M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究
M50NiL高温渗碳轴承钢中Fe2Mo析出相的电镜观察
的密排 方 向 ［１１ １］ 。 在 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗 碳轴 承 钢 的渗 碳 层 和心 部 均
观察 到 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相 ，其 中 纳 米 尺 寸 的 Ｆｅ Ｍｏ 析 出 相 主 要 是 在 回 火 过 程 中 析 出 的 。Ｆｅ：Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相是 Ｍ５０ＮｉＬ钢 中 的主要 强化 相之 一 。
Ｍ 。４， ［ｌ１ １１】Ｍ／／［１００］
９ ５ ９ ３
Ｍ。
得 出的 。可见 ，与 马 氏体 的 （２ １１） 垂 直 的 晶面 是
的
（２１１０ ）１Ｆｅ １ 。 ３ ， ５ ５ ０
（ ５３ ２ １０）ｒｅ Ｏ ３１ 。
Ｍｏ在 Ｍ５ＯＮｉＬ钢 中是 重 要 的强 化 元 素 ，即可 以 稳定铁 素体 ，增 加 钢 的淬 透性 ，又 可 以在 回火 时形 成 Ｆｅ，Ｍｏ或 Ｍｏ Ｃ析 出 ，引 起 钢 的 二 次 硬 化 。纳 米 级 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相具有很好 的强化 作用 ’ 。Ｆｅ Ｍｏ相 变过程中的晶格畸变以及由于弥散分布而产生 的表面 界面能 对 Ｆｅ，Ｍｏ的生 长 及 晶 粒 的 大 小有 很 大影 响。 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体 间的取 向关系是解释 Ｆｅ：Ｍｏ沉淀 动力学和强 化行为 的重要参数 。 目前 ，关于 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗碳轴承钢中 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体的取 向关系未见
与
马
氏体
的
（１ １ １） 平 行 ，马 氏体 的 密 排 方 向 ［１１ １］ 与 Ｆｅ。Ｍｏ ３ ３ ６ ，， １．．●．．●．．． ●．． ●．． ●．．●．． Ｊ．． 一 ／
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M50NiL钢表面复合渗层组织与性能研究
M50NiL钢表面复合渗层组织与性能研究随着现如今航空业的飞速发展,我国对传动件表层性能提升的需求也越来越高,M50 NiL钢作为性能优异的表面硬化钢,被广泛应用于航空业。
M50 NiL钢的复合渗工艺复杂,每个工艺参数都会对其最终所获组织与性能产生影响。
但迄今为止,还没有看到过任何关于M50 NiL钢在不同渗碳、热处理和渗氮参数下进行复合渗后所获组织与性能间关系的研究。
为此,本文对不同渗碳、热处理和渗氮参数的复合渗强化行为进行了研究,并结合各工艺参数对析出物和合金固溶量的影响,揭示了M50 NiL钢中原子扩散机理与强化机理,为M50 NiL复合渗的后续应用与研究提供了理论依据。
在渗碳过程,研究了不同渗碳温度、气压对M50 NiL复合渗层组织结构的影响。
结果表明:随着渗碳温度、气压的不同,复合渗试样的γ’的含量都有所不同。
适当的含碳量会使得纳米析出物M<sub>x</sub>（N,C）数量增多,增加氮的固溶量,使复合层内硬度增加。
而含碳量的进一步提升则会使得亚微米析出物MC 尺寸增大,纳米析出物形态改变,降低氮的固溶量,并导致晶间析出物数量增长,使得硬度降低。
通过提高渗碳气压的方法改变试样表层碳含量会使得复合渗层内析出物数量增多,并使得复合层厚度变薄。
表层含碳量、析出物的尺寸、形状、数量和合金元素的固溶量的差异影响着氮原子的扩散速率,同时也会对碳原子的重新分布造成影响,而这些碳的富集区域以及由于碳的过固溶而析出的碳化物都在强化行为中产生重要作用。
在热处理过程,研究了不同淬火、回火温度对M50 NiL复合渗层组织结构的影响。
结果表明:淬火、回火温度的提高都会使得γ’相含量逐渐下降至较低值。
1000°C下进行淬火的M50 NiL钢,在热处理后渗碳层内会存在大块的M<sub>23</sub>C<sub>6</sub>相,随着淬火温度的升高,析出物逐渐消失。
M50NiL钢晶粒演化机制与热稳定性研究
M50NiL钢晶粒演化机制与热稳定性研究航空发动机轴承需长期处在高转速、重载荷、高温下工作,对轴承钢的力学性能与组织稳定性有极高要求。
M50NiL钢作为一种新型的航空轴承钢,热加工及热处理工艺流程长,温度高,晶粒尺寸难以预测,这不利于产品质量的一致性和稳定性。
研究M50NiL钢晶粒演化机制及热稳定性对改善该钢种的综合力学性能,提高使用寿命具有重要意义。
本文首先利用OM、SEM、MIAPS图像处理软件、维氏硬度计等实验手段研究了M50NiL钢在不同加热制度下奥氏体晶粒尺寸及性能的变化规律。
研究结果表明:随加热温度的升高,M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸增长较快,加热温度与晶粒尺寸大致呈指数型关系;随保温时间的延长,M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸增长缓慢,保温时间与晶粒尺寸近似呈抛物线型关系;保温时间为10<sup>5</sup>0min时,马氏体及固溶合金元素含量的对硬度变化起主导作用;当加热温度为1050℃保温50min时,试样硬度值达到452.9HV。
其次本文从晶粒长大的热动力学原理出发,同时考虑溶质拖曳效应和钉扎效应,建立M50NiL钢奥氏体晶粒长大预测模型。
运用该模型,定量分析Mo、Cr、V固溶原子和M<sub>6</sub>C粒子对该钢奥氏体晶粒长大行为的机理,结果表明:溶质原子主要影响晶界迁移率,而M<sub>6</sub>C粒子主要影响晶界移动驱动力;相比于M<sub>6</sub>C粒子钉扎效应,Mo、Cr、V固溶原子拖曳效应对奥氏体晶界迁移阻碍作用更显著,处于固溶态Mo原子拖曳作用最大。
模型预测结果与实验所测奥氏体晶粒尺寸具有较好的一致性。
最后本文研究了均热时间和淬火次数对M50NiL钢奥氏体晶粒尺寸稳定性的影响。
研究结果表明:当加热温度为1050℃均热时间小于70min时,M50NiL钢晶粒尺寸较为稳定;当均热时间高于70min时,晶粒长大速度变快;循环淬火能有效细化M50NiL钢晶粒尺寸,重复4次时,晶粒细化效果较好,硬度达到451.6 HV。
M50NiL与M50制轴承套圈引导面耐磨损性能对比分析
故障， 对 比研究了 ２ 种材料的耐磨性 。
１ 故 障描 述
对某 型 发动 机延 寿 轴 承进 行 试 验 考 核 。 当试
验进行至 ９ ８ ｈ时 ， 金属屑信号器报警 ， 润滑油中金 属元素大幅升高且超 出告警值 。经对轴承进行分
Ｃｏ ｍ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｗ ｅ ａ ｒ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｍ ＡＯ Ｎｉ Ｌ ａ ｎ ｄ ＭＳ Ｏ Ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ
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m50轴承钢多尺度枝晶及偏析的演化机制及模型构建
m50轴承钢多尺度枝晶及偏析的演化机制及模型构建M50轴承钢是一种高温和高强度应用领域广泛的钢材，具有优良的耐热性和抗疲劳性能，被广泛应用于航空航天、船舶制造和能源行业等领域。
然而，M50轴承钢在加工和使用过程中存在一些缺陷，如多尺度枝晶和偏析等问题，这些缺陷会严重影响钢材的性能和耐久性。
因此，研究M50轴承钢多尺度枝晶及偏析的演化机制及模型构建对于改善钢材品质具有重要意义。
多尺度枝晶是指在M50轴承钢的微观组织中存在不同尺度的枝晶。
在钢材的凝固过程中，由于各种因素的影响，枝晶的生长速率和方向有所不同，导致形成不同尺度的枝晶。
多尺度枝晶的存在会造成材料的不均匀性，降低钢材的韧性和强度。
研究发现，多尺度枝晶的形成与凝固温度、凝固速度、合金元素含量等因素密切相关。
凝固温度越高、凝固速度越慢、合金元素含量越低，多尺度枝晶的尺寸和数量越少。
偏析是指在M50轴承钢的组织中存在成分不均的现象。
在钢材的液态状态下，合金元素会因为液相和固相的不均匀分布而引起偏析。
偏析会导致钢材的硬度和强度分布不均匀，降低钢材的整体性能。
研究发现，偏析的形成与合金元素的固溶度、凝固过程中的界面能和扩散速率等因素有关。
在研究M50轴承钢多尺度枝晶及偏析的演化机制和模型构建过程中，首先需要对钢材的化学成分、凝固温度和凝固速度等参数进行分析和实验验证。
其次，通过数值模拟和实验方法，观测和分析M50轴承钢的凝固过程和组织演化，得出多尺度枝晶和偏析的演化规律。
然后，根据实验结果和理论模型，构建M50轴承钢多尺度枝晶和偏析的数学模型，用于预测和控制钢材的组织结构和性能。
最后，通过实验验证和工程应用，验证和评估所构建的模型的准确性和可靠性。
通过对M50轴承钢多尺度枝晶及偏析的演化机制和模型构建的研究，可以为优化钢材的热处理工艺，提高钢材的质量和性能提供理论基础和技术支持。
同时，也为其他类似钢材的研究提供了借鉴和参考。
钢材的多尺度枝晶和偏析问题一直以来都是材料科学研究的重点和难点之一。
航空发动机高温材料的研究现状及展望
航空发动机高温材料的研究现状及展望发布时间：2022-09-12T02:03:41.224Z 来源：《建筑创作》2022年第2期1月作者：夏晓虎[导读] 为了实现对新型航空发动机就材料性能需求的满足夏晓虎中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司上海市 200000摘要：为了实现对新型航空发动机就材料性能需求的满足，我们还需加强新技术和新材料的研究，研发出轻质、强度高、刚度高、耐腐蚀性强和抗氧化好的材料，尽可能保证其航空发动机的质量，进而更好的为人民群众所服务。
下面就从作者实际工作经验入手，分析航空发动机的高温材料应用，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：航空发动机；高温材料；研究1 航空发动机在飞机上的安装位置1.1 亚音速飞机的航空发动机布局目前大多数亚音速飞机的发动机位于翼下，即翼吊布局，例如Airbus的A380。
此外，还有常见于商务客机的将发动机安装在飞机后机身的布局，即尾吊布局，例如Gulfstream的G550，以及翼下/尾吊布局，例如 Lockheed的Tristar。
对于翼吊布局的发动机，传播到客舱内的噪音较小、飞机稳定性高，此外，还能减小飞机飞行时机翼根部的应力，从而降低了机翼及机身的强度需求，并进一步降低了飞机的自身重量。
然而，翼吊布局会增大飞机飞行时的空气阻力。
为了尽量减小由此带来的空气阻力，应控制发动机的前后位置以及距离机翼的高度。
1.2 超音速飞机的航空发动机布局超音速飞机在军用飞机中非常普遍。
无论在单发还是双发的战机中发动机一般内嵌在机身内。
作为超音速民用客机的Concorde.配装了四个涡喷发动机，发动机机及其进气道在集成在机翼的下方。
这种内嵌式发动机布局仅适用于涡喷发动机或者低涵道比的涡扇发动机。
在超音速飞机中，之所以内嵌式布局较为普遍，是因为该布局减小了飞机的迎风面积，从而降低了超音速飞行时的空气阻力。
但采用该布局的飞机有机舱内噪音大的缺点。
2 航空发动机安装系统的结构设计2.1 翼吊布局的发动机安装结构采用翼吊布局的发动机一般通过发动机的前后吊点悬挂在飞机的发动机挂架上。
M50钢强流脉冲电子束辐照多元合金化层的组织和性能
M50钢强流脉冲电子束辐照多元合金化层的组织和性能本文结合磁控溅射和电子束辐照技术对M50钢进行表面合金化处理,以提高其在极端条件下的综合性能。
通过改变预镀层厚度、辐照电压及辐照次数等参数,研究了不同工艺参数对合金化层的组织结构及性能的影响。
研究内容分为三部分:第一部分是磁控溅射沉积0Cr25Ni20预镀层的组织结构;第二部分为电子束辐照0Cr25Ni20合金化层的组织结构;第三部分为合金化层的性能分析。
通过SEM和XRD分析0Cr25Ni20预镀层及合金化层的组织结构,结果表明,通过磁控溅射沉积的不锈钢预镀层表面均匀致密,没有明显的裂纹等缺陷。
高倍电镜下观察预镀层表面呈现胞状凸起,薄膜内主要为柱状晶结构,主要物相为面心立方结构的(Cr-Ni-Fe-C)奥氏体相。
当用电子束辐照预镀层时,会产生较多的熔坑,随着辐照电压的增大,熔坑密度呈下降趋势,表面趋于光滑平整。
在辐照电压相同的情况下,经过预辐照的合金化层表面碳化物的数量有所减少。
当采用较小的辐照电压和较低的辐照次数进行实验时,表面合金化层的元素含量与预镀层元素含量一致;当辐照电压较大或辐照次数较多时,表面的Ni元素挥发导致含量较少,表面预镀层由于应力作用而出现剥落。
经电子束辐照后的合金化层主要物相为奥氏体相和具有体心立方结构的Fe-Cr固溶体相。
不同预镀层厚度不影响合金化层内的相组成,且随着辐照电压的增大,奥氏体相的含量明显升高。
经过合金化处理后,表面的硬度、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能有了一定的变化,工艺参数对性能的影响较大。
经电子束辐照后的表面弹性模量均为250GPa 左右,表面显微硬度在7-12GPa之间,当参数为预镀层厚度700nm、辐照电压25k V时,表面显微硬度达到峰值约12GPa。
辐照后的合金化层主要由Fe-Cr固溶体相和残余奥氏体相组成,主要强化机制为固溶强化,并没有形成高硬度的金属间化合物,所以表面硬度均有所降低。
当合金化参数为辐照电压10k V,辐照5次时,试样的耐磨性能最好,摩擦系数上升速率较为缓慢,合金化层主要磨损机制为氧化磨损和粘着磨损。
底吹转炉钢中碳化物对晶粒细化的影响与处理技术
底吹转炉钢中碳化物对晶粒细化的影响与处理技术在钢铁生产过程中，底吹转炉是一种常用的冶炼方法。
在这种冶炼过程中，钢中碳化物的形成与晶粒细化密切相关。
本文将探讨底吹转炉钢中碳化物对晶粒细化的影响，并介绍一些处理技术，以提高钢的性能。
首先，碳化物是钢中的一种非金属夹杂物，对晶粒细化有不可忽视的影响。
碳化物可作为异质核心，使晶粒迅速细化。
当钢中的碳化物含量适中时，碳化物在晶粒界面上形成的弥散核心，可以有效地抑制晶粒的生长，使晶粒尺寸变小。
然而，过高的碳化物含量对晶粒的细化效果可能产生负面影响。
在底吹转炉冶炼过程中，过量的碳化物会聚集在钢水表面，形成碳化物层。
这会导致晶粒生长受到阻碍，使得晶粒不能得到有效的细化。
此外，高碳化物含量还可能导致钢的质量下降，影响其力学性能和耐腐蚀性能。
为了应对这些问题，人们发展了一些处理技术来控制底吹转炉钢中的碳化物含量，以实现晶粒的有效细化。
一种常用的处理技术是氧气底吹。
通过适量的氧气底吹，可以促使钢中的碳化物迅速氧化，并形成气泡，从而降低碳化物含量。
此外，氧气底吹还能提高钢的温度，促进钢中的元素固溶度，进一步改善钢的组织性能。
另一种处理技术是添加合适的合金元素。
一些合金元素，如钒、钛、铌等，能与钢中的碳化物反应，生成稳定的化合物。
这些化合物能够延缓碳化物的形成和生长过程，有效地控制碳化物含量，从而实现晶粒的细化。
此外，添加合金元素还可以提高钢的强度和韧性，改善其综合性能。
除了底吹和合金元素的处理技术外，还可以通过控制冶炼工艺来实现碳化物的控制和晶粒的细化。
例如，合理调整底吹气流速度和时间，控制底吹气体中的氧含量和温度，可以有效地影响碳化物的形成与分解。
此外，适当的钢水搅拌和浇注温度也能对晶粒的细化产生一定的影响。
需要注意的是，在处理底吹转炉钢中的碳化物时，应根据具体的冶炼工艺和钢的用途，选择合适的处理技术。
不同的处理技术可能对碳化物的控制效果有差异，因此需要进行实验和试验，以确定最适合的方法。
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M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究
M50钢具有高温条件下硬度、强度高等优点,是目前综合性能优良的航空轴承钢。
M50钢中合金元素形成的碳化物是其重要的组织特征同时也是轴承性能良好的保障,但是分布不均,尺寸过大的碳化物会使轴承在服役过程中发生开裂导致失效。
M50Nil钢是在M50钢的基础上研发的新一代高温轴承钢,这种钢在经过表面硬化处理后,具有“表硬内韧”的特点,这样大大提高了轴承的疲劳寿命,但是
M50Nil钢的晶粒尺寸较大,这样影响了锻件的性能,因此,如何控制M50钢中碳化物的尺寸和分布、M50Nil钢中晶粒粗大的问题,提高材料性能,是目前制备高性能高温轴承钢的难题。
本文通过对M50钢和M50Nil钢进行多向锻造,研究了始锻温度和累计应变量对M50钢和M50Nil钢微观组织的影响,并分析了M50钢的碳化物碎化机制以及M50Nil钢的晶粒细化机制。
在1000℃和1100℃对M50钢分别进行累积应变量为1.2、2.4、3.6和5.4的多向锻造,多向锻造后的锻件碳化物发生明显的碎化,由原始M50钢中尺寸为25μm的碳化物碎化为小于10μm,同时始锻温度升高使得颗粒状碳化物发生了明显的溶解。
始锻温度为1100℃时,随着累积应变量的增加,锻件易变形区的晶粒得到细化,当累积应变量增加到5.4时,易变形区平均晶粒尺寸为3μm。
在1050℃、1100℃、1150℃和1180℃下对M50Nil钢进行了累积应变量为3.6的多向锻造发现,锻后锻件易变形区的晶粒尺寸发生了明显的变化,当
M50Nil钢只在这四个温度下保温一定时长不进行多向锻造时,晶粒尺寸随着加
热温度的升高逐渐长大,而多向锻造后易变形区的晶粒尺寸在1100℃时达到最
小值。
在1100℃保温30min后对M50Nil钢进行了累积应变量分别为0.6、1.8、
3.6、5.4和7.2的多向锻造,M50Nil钢易变形区的晶粒尺寸随着累积应变量的增加呈现减小的趋势。