热处理之间的协同作用。结果表明，综合运用稀土变质处理和热处理工艺是改善低铬半钢共晶碳化物的形貌，提高综合力学性能的有效途径。     

含铌H13钢热疲劳过程中的显微结构变化

对添加微量铌与不含铌的4Cr5MoSiV1钢(即H13钢)热疲劳性能进行了测试。结果表明,添加微量铌提高了4Cr5MoSiV1钢的热疲劳抗力。在热疲劳循环过程中,富铬碳化物M23C6粒子明显粗化。添加微量铌的4Cr5MoSiV1钢由于富铬碳化物的粗化受到抑止,且位错密度下降较慢,使得热疲劳裂纹的扩展相对缓慢,因而材料的热疲劳抗力提高。     

5CrMnMo钢的热疲劳裂纹研究SCIEI

通过自制Coffin型及自约束型热疲劳试验机研究了5CrMnMc钢经不同热处理后的热疲劳行为。利用扫描电镜、透射电镜等揭示了热疲劳裂纹萌生及其扩展。结果表明,淬火态的5CrMnMo钢绝大多数热疲劳裂纹优先在晶界处萌生;淬回火态的试样裂纹主要萌生于碳化物与基体的脱开处,或形成晶界裂纹;无论是淬火或淬回火态的试样其热疲劳裂纹主要沿着碳化物与基体脱开处及晶界裂纹桥接而扩展。     

30CrNi4Mo钢的组织和冲击疲劳性能的研究

研究了30CrNi4Mo钢不同热处理的组织和冲击疲劳性能。结果表明,30CrNi4Mo钢正火低温回火的组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成,淬火低温回火组织为回火马氏体和残余奥氏体。正火低温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命高于淬火低温回火和淬火高温回火的冲击疲劳裂纹形成寿命,淬火高温回火的冲击疲劳总寿命高于正火及淬火低温回火热处理的冲击疲劳寿命。分析了多冲击疲劳裂纹扩展的行为,讨论了正火低温回火冲击疲劳裂纹形成寿命较长及淬火高温回火提高冲击疲劳总寿命的原因。     

热作模具钢SDH3热疲劳机理

采用自约束热疲劳试验方法,对比研究了SDH3与H13钢的热疲劳性能,应用扫描电镜研究了SDH3热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展,应用透射电镜分析了SDH3钢热疲劳前后显微组织和结构的变化。结果表明:经常规热处理后,SDH3钢热疲劳性能优于H13钢;对SDH3钢来讲,热疲劳裂纹由三叉晶界处萌生,并沿晶界扩展;SDH3钢的马氏体板条间存在薄膜状残留奥氏体,可有效释放裂纹尖端的应力并阻碍裂纹扩展;热疲劳过程中,基体组织发生回复再结晶,碳化物粒子发生粗化。     

Ni元素对新型热作模具钢热疲劳性能的影响

采用Uddeholm自约束热疲劳试验方法对SDDVA钢以及新型热作模具钢SDYZ1钢进行热疲劳试验，对比分析了材料热疲劳后表面形貌、截面裂纹、微观组织以及硬度变化，探讨了镍元素对材料冷热疲劳性能的影响。结果表明，与SDDVA钢相比，SDYZ1钢裂纹数量明显较少，深度较浅，高温表面软化程度更小，这主要是由于Ni元素聚集在晶界以及碳化物附近，对碳化物长大有钉扎作用，并且SDYZ1钢具有更高的高温强度，从而可以抵抗裂纹扩展。SDYZ1钢在热疲劳过程中析出尺寸较小的碳化物，碳化物聚集在晶界处可以有效阻碍晶粒长大，从而提高材料的抗疲劳性能。通过透射观察分析，SDYZ1钢热疲劳后粗化碳化物颗粒主要形态为不规则球状、细长杆状，主要存在类型为M₂₃C₆以及M₆C,且SDYZ1钢碳化物尺寸整体比SDDVA钢的细小。     

稀土元素对高碳铬钢冲击疲劳性能的影响

利用冲击疲劳试验机 ,研究了稀土元素对高碳铬钢冲击疲劳性能的影响。结果表明 :稀土与热处理复合作用 ,可加速网状共晶碳化物向孤立的块状转变 ,有效地推迟裂纹产生的时间 ,降低裂纹扩展速率 ,提高其冲击疲劳抗力。当试样经 0 2 5 %稀土变质后再经 95 0℃× 4h正火处理 ,其冲击疲劳性能最佳     

离心铸造LGJW20钢结硬质合金热疲性能研究

在自约束型热疲劳试验机上对LGJW20钢结硬质合金进行了热疲劳试验,借助金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法观察了合金的显微组织,重点研究了LGJW20的热疲劳性能表现,分析了热处理工艺对合金热疲劳性能的影响。结果表明:合金中硬质相主要由鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物组成;合金的热疲劳裂纹在缺口根部萌生,以一条主裂纹形式沿碳化物扩展;合适的热处理工艺能提高基体的高温屈服强度,改善合金的组织结构,提高了合金的热疲劳性能。LGJW20经过980℃淬火、200℃回火处理后热疲劳性能最佳。     

变质处理后Fe-V-W-Mo-Cr合金热疲劳性能的研究

采用自约束热疲劳试验机对Fe-V-W-Mo-Cr合金进行了热疲劳试验,采用金相显微镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究,同时用RE-Mg对Fe-V-W-Mo-Cr合金进行变质处理。结果表明,经RE—Mg变质处理后,碳化物和基体组织明显细化,并产生较多的小块状和颗粒状碳化物,促使合金的导热系数增加,热膨胀系数减小,热疲劳裂纹萌生所需热循环次数增加,裂纹扩展速率减小,在热循环700周次后的热疲劳裂纹长度减小约49％。     

Thermal fatigue behavior of K465 superalloy

The thermal fatigue behavior of K465 superalloy was investigated at the peak temperature of 1050℃. By scanning electron microscopy （SEM） and optical microscopy, the main crack length was observed and measured. The initiation sites of the tested alloys are different in as-cast （named as K465） and solution heat treatment （named as SK465） conditions. In K465 alloy, most thermal fatigue cracks nucleate at （Nb,W,Ti）C carbides. In SK465 alloy, thermal fatigue cracks initiate in interdendritic regions, MC-type carbides and some interfaces. Thermal fatigue cracks propagate in transdendritic mode, and M6C-type carbides could retard thermal fatigue crack growth for SK465 superalloy.     

Quantifying the Influences of Carbides and Porosities on the Fatigue Crack Evolution of a Ni-Based Single-Crystal Superalloy using X-ray Tomography

The detrimental effects of carbides and porosity on the fatigue crack initiation and propagation of nickel-based single-crystal superalloys have been reported by many previous studies. However, few studies have quantitatively compared the fatigue damaging effects of carbides and pores on the fatigue crack evolution. In this study, a high-resolution X-ray computed tomography (XCT) characterization of a DD5 nickel-based single-crystal superalloy during fatigue test was performed. The evolution of carbides, pores and cracks at all stages was observed and tracked. In order to quantify the 3D microstructures, a new damage factor that correlates the morphology of fracture surface with crack evolution behaviors was proposed. It was found that porosity was more detrimental than carbides in crack initiation and propagation during fatigue tests. Furthermore, pore spacing has been found to be the most significant factor among all controlling pore characteristics in the crack initiation stage and sphericity is the most critical pore characteristic in the crack propagation stage. Therefore, by statistically analyzing the evolution of carbides and pores during fatigue tests in this study, the underlying fatigue cracking mechanism of nickel-based superalloys is revealed.     

热应力作用下碳化钨基钢结硬质合金梯形裂纹的形成机理

在自约束型热疲劳试验机上对碳化钨含量不同的钢结硬质合金进行了热疲劳试验，用金相显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明：在热应力作用下，不仅在合金的表面，在合金的内部都形成了“梯形”裂纹。这种形态的裂纹是由试样缺口处的热疲劳裂纹扩展而引起的，合金中的钢基体相阻碍裂纹扩展，而WC硬质相诱导裂纹扩展，这两种因素的综合作用促使热疲劳裂纹成“梯形”扩展。分析认为：使WC粒子在钢基体中均匀分布，提高钢基体的热疲劳抗力，从而来阻止梯形裂纹的形成，是提高碳化钨钢锆硬质合金抗热疲劳性能的有效途径。     

DZ40M合金的热疲劳性能

采用扫描电子显微镜研究DZ40M定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能。结果表明,随着上限温度的升高,裂纹扩展速率增加,热疲劳抗力降低。在上限温度相同时,随着保温时间的延长,热疲劳性能提高,在合金表面形成均匀致密的氧化物保护膜有利于热疲劳性能的提高。由于碳化物与基体的热膨胀系数不同,合金在受温度交替变化时,易在基体和碳化物界面处产生裂纹孔洞,从而萌生裂纹。热疲劳裂纹通过裂纹孔洞的相互连接向前扩展     

High Carbon Alloy Steels with Multiple Types of Ultra-fine Carbides and Their Characteristics

Under normal forging and annealing conditions, there are different ultra fine carbides (M3C, M23C6, M7C3, M6C and MC) in high carbon alloy steels when alloy composition design is carried out properly. On the basis of carbides transformation orderliness, the alloy composition design of the high carbon alloy steels is conducted by phase-equilibrium thermodynamic calculation for Fe-Cr-W-Mo-V-C system. The nucleation and growth of new carbides, dissolution of previous partial carbides in these steels during annealing process, all these lead to ultra-fine distribution of carbides. Due to different crystal structures of carbides and different thermodynamics as well dynamics parameters of the carbides dissolution and precipitation, the range of quenching temperature of these steels is widened, and the good temper-resistance is obtained. The characteristics of heat treatment process and microstructure variance, and the carbides transformation for different temperature are explained by the phase-equilibrium component satisfactorily. Their bend and yield strength,flexibility and toughness all are advanced markedly comparing with that of kindred steels. Results of the applications have proved that the microstructure of ultra-fine carbides in these steels played importance roles in the enhancement of edginess and fatigue crack resistance of the die and knives.     

不同疲劳载荷下工业纯钛再结晶热处理对疲劳裂纹扩展行为影响

本文开展热处理后工业纯钛TA2不同载荷水平下疲劳裂纹扩展实验,考虑裂尖塑性变形程度,研究疲劳裂纹扩展规律以及热处理状态对疲劳裂纹扩展不同阶段的适应性。结果表明,不同疲劳载荷下热处理对疲劳扩展速率产生不同的影响。A类加载热处理后的疲劳裂纹扩展速率下降是由于近门槛区有效载荷的降低,以及近门槛值的提高。B类加载下热处理对有效载荷以及裂尖塑性变形几乎没有什么影响。C类与D类加载下热处理后裂尖塑性变形受到限制,而导致疲劳裂纹扩展速率下降。     

不同类型碳化物在基体中的分布对高速钢轧辊性能的影响

通过对具有不同组织的两种进口高速钢轧辊及一种国产辊环进行冷热疲劳试验及摩擦磨损试验,研究了不同类型碳化物在基体中的分布对高速钢轧辊性能的影响。结果表明,在晶界处分布的大块未溶共晶碳化物周围容易萌生裂纹,且大块的未溶共晶碳化物在经过多次冷热疲劳循环后容易碎裂并脱落,在磨损过程中,大块未溶共晶碳化物同样容易发生碎裂及脱落现象,大大影响耐磨损性能;裂纹容易沿晶界处分布的碳化物扩展,且晶界处分布大块的未溶共晶碳化物或碳化物联结成网状容易促进裂纹的扩展;晶界处M2C型碳化物与晶界成一定角度分布,具有一定阻碍裂纹扩展的作用;不同类型碳化物在基体中的弥散分布对于提高其耐磨性能具有很大作用。