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一种新型2 GPa级低合金超高强度钢及热处理工艺

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金属热处理 2024年第3期49卷 164-168页

作者：于林然杨卓越苏杰丁雅莉刘赓钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

在35CrMnSiA钢基础上适当增加Si含量,并添加少量Mo开发出新的2 GPa级40CrMnSi2Mo低合金超高强度钢,并系统地研究淬火温度(875~950℃)、回火温度200~300℃对40CrMnSi2Mo钢力学性能的影响。结果表明,较高的马氏体开始转变温度会降低马氏... 详细信息

在35CrMnSiA钢基础上适当增加Si含量,并添加少量Mo开发出新的2 GPa级40CrMnSi2Mo低合金超高强度钢,并系统地研究淬火温度(875~950℃)、回火温度200~300℃对40CrMnSi2Mo钢力学性能的影响。结果表明,较高的马氏体开始转变温度会降低马氏体内形成孪晶亚结构的倾向,是40CrMnSi2Mo钢韧性较高的主要原因。添加少量Mo能有效抑制回火脆性,300℃回火冲击吸收能量仅降低7.7%。但是,275℃和300℃回火降低残留奥氏体量使断裂韧性下降。新型40CrMnSi2Mo低合金钢于950℃淬火后,在200℃和225℃回火得到的试样强度高于2 GPa,断裂韧性在85 MPa·m^(1/2)以上,其强韧性配合明显优于AISI 4340钢和300M钢,而且低成本的优势使其具有较大的应用前景。

关键词： 2 GPa级超高强度钢 40CrMnSi2Mo钢热处理抗拉强度断裂韧性

固溶温度对S32750双相不锈钢低周疲劳性能的影响

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钢铁研究学报 2024年第2期36卷 217-225页

作者：保顺丰涵宋志刚何建国顾洋钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

通过OM观察、电子背散射衍射技术、显微硬度测试、拉伸及疲劳试验研究了5种固溶温度试验钢的组织形态及低周疲劳性能。结果表明,当固溶温度由1050℃升至1180℃时,试验钢屈服强度与抗拉强度分别提升41、31.5 MPa,低周疲劳寿命延长85%。... 详细信息

通过OM观察、电子背散射衍射技术、显微硬度测试、拉伸及疲劳试验研究了5种固溶温度试验钢的组织形态及低周疲劳性能。结果表明,当固溶温度由1050℃升至1180℃时,试验钢屈服强度与抗拉强度分别提升41、31.5 MPa,低周疲劳寿命延长85%。随着固溶温度的升高,试验钢中α相含量由46.5%升至58.9%,也导致两相内主元素发生再分配,α相内Ni、N含量的增加,使其显微硬度由300提升至324,这是试验钢疲劳寿命提高的原因之一;其二,随着固溶温度的升高,α相内的局部取向差减小,使α相在循环过程中能承受更多载荷,进而提高试验钢低周疲劳寿命。

关键词： S32750双相不锈钢相比例强度固溶温度低周疲劳性能

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增材制造抗氢钢组织性能调控及其氢脆敏感性

钢铁 2024年第6期59卷 94-103页

作者：张子雨李佶纳刘赓苏杰王敖钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081 鞍钢股份有限公司技术中心辽宁鞍山114009

沉淀强化Fe-Ni基奥氏体合金具有高强度、优异的耐腐蚀性和较低的氢脆敏感性,因而被广泛应用于航空航天、氢能源工程和石油化工等领域。相对于现有铸锻造等技术,增材制造工艺能够实现复杂形状零件近净成形。采用激光熔化沉积制备NASA-HR(... 详细信息

沉淀强化Fe-Ni基奥氏体合金具有高强度、优异的耐腐蚀性和较低的氢脆敏感性,因而被广泛应用于航空航天、氢能源工程和石油化工等领域。相对于现有铸锻造等技术,增材制造工艺能够实现复杂形状零件近净成形。采用激光熔化沉积制备NASA-HR(NHR)抗氢钢,研究高温固溶(930~1180℃)、时效处理(725~775℃)热处理工艺条件对其微观结构演变、力学性能和抗氢性能的影响。结果表明,由于激光熔化沉积过程中温度梯度高和熔凝速度快,其凝固组织主要由柱状晶组成,并在枝晶区域出现Ti元素偏析。经1180℃高温固溶处理后,激光熔化沉积NHR合金熔池特征消失,成功消除Ti元素偏析并获得完全再结晶均匀组织。随后分别经过725、750和775℃时效处理,发现随着时效温度升高,晶粒尺寸略微生长,γ′相纳米析出尺寸逐渐变大,产生的析出强化效应越大,合金强度明显升高。在775℃时效处理后强度达到1070 MPa,塑性略有降低,但其断后伸长率均保持在26%以上,拉伸断口形貌均由韧窝组成呈韧性断裂。优化热处理条件下可以使得增材制造NHR合金在力学性能上与锻态匹配。锻造和增材制造NHR合金氢致塑性损减分别是21.7%和20.8%,氢脆敏感性相当。充氢后两者拉伸断口均出现沿晶断裂特征,为韧脆混合断裂。增材制造NHR合金在力学性能和抗氢性能上的良好匹配,为增材制造抗氢钢在临氢环境下的服役性能提供参考,并为增材制造抗氢钢的应用开拓思路。

关键词：激光熔化沉积 NASA-HR合金偏析力学性能氢脆敏感性

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退火工艺对30Cr15Mo1N钢组织和力学性能的影响

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金属热处理 2024年第4期49卷 110-115页

作者：李菁菁王存宇杜敏徐海峰俞峰曹文全钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081 钢铁研究总院有限公司中心实验室北京100081

对比研究了软化退火和球化退火工艺对热轧30Cr15Mo1N钢线材析出相特征,淬火、深冷、回火处理后微观组织和力学性能的影响。结果表明,退火后析出相为Cr_(2)(C,N)、M_(23)C_(6),球化退火试样析出相尺寸更细小,球化效果更好,分布更均匀,软... 详细信息

对比研究了软化退火和球化退火工艺对热轧30Cr15Mo1N钢线材析出相特征,淬火、深冷、回火处理后微观组织和力学性能的影响。结果表明,退火后析出相为Cr_(2)(C,N)、M_(23)C_(6),球化退火试样析出相尺寸更细小,球化效果更好,分布更均匀,软化退火试样具有更高的强度,其抗拉强度为819 MPa,比球化退火试样高63 MPa,球化退火试样在拉伸过程中出现不连续屈服现象。软化退火试样中更多的析出相有效抑制了再加热过程中晶粒长大,使其在热处理后具有更细小的晶粒尺寸,硬度达到61.4 HRC,高于球化退火试样。

关键词： 30Cr15Mo1N钢软化退火球化退火显微组织

钼元素对2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢组织与性能的影响

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机械工程材料 2024年第3期48卷 23-28页

作者：樊译周健迟宏宵谷金波马党参谢官利钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

在2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢中添加质量分数0.5%的钼元素,研究了钼元素对淬火和回火后该钢显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:钼的添加缩小了试验钢的奥氏体相区,淬火后的残余奥氏体体积分数为8.49%,低于不含钼试验钢(9.... 详细信息

在2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢中添加质量分数0.5%的钼元素,研究了钼元素对淬火和回火后该钢显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:钼的添加缩小了试验钢的奥氏体相区,淬火后的残余奥氏体体积分数为8.49%,低于不含钼试验钢(9.05%);钼的添加使得回火态试验钢的强度、硬度以及冲击吸收能量均得到提高,其中屈服强度提高了12%。盐雾腐蚀试验后回火态试验钢主要发生点蚀,含钼试验钢表面的点蚀坑数量较少,尺寸较小,其腐蚀速率为0.0721 g·m^(-2)·h^(-1),远小于不含钼试验钢(0.1612 g·m^(-2)·h^(-1));含钼试验钢的极化曲线中存在明显的钝化区,而不含钼试验钢不存在钝化区。含钼试验钢的耐腐蚀性能优于不含钼试验钢。

关键词：钼元素高氮耐蚀塑料模具钢显微组织力学性能耐腐蚀性能

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G54钢的动高压性能实验研究

高压物理学报 2024年

作者：王波裴红波李绪海高齐何雨陈咏龙桂毓林中国工程物理研究院流体物理研究所钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢，具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能，为应用推广提供数据支撑，采用火炮作为加载手段，开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600～1 400 m/s，通过测量G54钢样... 详细信息

G54钢是我国自主研制的一种新型超高强度钢，具有较高的潜在应用价值。为了研究该材料的动高压性能，为应用推广提供数据支撑，采用火炮作为加载手段，开展了G54钢的飞片对称碰撞实验。实验飞片速度为600～1 400 m/s，通过测量G54钢样品的背表面粒子速度-时间历史，获得了典型的冲击相变及层裂信号。通过对粒子速度进行分析，结合材料密度及声速测试结果，获得了冲击压力为13～23 GPa下G54钢的Hugoniot弹性极限、层裂强度、冲击波速度-粒子速度（D-u）关系以及冲击相变点等动高压性能参数。对实验样品进行回收及金相分析发现，随着飞片速度的增加，材料层裂面的损伤机制逐渐从微孔洞聚合主导的韧性断裂向绝热剪切主导的韧性断裂转变。

关键词： G54钢对称碰撞实验 Hugoniot弹性极限冲击波速度-粒子速度关系层裂强度

淬回火工艺对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢组织与力学性能的影响

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机械工程材料 2024年第4期48卷 8-14页

作者：樊译马党参迟宏宵周健谢官利钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢进行925~1150℃保温0.5 h的油淬处理,再分别进行150~300℃保温2 h或者350~600℃保温1 h的回火处理,研究了淬回火工艺对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢淬火后的组织主要为淬火马氏体,随着... 详细信息

对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢进行925~1150℃保温0.5 h的油淬处理,再分别进行150~300℃保温2 h或者350~600℃保温1 h的回火处理,研究了淬回火工艺对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢淬火后的组织主要为淬火马氏体,随着淬火温度的升高,晶粒长大,第二相逐渐固溶进基体,试验钢的硬度先增大后降低,当淬火温度为1050℃时,硬度达到峰值,为57.7 HRC,此时第二相基本固溶进基体,残余奥氏体体积分数仅为8.49%。随着回火温度的升高,试验钢组织由回火马氏体向索氏体转变,第二相逐渐析出并长大;硬度呈先降低后升高再迅速降低的趋势,冲击吸收能量随回火温度的变化规律与回火硬度的变化规律相反,抗拉强度的变化规律与硬度的变化规律一致,屈服强度呈先增大后降低的趋势,并在回火温度为480℃时达到最大值,为1445 MPa;在200℃以上温度回火后试验钢的塑性均保持在一个较好的水平。试验钢获得优异综合性能的热处理工艺为1050℃×0.5 h淬火+200~300℃×2 h回火,此时组织为回火马氏体,硬度为48~53 HRC,抗拉强度为1752~2050 MPa,屈服强度为1171~1223 MPa,冲击吸收能量为41~51 J,断面收缩率为42%~51%,断后伸长率为17.1%~17.7%。

关键词：耐蚀塑料模具钢淬回火力学性能 N-Mo合金化

激光诱导击穿光谱技术对钕铁硼永磁材料中多元素的定量表征

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 141-147页

作者：刘佳郭飞飞于雷崔飞鹏赵迎韩冰沈学静王海舟钢铁研究总院北京100081 钢研纳克检测技术股份有限公司纳克研究院北京100081

“磁王”钕铁硼是现今性能最为优异的永磁体,因其优异的磁性能被广泛应用于工业互联网、新能源、 5G通讯等诸多高新科技领域。目前研究钕铁硼材料中元素成分的主要分析方法有电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线荧光光谱(XRF),其... 详细信息

“磁王”钕铁硼是现今性能最为优异的永磁体,因其优异的磁性能被广泛应用于工业互联网、新能源、 5G通讯等诸多高新科技领域。目前研究钕铁硼材料中元素成分的主要分析方法有电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线荧光光谱(XRF),其中ICP-OES是湿法分析,样品前处理复杂,测试周期长,而XRF法可实现直接分析,但受制于其轻元素的检测能力很难满足对钕铁硼材料中主要轻元素B的分析需求。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术具有分析效率高,样品前处理简单,多元素直接分析,适用于现场分析、在线分析等技术优点,使其在快速定量表征方面展现出其独有的优势。运用LIBS分析技术开展对钕铁硼材料中多元素定量表征的直接、快速分析的方法研究,首先针对钕铁硼材料中定量表征的九个元素Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga完成特征谱线的筛选,通过对系统激光器电压、激光剥蚀方式等因素在不同条件下对钕铁硼材料光谱信号稳定性的影响分析,优化并确立了分析条件,最终选用720V的激光器电压,15个预剥蚀脉冲15个剥蚀脉冲的激光剥蚀方式为钕铁硼样品的分析条件;其次,选取8个通过ICP-OES法定值的烧结钕铁硼样品,样品具有元素成分的梯度差异化特征,作为建立分析方法的标准样品,采用标准曲线法通过相对强度与浓度的关联方式,建立钕铁硼样品中Nd、 Co、 B、 Dy、 Tb、 Pr、 Cu、 Al、 Ga九个元素的定量分析校准曲线;最后选取两个烧结钕铁硼试样,运用建立的定量分析方法完成九个元素的定量表征,分析时间小于30 s,其定量结果与ICP-OES法测定结果的比对,具有较好的一致性。运用激光诱导击穿光谱分析技术实现了对钕铁硼材料中多元素成分的直接、同时、快速定量表征,为钕铁硼材料的快速定量表征提供了新的技术思路和表征方法。

关键词：激光诱导击穿光谱钕铁硼定量表征

Co-Cr-Nb-W合金碳化物组织转变及力学性能研究

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 815-824页

作者：凌晨李尚平林筠侯杰李义平骆合力钢铁研究总院高温材料研究所北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081 中国航发贵阳发动机设计研究所贵州贵阳550081

热处理过程中的碳化物转变对高温合金的力学性能影响显著。采用XRD、SEM、EPMA、TEM等研究了Co-Cr-Nb-W耐磨合金热处理过程中碳化物的析出类型、分布特征、演变机制及其对高温拉伸性能的影响。Co-Cr-Nb-W耐磨合金主要在钎焊和时效热处... 详细信息

热处理过程中的碳化物转变对高温合金的力学性能影响显著。采用XRD、SEM、EPMA、TEM等研究了Co-Cr-Nb-W耐磨合金热处理过程中碳化物的析出类型、分布特征、演变机制及其对高温拉伸性能的影响。Co-Cr-Nb-W耐磨合金主要在钎焊和时效热处理后使用,该过程中主要发生如下2个碳化物转变过程:MC+matrix=M_(6)C和M_(23)C_(6)+matrix=M_(6)C。合金在高温拉伸应力下的断裂机制为韧脆混合机制,块状初生碳化物与基体之间的界面容易成为裂纹萌生源。热处理过程消除了容易引起晶界迁移的片层状共晶M_(23)C_(6),在骨架状MC周围析出了细小的M_(6)C,同时改善了枝晶间元素偏析,促进基体中形成高密度的交叠层错带,使得合金在1000℃下的抗拉强度提高约20 MPa。

关键词：钴基高温合金碳化物转变热处理高温拉伸性能高温耐磨材料