高强高韧零部件锻造技术

成果编号：25928

价格：面议

完成单位：江苏大学

单位类别：其他高校

完成时间：2019年

成熟程度：其他

服务产业领域：装备制造

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发布人：江苏省生产力促进中心产业规划与军民协同创新服务处离线

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作为最终产品的零部件，必须具备较高的综合机械性能，以满足产品使用性能与使用寿命，这就要求选用更好的材料或采用更先进的工艺制造技术以大幅度地提高零部件的强度和韧性。按照材料研究领域的共识，高性能零部件必须具备超细晶粒、高洁净度和成分高均匀性3个主要特性，而对新型高性能锻件的研究和开发也必须建立三个前提条件之上，也就是在基本不增加制造成本，尽可能少地利用合金资源与能源，以及基本不降低塑性和韧性。满足以上条件后，可实现锻件的强度增加一倍和使用寿命增加一倍的目标。而达成这一目标的核心理论与技术就是实现锻件晶粒的超细化。与传统以添加合金元素和热处理为主要手段的强化在思路上完全不同，超细晶粒的强化思路特点鲜明，即在细化晶粒中充分挖掘材料的潜力，使材料的强度加倍；同时,能够保证材料的塑韧性不损失，实现较好的强韧配合。如把晶粒细化理论和形变诱导相变理论(deformation induced ferrite transformation,DIFT)耦合起来可使细化后的组织更加稳定。根据经典的Hall-Petch公式，如果将晶粒细化一个数量级，材料的强度可提高1倍，同时保持良好的塑性和韧性。因此，要实现使关键零部件在成形过程中不但要满足形状和精度的要求，同时要采用先进的制造技术使锻件具有稳定的细化组织和均匀的成分以大幅提高结构件的强度指标来减轻构件的重量。目前制造超细晶粒的主要方法有：1、强塑性变形制造超细晶粒零部件；2、热处理制造超细晶粒零部；3、微合金化制造超细晶粒零部件；4、形变诱导铁素体相变技术制造超细晶粒零部。单独采用某种方法制造具有超细晶粒的结构件均有一定的难度和局限性，如：塑性变形过程中采用传统的锻造等工艺可使其晶粒尺寸可达到10μm ，却很难再进一步细化到1μm以下，以满足对高性能材料的要求，于是提出了各种方法和工艺，但这些工艺和方法很难应用于复杂的产品生产和现行的生产工艺。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术

合作方式：技术转让、技术入股

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

综合介绍

创新要点

本项目基于超细晶粒和成分均匀性作为出发点，旨在从市场上所购的优质碳素结构钢两相组织（铁素体和珠光体）在零部件制造工艺过程中首先采用形变热处理工艺实现预成形及成分高度均匀化，形成稳定的单相超细晶粒马氏体组织结构，再通过随后的近净成形（挤压、锻造、轧制）使过饱和的铁素体通过形变诱导使碳以碳化物形式弥散分布在基体上，以达到材料的综合强化，即固溶强化、沉淀强化、晶界强化和相变强化，获得高强、高韧的锻件。

技术指标

（1）组织特点：通过对超细晶粒的过饱和铁素体进行塑性变形并使形变诱导碳化物析出，均匀弥散地分布在亚微米级的晶内，形成稳定的亚微米级晶粒组织（2）性能特点：晶粒尺寸≤1μm，抗拉强度，塑性延伸率。（3）工艺特点：可适应任何锻件。（4）加工特点：将形变和相变相结合。

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