一种微合金化0Cr13Ni4Mo不锈钢的相图及临界转变温度研究

用热力学计算结合示差量热分析(DSC)方法研究了一种水轮机叶片用V、N微合金化CrNiMo不锈钢的相图及临界转变温度,获得了该钢的伪二元平衡相图、平衡条件下各相的摩尔分数与温度的关系曲线。该钢的Ac1和Ac3温度分别为580℃和730℃,VN的析出温度为1 010℃。     

基于三辊楔横轧成形的合理不均匀温度场应用研究

借鉴锻压领域的中心压实法,研究采用不均匀温度场方法改善楔横轧件芯部质量.为获取最佳改善楔横轧件心部质量的合理不均匀温度场,本文利用有限元技术,研究了相关热力学参数对不均匀温度场的影响规律,并结合冷却实验,得到合理不均匀温度场温度梯度曲线.通过力学分析和楔横轧实验验证,研究了获取合理不均匀温度场实际工作方法.     

奥氏体钢四点弯曲疲劳行为的数值模拟与试验

采用有限元方法对奥氏体钢四点弯曲疲劳试验的加载过程进行了数值模拟,分析了疲劳试样的应力分布与疲劳寿命,确定了受力分布相对均匀的试样的合理尺寸范围,并对一种Cr-Mn奥氏体钢进行了四点弯曲疲劳试验研究,对比分析了有限元模拟与试验结果间的差别与原因。结果表明,试样尺寸不同,两加载辊之间的应力分布规律不同;当t/h(材料厚度/加载辊距)1.4时,最大应力出现在靠近加载辊的内侧,距加载辊0.4~0.5 mm;当t/h=1.2~1.4时,两加载辊之间的应力分布比较均匀,最大模拟应力与加载应力(理论值)的误差小于5%;当t/h1.2时,最大应力出现在两加载辊中间,其中t/h=0.7~0.8时,模拟值最大应力与加载应力比较接近,但应力分布均匀性较低;采用t/h≈1.3的试样进行疲劳试验研究,试验后的疲劳裂纹均产生在两加载辊中间,在加载辊外侧未发现疲劳裂纹,这与模拟结果相一致;模拟疲劳极限为498 MPa,循环4.0×10~6周次,试验测定疲劳极限为505MPa,循环3.6×106周次,模拟值略小于试验值,可见有限元方法可以较准确地预测材料的疲劳寿命。     

TP347H钢固溶过程中组织演变的原位表征

为了研究TP347H钢在固溶过程中的微观组织演变规律,采用激光共聚焦显微镜对其在1 100、1 150和1 200℃下固溶处理时的组织演变过程进行了原位观察,结合扫描、金相和Thermo-Calc热力学计算软件对其中的析出相进行观察与分析。结果表明,TP347H钢中的含铌析出相以Nb(C,N)的形式析出,随着温度升高,Nb(C,N)析出相摩尔分数会减少;原位观察发现,在固溶处理过程中试验钢中存在小尺寸二次Nb(C,N)析出相的析出-溶解行为,并且原始态存在的一次Nb(C,N)析出相不会发生溶解;随着固溶温度的升高,二次Nb(C,N)析出相大量回溶,导致晶粒尺寸长大速度加快。晶粒以晶粒合并和晶界迁移两种形式长大。     

不均匀温度场楔横轧棒材的组织与性能

用FEM方法对不均匀温度场三辊楔横轧棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧后轧件径向截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及力学性能。结果表明:不均匀温度场三辊楔横轧棒材轧后温度场与等效应变在轧件径向截面上成环形分布,且心部温度高变形量小,由心部向外温度逐渐降低变形程度逐渐增大。轧后轧件径向截面上不同位置处组织及性能存在一定的差别。轧件心部为珠光体与先共析铁素体组织,外层边缘为球化渗碳体与铁素体组织。     

“锻压工艺及模具设计”实践性教学改革

结合"锻压工艺与模具设计"课程的基本特点,按照CDIO(conceive、design、implement、operate)的工程教育理念,面向工程实际,提出有针对性地加大实践教学的力度,综合运用多种教学方法与教学手段,将"做中学"的教学理念引入课程教学,对教学实施改革,提高学生学习的积极性与主动性,加强学生创新能力、实际动手能力与团队协作意识的培养。     

锰和硅添加对重度冷轧及退火后珠光体钢显微组织的影响

用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）并结合图像分析方法研究了分别添加1wt％Mn和1wt％Si对Fe-0．8C共析珠光体钢重度冷轧及退火后显微组织以及渗碳体颗粒长大动力学的影响。结果表明,Mn和Si的加入可明显抑制重度冷轧及退火过程中珠光体渗碳体颗粒的长大过程,并使其球化程度及尺寸分布均匀性增大;锰细化重度冷轧及退火后珠光体钢渗碳体颗粒的作用效果优于硅;三种试验用钢重度冷轧及退火后渗碳体颗粒长大动力学方程分别为：对于Fe-0．8C钢,d=186．4t^0.195;对于Fe-1Si-0．8C钢,d=90．5t^0.205;对于Fe-1Mn-0．8C钢,d=85．9t^0.166。     

高强度海工钢特厚板差温轧制工艺

针对特厚板轧制后组织和变形分布不均匀问题,研究了差温轧制工艺对高强度海工钢特厚板变形和组织的影响规律。基于修正后的Gleeble热压缩试验数据构建了海工钢的材料模型,并对有限元软件进行了二次开发。采用冷却和轧制耦合的方法对差温轧制过程进行了模拟,研究了压下率和换热系数对特厚板厚度方向变形行为与动态再结晶晶粒尺寸的影响,并与传统等温轧制进行了对比。结果表明,随着换热系数的增大,钢板厚度方向的温度梯度逐渐增大,表层的等效应变逐渐减小,心部的等效应变逐渐增大,厚度方向的变形更加均匀。压下率越大,差温轧制对促进心部变形的效果越显著。差温轧制能够显著细化动态再结晶晶粒尺寸,换热系数越大,钢板整体的平均动态再结晶晶粒尺寸越小。     

温变形高碳钢中超微细复相组织的特征及性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行单向温压缩变形,得到了超微细(α θ)复相组织.用SEM、TEM观察了微复相组织的组织特性,并对其显微硬度进行了表征.结果表明:试样心部铁素体基体发生了动态连续再结晶,而渗碳体片层则发生了球化;随着温变形后保温时间的延长(O～1000s),超细铁素体晶粒和渗碳体颗粒均发生一定程度的长大,超细铁素体晶粒由最初的0.3μm长大至0.8μm,而渗碳体颗粒则由最初的0.1μm长大至0.3μm,对应的显微硬度则从300HV降至230HV.随着应变量和应变速率的增加,其显微硬度也随之降低,微观组织的差异导致其显微硬度的不同.     

钢中渗碳体特性的理论计算与实验研究

采用第一性原理方法计算了钢中渗碳体的电子结构、力学与物理性能.确定了不同结构Fe3C、Fe2C及Fe5C2等铁碳化物之间的稳定性,从原子和电子层次揭示了添加合金元素与附加应力对渗碳体相稳定性的影响规律与机制.研究了珠光体渗碳体在大冷变形及退火过程中的演变规律,建立了共析珠光体钢在大冷变形过程中铁素体的碳过饱和度与冷轧压下率问的定量关系,阐明了添加元素Cr、Mn、Si对冷变形过程中渗碳体溶解行为的影响规律,给出了重度冷轧后珠光体钢的退火组织分为细晶区与粗晶区的有力判据,分析了粗晶区与细晶区中渗碳体颗粒随退火时间的变化规律,发现2个区域内珠光体渗碳体颗粒的粗化动力学均符合关系式d=ktn,但渗碳体颗粒的粗化机制不同,而且进一步研究了Cr、Mn、Si等元素对2个区域内渗碳体颗粒粗化机制的影响规律.此外还研究了中高碳钢在温变形与热变形条件下渗碳体的球化规律,提出了高碳珠光体钢在不变形、中碳钢在珠光体区大变形条件下渗碳体的快速球化工艺,为进一步深化与丰富钢铁材料的超细化理论及其工业化应用提供了理论与实验支持.