Si对中碳弹簧钢氧化脱碳行为的影响

试验研究了成分(%)为0.49C-0.29Si-1.65Mn、n53C-0.78Si-1.56Mn和0.54C-1.74Si-0.71Mn(60Si2MnA)3种中碳弹簧钢850℃5～120 min水冷和780～1000℃60 min水冷热处理后的脱碳敏感性和氧化失重行为。结果表明,随钢中硅含量增加,钢的脱碳层深度增加,氧化失重量减少,说明Si能增加钢中碳的扩散系数,促进钢的脱碳。

P92耐热钢δ-铁素体内的析出相

用透射电镜、扫描电镜和X射线能谱仪对P92钢在不同时效状态下δ-铁素体内的析出相进行了分析,结果表明,δ-铁素体内包含两种析出相,分别为VN与Laves相。VN呈短棒状,尺寸20～70 nm,较为稳定,Laves相平均等效直径在600℃下随时间的增加则有较大改变。此外,研究表明P92钢中的Laves相不但在晶界与亚晶界上析出,也在δ-铁素体晶内析出。

SA-765 Gr.Ⅱ钢过冷奥氏体的连续冷却转变行为

为了深入了解SA-765 Gr.Ⅱ钢在冷却过程中的相变行为和组织演变规律,采用FTF-340型Formastor-FⅡ型全自动相变测定仪测定了SA-765 Gr.Ⅱ钢在不同冷却速度下的膨胀量-温度曲线,使用切线法确定了临界转变温度点,并结合金相检测与硬度测试,绘制出了试验钢的CCT曲线,并分析了冷却速度对其显微组织、显微硬度和CCT曲线的影响。结果表明:试验钢的临界转变温度A_(c1)为729℃,A_(c3)为830℃。在冷速为0.05~0.1℃/s时,主要发生铁素体和珠光体转变;在冷速为0.2~1℃/s时,主要发生铁素体、贝氏体和珠光体转变;在冷速为2~5℃/s时,主要发生铁素体和贝氏体转变;在冷速为10℃/s时,只发生贝氏体转变;在冷速为30~45℃/s时,主要发生贝氏体和马氏体转变。SA-765 Gr.Ⅱ钢的维氏硬度由冷却速度为0.05℃/s时的164 HV2缓慢增加到2℃/s时的207 HV2,后又快速增加至45℃/s时的365 HV2。

新型Cr-Mo-V热作模具钢的高温断裂机制

通过高温拉伸试验研究了新型Cr-Mo-V钢的高温断裂行为,探究不同拉伸温度(25~700℃)下试验钢的热力耦合区(断裂区)和热应力区(夹持区)的组织演变和碳化物分布特征,揭示钢中碳化物的种类、分布及尺寸与高温断裂行为之间的关系,阐明新型Cr-Mo-V热作模具钢在高温变形过程中裂纹附近显微组织的演化机制。结果表明:随着拉伸温度的升高,试验钢的抗拉强度和屈服强度降低,伸长率和断面收缩率升高,断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变,脆性断裂向韧性断裂的转变温度约为400℃;在高温变形过程中,试验钢的位错密度降低,回火马氏体发生分解、回复、再结晶及晶粒长大,M_(7)C_(3)和M23C6碳化物沿晶界析出长大,少量的细小颗粒状MC碳化物在晶内弥散分布;由于外力作用对变形区做功将导致变形区温度高于拉伸温度,这为断口附近细小碳化物回溶、大尺寸碳化物的长大提供热力学条件,导致热力耦合区小尺寸碳化物减少,大尺寸碳化物增多。

中锰钢热轧与冷轧退火工艺下组织与性能差异综述

中锰钢作为第三代先进高强钢的代表,由于其优异的力学性能已成为一个研究的热点。同一种中锰钢经过不同的轧制和热处理产生不同的微观组织进而导致其力学性能存在差异。因此,研究不同的热加工工艺下其微观组织与力学性能之间的关系至关重要。本文综述了中锰钢在热轧和冷轧退火工艺下的组织演变,重点阐述了微观组织与静拉伸力学性能、抗氢脆性能、低温冲击韧性之间关系方面的研究进展,并对提高中锰钢各种力学性能的方法进行了比较,最后对中锰钢未来的强韧性研究和发展方向进行了展望。

新型Cr-Mo-V型热作模具钢高温流变应力模型

通过热压缩实验,获得实验钢在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)和最大真应变为0.916条件下的真应力-真应变曲线。结果表明:在本实验选取的变形条件下,新型Cr-Mo-V钢呈现出典型的动态再结晶特征,变形温度高于1050℃且应变速率低于0.1 s^(-1)时,动态再结晶特征更明显;同一变形温度下,峰值应力和峰值应变随应变速率的提高呈增大趋势;同一应变速率下,峰值应力和稳态应力随变形温度的升高逐渐降低。采用多元线性回归法获得与峰值应力对应的Arrhenius方程模型参数,基于此建立了实验钢的高温流变应力本构模型。利用创建的不同应变下本构方程材料常数的八次多项式对实验钢的流变应力进行计算,应变补偿相关系数R和平均绝对相对误差e AARE分别为0.98902和3.21%,计算数据与实验数据吻合良好。

Cr3和Cr5系支承辊大型锻件脱氧工艺研究

由于Cr3和Cr5系支承辊钢液中铬含量增加会抑制铝脱氧反应的进行。本文以Cr3和Cr5系支承辊冶金过程中脱氧工艺为研究背景,通过实验室脱氧实验,利用FactSage 8.1软件计算Cr3和Cr5系轧辊钢中氧含量,绘制铝脱氧平衡曲线,将Wagner模型与炉渣共存理论相结合,建立了钢渣反应模型,探讨铬含量对钢液中铝脱氧效果的影响。结果表明,钢液中铬含量在一定范围内增加会抑制铝脱氧反应进行;在精炼过程中,当Cr3系支承辊中铝含量控制在0.03%左右、Cr5系支承辊中铝含量控制在0.05%左右时,可将氧含量有效控制在10^(-5)以下;而与之相匹配的最佳炉渣成分的碱度为2.5~3.0,w(Al_(2)O_(3))>20%。

马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr15Ni5Cu3Nb热变形行为与热加工图研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验,研究了马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr15Ni5Cu3Nb(15-5PH)在850~1250℃、0.001~1 s^(-1)条件下的热变形行为和微观组织演化机制。研究结果表明:材料变形过程存在加工硬化、动态软化和流变稳态的特征。利用Arrhenius型双曲正弦方程,建立了15-5PH热变形本构模型ε·=4.336×1018[sinh(0.011×σ)]^(5.817) exp(-519543/RT)。该模型预测值与试验值平均相对误差7.1%,能较好地描述15-5PH热变形行为。15-5PH在高应变速率条件下可能发生流变失稳现象。热变形过程,15-5PH可发生动态再结晶现象,动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着温度的升高或应变速率的降低而增加。

16Mn钢空心锻件探伤缺陷形成原因分析及工艺改进

对执行电炉(EBT)+钢包精炼(LF)+真空脱气(VD)+真空浇注(VC)双真空工艺路线生产的16Mn钢空心锻件进行了探伤,发现锻件(对应钢锭水口端)存在缺陷。对缺陷试样进行了宏观断口分析、扫描电镜观察及能谱分析。结果表明:筒体锻件缺陷是由大尺寸夹杂物导致的,缺陷处夹杂物主要成分为MnO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO、Al_(2)O_(3)-MgO-ZrO_(2)-CaO和SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)。其中MnO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-CaO和Al_(2)O_(3)-MgO-ZrO_(2)-CaO是脱氧过程和精炼合金化过程形成的,SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)形成于浇注过程的导流管内壁冲刷,凝固过程该类夹杂物进一步聚集、合并、长大。基于以上分析提出了工艺改进措施,采用改进措施生产的锻件,探伤质量问题得到有效改善。

55NiCrMoV7钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线

采用Formastor-FⅡ型膨胀仪测量了55NiCrMoV7钢以不同速度连续冷却时的膨胀曲线,利用膨胀法与金相—硬度法,确定了相变温度点,绘制出了试验钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线),分析了冷却速度对其相变组织、CCT曲线和显微硬度的影响。结果表明:试验钢可以在较宽的冷却速度范围内得到马氏体组织,当冷却速度大于0.25℃/s时,连续冷却转变获得单一的马氏体组织;随冷却速度的增加,试验钢的显微硬度增大,这是由于冷却速度增加,促使了连续冷却转变后的组织细化。

直径7.8 m特大型管板整锻成形技术研究

直径7.8 m的特大型管板由于自由锻压机开裆尺寸的限制,通常只能采用分段锻造—拼焊成形的技术方案,本文提出了采用分步分区、不同阶段不同旋压控制的整锻技术方案。为保证管板心部压实效果,同时避免饼形锻件片状缺陷的产生,对锻造工艺参数进行了讨论分析。并且通过数值模拟研究了锤砧宽度和压下量对中心及边缘成形质量的影响,确定了合理的锤砧宽度和压下量。根据讨论分析和数值模拟结果制定了直径7.8 m特大型管板的整体锻造工艺方案,并通过实际生产验证了工艺方案的可行性和合理性。

基于多尺度建模与响应面法的55NiCrMoV7模具钢调质热处理工艺优化

目的探究大型55NiCrMoV7模具钢锻件(Φ1000 mm×1700 mm)调质热处理的最优工艺方案。方法建立大型55NiCrMoV7模具钢锻件的宏微观耦合的多尺度有限元模型,基于现场实验测试不同位置温度场和组织场的演化规律验证该模型。模拟研究此锻件在不同淬火与回火工艺下的应力分布、HRC硬度和屈服强度变化。以残余应力均方差、硬度和屈服强度为目标函数,建立淬、回火工艺参数与力学性能之间的回归模型。结合所建立的响应面模型分析与遗传算法,对该模型进行参量约束条件下的多目标优化。结果通过响应面模型分析得出最优工艺范围为:淬火温度为850~910℃,回火温度为400~550℃。多目标优化后得到Pareto最优解集:淬火907.4℃+回火443.1℃、淬火907.4℃+回火411.5℃、淬火903.4℃+回火485.1℃、淬火895.2℃+回火535.8℃和淬火892.1℃+回火507.1℃。结论建立的淬、回火温度对应力均方差、HRC硬度和屈服强度的回归模型,为大型55NiCrMoV7模具钢锻件调质热处理工艺优化提供了理论依据。

激光喷丸搭接率对300M钢组织和性能的影响

对300M钢进行不同搭接率的激光喷丸处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及三维表面形貌仪等研究了不同激光喷丸搭接率下300M钢组织和性能的变化规律。结果表明:激光喷丸使300M钢表层形成了梯度纳米结构,表层针状回火马氏体破碎形成纳米晶,局部区域产生非晶化转变,亚表层组织产生一定塑性变形,形成大量的位错及孪晶等晶体缺陷,芯部仍保留着针状回火马氏体结构。由于激光光斑能量固有的空间高斯分布特征,300M钢表面发生物质流动形成冲击凹坑,并产生大量的表面微裂纹。随搭接率的增加,激光喷丸300M钢的表面粗糙度降低,表层强化区域增加,表层晶粒尺寸减小。激光喷丸处理提高了300M钢的强度和塑性,且表层断口形貌特征向韧-脆混合型断裂转变。

调质热处理对55NiCrMoV7模具钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、硬度测试、V型冲击实验和单向拉伸实验结合有限元建模仿真,研究了55NiCrMoV7模具钢在不同淬火温度(790~910℃)、回火温度(100~650℃)下的微观组织演化和力学性能的变化规律。结果表明,随着淬火温度升高,球状碳化物逐渐溶解到马氏体基体中,马氏体组织不断长大、粗化,残余奥氏体逐渐增多;淬火后HRC硬度值基本稳定在42~46,屈服强度和抗拉强度先增大后减小,870℃淬火后均达到最大值1380 MPa和1485 MPa,冲击韧性在850℃淬火后最大,为26 J。在不同温度回火过程中,马氏体组织含量基本稳定,随着回火温度继续升高,残余奥氏体逐渐溶解,碳化物从马氏体边界处析出,细小而弥散。870℃4 h淬火+560℃6 h回火可以使55NiCrMoV7钢具有良好的综合力学性能。

55NiCrMoV7模具钢锻造过程微观组织演化实验与模拟仿真

研究了55NiCrMoV7模具钢棒材镦粗和拔长过程中的微观组织演化规律。结果表明,镦粗过程中棒材心部动态再结晶体积分数达80%,而变形过渡区和死区的动态再结晶体积分数较低;拔长过程中棒材心部发生了二次动态再结晶,过渡区动态再结晶进一步发展,而死区几乎没有发生动态再结晶。基于55NiCrMoV7模具钢在变形温度850~1250℃、应变速率0.001~10 s-1下的金相组织图,建立了动态再结晶临界应变、晶粒尺寸和动力学的数学模型,并通过DEFORM-3D软件建立了棒材镦粗和拔长过程的宏微观耦合有限元模型,研究了棒材温度、应变和组织的分布规律,预测了动态再结晶晶粒尺寸和体积分数值。将预测值与实验值进行了对比,最大相对误差为11.7%。

特大型海工替打环自由锻成形技术

海工装备用替打环锻件吨位重、规格大、法兰直径及相邻截面差大,采用传统的钢锭下料、芯棒卡台拔长、分段扩孔的自由锻方案成形难度极大,通过综合分析大法兰类台阶锻件关键成形方法和控制难点,首次提出小台阶差制坯+整体台阶扩孔+旋压成形法兰的工艺方案,并通过控制镦粗冲孔和增加分段精扩修整工序,较好地保证了毛坯尺寸,验证了工艺参数及成形工艺方案的合理性。

55NiCrMoV7钢锭均质化处理宏观偏析热扩散元胞自动机模拟研究

文章模拟研究65吨55NiCrMoV7钢锭均质热处理过程宏观偏析扩散规律。结果表明,整个钢锭均温的最短时间约22小时。经过元胞自动机1万模拟步,偏析区域1.06%浓度减弱至0.6%左右,接近基体浓度0.53%。而铬元素在相同扩散条件下,扩散速率较慢,扩散效果较差。因此,铬元素偏析是影响钢锭均匀化的主要因素。文章研究结论,为制定均质热处理温度和时间提供科学指导。

55NiCrMoV7钢锭热加工过程的微观组织与力学性能

通过热加工试验(镦粗、拔长与热处理)结合扫描电子显微镜观察和力学性能测试,研究55NiCrMoV7钢锭的变形过程微观组织演化、断裂机制和力学性能变化。结果表明,随着镦拔变形量的增加,钢锭的铸态组织和缺陷可以逐步消除,材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击韧性随着变形量增加而增加,断裂方式从铸态的完全脆性断裂逐渐过渡到脆性和韧性混合的断裂方式。调质热处理对马氏体形貌和碳化物的析出产生影响,进一步提高了材料的强度、塑性和韧性。

55NiCrMoV7高温变形行为与微观组织演化机制研究

针对55NiCrMoV7模具钢热变形行为和微观组织演化规律,采用Gleeble-1500热模拟压缩实验,测定了55NiCrMoV7模具钢在800~1200℃、应变速率为0.01~5 s^(-1)及变量70%条件下的应力应变曲线。分析了材料的高温变形行为,建立了Arrhenius本构方程,准确预测了材料在不同条件下的流动应力,最大相对误差小于10%。建立了材料在应变0.1~0.9 s^(-1)和不同温度、应变速率下的热加工图,确定了材料热加工工艺窗口。研究结果表明:材料在低温(<1000℃)、高应变速率(>1 s^(-1))条件下容易发生失稳,而且随着应变的增加,失稳区域也逐渐增加。对材料变形后金相组织分析表明:55NiCrMoV7在高温、低应变速率和大应变条件下,发生了明显动态再结晶现象且组织得到细化,但随着变形的增加,出现了明显的变形带区域。

冷铁工艺设计对回转窑轮带无损检测质量的影响

对回转窑轮带典型缺陷进行质量分析,确定疏松为缺陷主要形式。通过顺序凝固温度梯度设计及数字模拟,制定三层阶梯冷铁布置方案及0.75倍冷铁厚度设计方案,并进行数值模拟及实际生产验证。数值模拟结果显示:凝固分数为78%、90%时,阶梯型冷铁设置轮带内部温度场优于平行冷铁设计轮带,冒口补缩状态明显改善;实际生产显示:UT、MT检测合格,确定该工艺设计有效。