等通道角擠壓工藝制備超細晶中碳鋼

用等徑彎曲通道變形(equalchannelangularpressing簡稱ecap)法制備出超細晶低碳鋼材料,并在不同退火條件下研究其組織的熱穩(wěn)定性。研究表明,在200～500℃之間退火時,材料組織處于回復(fù)階段,其鐵素體晶粒幾乎沒有長大,晶粒尺寸約04μm;在550℃退火時,鐵素體組織由較大的再結(jié)晶晶粒和細小的未再結(jié)晶晶粒組成;在550℃相同條件下退火時,變形試樣中的滲碳體與熱軋態(tài)試樣中的滲碳體相比,前者球化能力明顯增強;600℃退火時再結(jié)晶完成。

研究了等徑彎曲通道(ecap)變形后的超細晶t3銅在恒應(yīng)力幅控制條件下的疲勞壽命和循環(huán)形變行為．通過掃描電鏡觀察了疲勞試樣表面的滑移帶,并利用電子背散射技術(shù)觀察了疲勞前、后晶粒尺寸的變化．結(jié)果表明,超細晶t3銅具有較高的疲勞極限(σ-1=153mpa),是粗晶銅疲勞極限的2倍．在低周疲勞域內(nèi)表現(xiàn)出疲勞軟化,而在高周疲勞域內(nèi)表現(xiàn)比較穩(wěn)定的疲勞行為,甚至出現(xiàn)疲勞硬化．類似駐留滑移帶(psb)的剪切帶與最后一次擠壓的剪切面一致,剪切帶的形成和晶界滑移是疲勞裂紋形核和疲勞斷裂的主要原因．

用等徑彎曲通道變形(ecap)的方法制備出超細晶鋁合金材料,并研究了在不同道次條件下其顯微組織的演化過程.研究表明,隨著強烈塑性變形的增加,顯微組織中開始形成大量晶粒尺寸小于1μm的位錯胞組織,當其晶界取向差增大時,亞晶粒變?yōu)樵絹碓郊毜陌鍡l狀組織.當經(jīng)過8道次ecap變形后,晶粒尺寸由變形前的約50μm細化為約0.2μm.該超細晶鋁合金材料在150℃的退火條件下,其晶粒尺寸穩(wěn)定在0.2～0.3μm的范圍內(nèi).在溫度為500℃、應(yīng)變速率為10-3s-1的拉伸實驗中,該超細晶鋁合金材料的最大延伸率高達370%,呈現(xiàn)出良好的超塑性.

中碳鋼mediumearbonsteel 含碳量在0.30一0.60%的碳鋼。中國國家標準(gb699一88)中有30、35、40、 45、50、55、60及30mn、35mn、40mn、45mn、50mn、60mn13個鋼號， 其中有6個為高錳量鋼號。中碳鋼的強度、硬度比低碳鋼高，而塑性、韌性比 低碳鋼略低，熱鍛、熱壓性能良好，冷加工變形能力居中等，切削性好，但焊 接性較差。中碳鋼最適宜采用熱鍛、熱沖壓和金屬切削加工，也可以在冷狀態(tài) 下拉絲或冷徽、冷沖壓，除特殊情況外，很少用它作焊接件。加工工藝的影響 中碳鋼因含碳量較高，可以通過熱處理強化。多采用調(diào)質(zhì)處理以獲得好的綜合 力學(xué)性能。機械制造業(yè)中最常用的中碳調(diào)質(zhì)鋼是40、45和50號鋼。與合金鋼 相比，碳鋼的主要缺點是淬透性較低，當工件的截面直徑或厚度大于巧mm時 淬火效

在gleeble2000熱模擬試驗機上進行普通碳錳鋼q345兩相區(qū)變形實驗,研究變形工藝條件對材料微觀組織的影響,分析其組織演變規(guī)律及機理,并且在實驗軋機上進行板材軋制實驗.結(jié)果表明,實驗鋼(0.16c,0.3si,1.29mn)采用在過冷奧氏體區(qū)及其鄰近的兩相區(qū)變形可以獲得等軸超細晶鐵素體組織;控軋獲得的9mm板材鐵素體晶粒細化到晶粒截距4μrn,屈服強度達到458mpa,抗拉強度580mpa,伸長率29%.

在gleeble2000熱模擬試驗機上進行普通碳錳鋼q345兩相區(qū)變形實驗,研究變形工藝條件對材料微觀組織的影響,分析其組織演變規(guī)律及機理,并且在實驗軋機上進行板材軋制實驗。結(jié)果表明。實驗鋼(0.16c,0.3si,1.29mn)采用在過冷奧氏體區(qū)及其鄰近的兩相區(qū)變形可以獲得等軸超細晶鐵素體組織;控軋獲得的9mm板材鐵素體晶粒細化到晶粒截距4μm,抗拉強度580mpa,伸長率29%。

在gleeble2000熱模擬試驗機上進行普通碳錳鋼q345兩相區(qū)變形實驗,研究變形工藝條件對材料微觀組織的影響,分析其組織演變規(guī)律及機理,并且在實驗軋機上進行板材軋制實驗。結(jié)果表明,實驗鋼(016c,03si,129mn)采用在過冷奧氏體區(qū)及其鄰近的兩相區(qū)變形可以獲得等軸超細晶鐵素體組織;控軋獲得的9mm板材鐵素體晶粒細化到晶粒截距4μm,屈服強度達到458mpa,抗拉強度580mpa,伸長率29%。

提出了一種制備整塊、全板厚超細晶板材的強冷摩擦攪拌工藝,利用攪拌頭與基材之間摩擦攪拌過程的劇烈塑性變形條件細化金屬晶粒,通過攪拌位置的機械移動制備整塊的超細晶板材．同時,采用強制冷卻方式抑制動態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶晶粒的長大,提高晶粒細化效果．建立了該工藝過程中應(yīng)變速率、應(yīng)變量及加熱功率的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化了紫銅板材細晶制備工藝參數(shù),對所制得的細晶材料進行了硬度試驗和顯微組織分析．結(jié)果表明,增強冷卻能減小晶粒尺寸和提高細晶材料的硬度．制備出的超細晶紫銅板材布氏硬度可達hbs100,比退火紫銅的硬度約高一倍．

采用控制軋制與控制冷卻工藝,在適當調(diào)整鋼坯化學(xué)成分的情況下,利用普碳鋼軋制出了直徑為6~10mm的400mpa細晶粒ⅲ級鋼筋.研究表明,通過復(fù)合強化,完全可以實現(xiàn)在不添加微合金元素的情況下,利用普碳鋼軋制出滿足gb1499-98的ⅲ級鋼筋.利用該工藝已在國內(nèi)某廠成功軋制ⅲ級鋼筋3100余噸.

用gleeble熱模擬實驗機對2種不同成分的普通碳素鋼進行實驗,實驗的過程為:以10℃/s加熱到950℃,保溫2min,再以10℃/s的冷速降到變形溫度(900~600℃),以10s-1或30s-1的變形速率進行了變形量為80%的變形,變形后立即水淬。通過光學(xué)顯微鏡和透射電鏡觀察分析,確定了普通碳素鋼利用形變誘導(dǎo)鐵素體相變獲得的超細晶組織及兩相區(qū)變形獲得的超細晶組織的典型形貌特征。

(1)中碳鋼的焊接性。中碳鋼由于含碳量較高(0.25%～0.6%),焊接時有較大的熱裂紋、冷裂紋和氣孔傾向,焊接性較差。a.熱裂紋。由于中碳鋼含碳量較高,焊接過程中如果熔合比控制不當,使焊縫中含碳量增高,加上硫等雜質(zhì)的影響,容易在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋。特別是在收弧部位,易產(chǎn)生弧坑裂紋,因此收弧時必須注意將弧坑填滿。

中碳鋼由于鋼中含有較高的碳,其焊接性較差,因而在焊接過程中,若采取的工藝措施不正確,常常會產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。焊接中碳鋼時,應(yīng)充分考慮其焊接性及產(chǎn)生的焊接缺陷,制定合理的焊接工藝措施,生產(chǎn)出合格的焊接產(chǎn)品。

以充分挖掘材料潛力提高中厚板強度級別為目標,開展了普碳鋼中厚板的表層組織超細化和心部組織細晶化控軋控冷工藝研究。在形變相變規(guī)律研究及實驗室軋制工藝摸索的基礎(chǔ)上,制定了現(xiàn)場軋制工藝。在首鋼中厚板廠3500mm軋機上,采用化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù),%)為0.13~0.16c-0.20~0.25si-0.80~0.95mn-0.01~0.02p-0.005~0.010s的連鑄坯,成功軋制出表層超細晶中厚鋼板。25mm厚鋼板的表層鐵素體晶粒度達到12級,中心鐵素體晶粒度達到11級,屈服強度達到350~385mpa,抗拉強度達到470~500mpa,同時保持25%以上的伸長率,完全滿足國標gb/t1591-94中規(guī)定的q345mpa級鋼的力學(xué)性能要求。本研究對于企業(yè)降低冶煉成本,同時提高中厚板產(chǎn)品強韌性具有重要意義。

(1)中碳鋼的焊接性。中碳鋼由于含碳量較高(0.25%～0.60%),焊接時有較大的熱裂紋、冷裂紋和氣孔傾向,焊接性較差。a.熱裂紋。由于中碳鋼含碳量較高,焊接過程中如果熔合比控制不當,使焊縫中含碳量增高,加上硫等雜質(zhì)的

為了探索spd法制備納米/超細晶金屬材料的新工藝方法,對ecap、hpt等經(jīng)典工藝方法制備納米/超細晶金屬材料的晶粒細化特點進行了分析,結(jié)果顯示目前spd工藝存在的問題主要表現(xiàn)在:成形效率低、變形過程中出現(xiàn)疲勞裂紋、制件尺寸小、顯微組織不均勻。指出今后spd的研究應(yīng)從晶粒細化機理和納米結(jié)構(gòu)與材料性能的關(guān)系等方面展開。

介紹通過局部退火處理、控制焊接熱輸入、優(yōu)化焊道排布等途徑,避免中碳鋼淬火態(tài)結(jié)構(gòu)件焊接裂紋的形成,并減小焊接件的表面硬度下降區(qū)域,獲得滿足使用要求,且性能優(yōu)良的焊接結(jié)構(gòu)件的工藝方法。

對于水泥設(shè)備中常用的大型鑄件如托輪、輪帶、齒圈等,在鑄造以及現(xiàn)場使用過程中往往會出現(xiàn)裂紋、氣孔、砂眼等大的缺陷,對以上產(chǎn)品進行補焊是必要的,如何補焊對其使用

目的:初步評價超細晶純鈦的力學(xué)和生物學(xué)性能。方法:通過等通道擠壓(ecap)模具制備超細晶純鈦,sem觀察晶粒大小,用維氏硬度和萬能實驗機測定樣品硬度和壓縮強度并進行細胞毒性實驗。結(jié)果:經(jīng)過等通道擠壓處理的純鈦,其晶粒直徑由40μm減至0.3μm,維氏硬度值由1496mpa提高到2458mpa;動態(tài)、靜態(tài)壓縮屈服強度分別從900、300mpa提升到1240、772mpa。細胞毒性mtt試驗顯示超細晶純鈦組與晶粒未細化純鈦組均無毒性反應(yīng)(p>0.05)。結(jié)論:純鈦經(jīng)ecap處理后,晶粒明顯細化,力學(xué)性能得到提高,保留了純鈦良好的生物相容性。

對淬火后組織為低碳板條馬氏體的q235鋼板進行多道次大變形量(累積壓下量達93%)冷軋,隨后進行時效和低溫再結(jié)晶處理,制備出了屈服強度為1137～1290mpa,抗拉強度為1266～1756mpa,晶粒尺寸為50.2～316.4nm的低碳鋼板。

對淬火后組織為低碳板條馬氏體的q235鋼板進行多道次大變形量(累積壓下量達93%)冷軋,隨后進行時效和低溫再結(jié)晶處理,制備出了屈服強度為1137-1290mpa,抗拉強度為1266-1756mpa,晶粒尺寸為50.2-316.4mm的低碳鋼板。

使用φ=90°和ψ=30°的擠壓模具在室溫下對2a12鋁合金進行了8次等徑角擠壓,成功制備了晶粒尺寸為200nm左右、具有大角度晶界的塊體超細晶材料,并且采用hitachis-800透射電鏡,研究了擠壓過程中2a12鋁合金的組織結(jié)構(gòu)及其變化。結(jié)果表明擠壓一次后,晶粒內(nèi)位錯密度急劇增加,形成位錯糾纏,晶粒細化效果最明顯;擠壓前分布在α-al基體上的針狀第二相al2cu和顆粒狀al2cumg,在剪切力的作用下,針狀al2cu變成顆粒狀,彌散分布在α-al基體上,al2cumg顆粒因晶粒細化進入了晶界位置,而且在以后的擠壓中,這些化合物顆粒大小基本保持不變。繼續(xù)擠壓,位錯逐漸由晶內(nèi)移動到晶界上,在晶界上形成胞狀組織,最后逐漸變成了清晰的小角度晶界或大角度晶界,從而實現(xiàn)組織的超細化。

中碳鋼無縫鋼管退火工藝改進