退火温度对温轧高锰钢组织性能的影响

测定了中碳25Mn钢经温轧及退火处理后的拉伸性能及-196℃时的低温韧性,并对不同处理条件下的显微组织及冲击断口进行了观察,讨论了试验钢退火过程中的再结晶行为及其对力学性能的影响机制。结果表明:试验钢在550℃保温1 h后已经基本完成再结晶,再提高退火温度,再结晶组织逐渐粗化,导致奥氏体的稳定性变差,因此在变形过程中更易于发生马氏体相变,即相变诱导塑性(TRIP)机制逐渐增强,这虽然能够在一定程度上缓解裂纹形核与扩展过程中产生的应力集中,但马氏体的产生也会导致钢的韧性与塑性恶化。同时,结果也表明即便再结晶已经充分,细小的奥氏体晶粒中仍然存在一定量的高密度位错胞和层错,因此产生了比单一细晶强化更高的强度增量。

激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织及超声滚压硬化机理

为了维持高锰钢部件优异的形变硬化能力,提出了高锰钢涂层的激光送丝熔覆技术。使用激光送丝熔覆技术在Mn13钢板上制备了高锰钢涂层,并通过超声滚压技术对熔覆层表面进行形变硬化处理。分析了超声滚压前后高锰钢熔覆层的显微组织、相组成和力学性能,揭示了高锰钢熔覆层的超声滚压硬化机理。研究结果表明,激光送丝熔覆高锰钢涂层的显微组织为枝晶结构,且在枝晶间存在Mn、C元素的成分偏析;超声滚压过程中未出现相变,超声滚压后涂层的硬度、耐磨性均大幅提高;初始高锰钢涂层内部存在的C、Mn的枝晶偏析、位错和孪晶在超声滚压过程中严重阻碍了位错的运动,从而增大了位错的密度;由于高锰钢的孪晶诱导塑性变形效应,超声滚压后涂层内部会产生大量的形变孪晶,形变孪晶之间的相互作用进一步增强了高锰钢熔覆层的形变硬化能力。激光送丝熔覆为大型高锰钢部件表面的高性能修复提供了技术基础。

Ti微合金化对高锰钢组织和性能的影响

研究了Ti微合金化对Mn18钢组织和力学性能的影响,并分析了Mn18钢锤头失效的原因。结果表明,Ti微合金化在Mn18钢中具有细化晶粒、提高冲击韧性、伸长率、强度和硬度等作用,在Mn18钢加入0.10%和0.30%的w[Ti]时,随着Ti含量增加,高锰钢的硬度增大、强度提高,冲击韧性和延伸性也均呈优化趋势,继续增加w[Ti]至0.51%时,除布氏硬度继续增大外,KU2数值及稳定性、强度稳定性、伸长率等指标均出现下降趋势,高锰钢属于高氮奥氏体钢,加入Ti后迅速析出大量TiN,作为异质核心,起到系列有益作用,加入量过大,则TiN类夹杂物的尺寸过大,且出现局部聚集,将对Mn18钢的性能稳定性造成不利影响,也易于导致Mn18锤头断裂失效。在Mn18钢中使用Ti微合金化,为保证其有益效果,其含量不应超过0.30%。

铁路辙叉用新型高氮高锰钢的耐腐蚀性能研究

本文以铁路辙叉用新型高氮高锰钢Mn18Cr7C0.6N0.2钢和传统高锰钢Mn13C1.1钢为研究对象,在模拟海洋工业大气环境中对其进行了电化学测试和盐雾腐蚀试验,并使用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对比研究了其耐腐蚀性能和腐蚀产物。电化学测试结果表明,在模拟海洋工业大气环境中,Mn18Cr7C0.6N0.2钢较Mn13C1.1钢具有更高的腐蚀电位和更小的腐蚀电流密度,腐蚀倾向更小,这归功于对高锰钢进行了低C和高Cr、N的合金化处理;盐雾腐蚀试验表明,经相同的腐蚀时间后,Mn18Cr7C0.6N0.2钢的腐蚀增重小于Mn13C1.1钢,具有更加优异的耐腐蚀性能,这主要归功于其锈层较为致密且生成了防护性较好的α-FeOOH。

轻质耐磨高锰钢的研究进展

在“碳达峰”、“碳中和”成为全社会共识的背景下,轻质耐磨高锰钢因具有良好的强韧性、耐磨性以及较低的密度在冶金、矿山等行业中具有广阔应用前景。本文综述了轻质耐磨高锰钢的成分轻量化设计进展,以及基体组织、析出相以及表面改性对其耐磨性能影响,并展望了轻质耐磨高锰钢未来的发展趋势,以期为高锰钢轻量化及耐磨性能的协同提升设计提供参考。

疏浚用Q235钢和高锰钢冲刷腐蚀机理研究

目的对比传统疏浚用Q235钢和新型高锰奥氏体钢的冲刷腐蚀行为,分析2种钢冲刷腐蚀耦合损伤机理。方法利用射流喷射装置分别对Q235钢和高锰钢的纯磨损和冲刷腐蚀行为进行研究,采用电化学阻抗和质量损失测量方法对冲刷腐蚀耦合分量进行解耦,最后结合形貌表征分析冲刷腐蚀耦合损伤机理。结果纯磨损结果显示,在高流速沙砾冲击下,Q235钢和高锰钢都有较高的损失,Q235钢的纯磨损速率是高锰钢的2倍。冲刷腐蚀结果显示,Q235钢冲刷腐蚀总损失速率大于高锰钢的2倍,2种钢的冲刷腐蚀损失中磨损都占据了主导地位,Q235钢腐蚀加速磨损速率占据总损失速率的25.9%,大于高锰钢所占比例18.3%。结论通过对比分析2种钢宏观和微观损伤形貌,发现虽然高锰钢的硬度远高于Q235钢,但其变形能力同样很高,这使得高锰钢拥有比Q235钢更优异的抗磨性能。此外,Cr和Al元素的添加也进一步提升了高锰钢的抗腐蚀性能,最终使得高锰钢的抗冲蚀性能也远优于Q235钢。

混合稀土La、Ce对铸造高锰钢组织及夹杂物变性的影响

采用微量稀土La-Ce微合金化对高锰铸钢进行变质处理,借助金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、冲击试验机、显微硬度计等检测手段,研究了La-Ce混合稀土对铸造高锰钢显微组织、夹杂物和力学性能影响。结果表明:微量的稀土La-Ce使高锰钢铸态组织柱状晶区缩短,等轴晶区扩大,二次枝晶间距减小,晶界碳化物细化;同时钢中夹杂物变性,由原来多边形的Ti N、Al_(2)O_(3)与Mn S复合夹杂转变为椭球状或球状的含稀土复合夹杂。稀土La-Ce改善了铸态高锰钢的冲击韧性及显微硬度,在0℃、-20℃、-40℃试验温度下横向冲击功分别提升32.3%、67.5%,170.0%,低温韧性提升更加显著;显微硬度HV10由221提升至238。

高锰钢表面耐磨蚀镀层研究

研究了不同化学镀工艺对高锰钢镀层组织和性能的影响。得出化学镀Ni-P的最佳参数为:NiSO_(4)·6H_(2)O质量浓度30 g/L;NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O质量浓度35 g/L;pH值4.7。非晶态Ni-P镀层致密,厚度约25μm。镀层硬度由330 HV提高到600 HV以上,磨损体积减少。镀层的腐蚀电流密度从基体的8.51 mA/cm^(2)降低到1.82 mA/cm^(2)。镀层明显提高了高锰钢基体的表面硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。

高锰钢辙叉增材制造工艺研究

高锰钢辙叉目前作为铁路关键核心部件,心轨小断面因剥落掉块、龟裂等形式失效,辙叉通常采用铸造方式制造,铸造过程中钢液中存在杂质,成型后杂质随机存在于高锰钢辙叉各部位,对其在线服役寿命产生一定影响,因此去除心轨小端面铸造高锰钢部分,采用增材制造工艺对心轨小断面易失效部位进行替换,增材制造所用材料为纯净度极高的高锰钢材料,本次试验进行心轨不同深度增材制造,对其力学性能、显微组织等进行一系列试验,结果表明各项性能指标优于铸造高锰钢。

激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响

使用FeCrVSi和Ni+WC涂层粉末,在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层,并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明,两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度,FeCrVSi涂层对基材性能的提升更佳,添加FeCrVSi和Ni+WC涂层的材料表面磨损量分别降低9.5%和6.3%,硬度分别为470—550 HV和500—630 HV,高于基体的250 HV,这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果。在高应力载荷冲击过程中,涂层为高锰钢提供了第一层防护,以高硬度质点抵抗磨料破坏;同时,表层基材发生塑性变形和强化,产生形变诱导马氏体和栾晶硬化,提供了很高的硬化效应,在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度,提升了其耐磨性能。

高锰钢辙叉淬火冷却过程模拟及淬火设备优化

高锰钢导热性能较差,导致辙叉在淬火时心部冷却速度较慢,容易在心部产生超标碳化物。通过热模拟试验和有限元数值模拟分析了高锰钢冷却过程中的显微组织和温度变化情况。热模拟试验结果表明:随着冷却速度增加,高锰钢析出碳化物逐渐减少,在5℃/s冷却速度下,析出碳化物级别为X2级。根据有限元模拟结果改进了冷却设备,使改进后的高锰钢心部冷却速度达到5℃/s,心部析出碳化物级别由X3级提升到X2级,力学性能得到提高,从而提高了高锰钢辙叉的产品质量。

热变形条件对高锰钢组织与性能的影响

高锰钢是一种常用的工程材料,其组织和性能与热变形条件密切相关。高锰钢连铸凝固过程中柱状晶发达、粗大且溶质显微偏析严重,具有显著的裂纹倾向和各向异性。本研究是针对高锰钢材料,在不同的压缩速率以及不同的温度下,采用热模拟试验、金相观察等方法探讨了其应力应变以及与金相组织的关系,找到最适合的热变形速率及温度,为保证高锰钢连铸坯生产顺利完成提供最佳热变形参数。对高锰钢材料来说,在不同的热变形条件下,可以明显改善高锰钢的晶粒大小,使得其组织与性能也有很大不同,试样的晶粒越粗大,相同应变下所需的应力越小,即压缩时变形越容易,当试样的晶粒越细小时,相同应变下所需的应力越大,也就是压缩时变形越困难。

高锰钢在智能化冶金工艺中的创新开发与应用研究

高锰钢在智能化冶金工艺中的创新开发与应用是一项涉及多方面的复杂工作。从高锰钢的组成与性能特点,特别是合金元素对其性能的显著影响开始,到高锰钢在工程领域的广泛应用,都凸显了其重要性。在生产过程中,智能化技术的应用涉及炉料配比、预热、熔炼、精炼、铸造与成形等多个环节。这些技术的运用不仅通过合金元素优化配比、温度智能控制等方式提升了生产效率,同时也致力于产品性能的创新与调整,通过智能控制结晶组织、表面质量和能耗,实现高锰钢的优化生产,为其在市场竞争中保持领先地位提供了坚实基础。

焊接工艺对LNG储罐用高锰钢焊接接头组织和性能的影响

为了推动新型国产低温高锰钢及相应焊材在LNG储罐国产化中的应用,利用扫描电子显微镜、光学显微镜并通过常温拉伸、弯曲、低温冲击以及显微硬度等试验,研究了熔化极气体保护焊(GMAW),埋弧焊(SAW)和焊条电弧焊(SMAW)3种不同的焊接工艺对LNG储罐用低温高锰钢焊接接头组织和性能的影响。结果表明,3种焊接工艺的热影响区组织为奥氏体与少量夹杂物颗粒,熔合线附近晶粒粗大且狭长,焊缝组织为柱状晶。硬度最低值均位于焊缝中心,拉伸试验断裂位置均为焊缝部位。3种焊接工艺焊接接头抗拉强度分别为839.2,863.8,675.2 MPa,拉伸和弯曲性能均能满足要求。-196℃时的焊缝冲击吸收能量值分别为123,100,83.7 J,冲击断口均为韧性断裂。在焊接低温高锰钢时应严格控制热输入,从而保证低温高锰钢的焊接质量。

LNG船用高锰钢国际标准分析

在温室气体减排背景下,液化天然气(LNG)作为船用燃料和海运货物的市场规模不断扩大。LNG的运输、存储、加注等环节是在超低温环境中进行的,其对于相关材料的超低温性能提出了严格要求。超低温高锰钢基于其低温韧性、成本、制取工艺的优势逐渐超越传统低温材料成为研究热点,在此背景下,相关国际标准研制工作已逐渐展开。因此,本文重点分析了LNG船用钢材领域的标准现状,梳理了超低温高锰钢相关国际标准与渠道,结合船上LNG储罐高锰钢规范国际标准的内容分析,尝试给出了LNG船用钢国际标准的发展方向、主要挑战与机遇。

高锰钢在模拟海洋环境中的应力腐蚀行为

以低温高锰钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线能谱分析仪等设备对高锰钢进行微观观察,采用恒载荷应力腐蚀试验研究其在人工海水溶液中的应力腐蚀行为,采用电化学手段测试其腐蚀性能。结果表明:低温高锰钢晶粒度大小不一,显微组织主要为形变奥氏体,试样内存在位错及孪晶,晶界上未见明显析出物;在低温高锰钢的使用过程中,其缺陷部位优先发生腐蚀,在恒定应力条件下,材料表面局部生成微裂纹,且扩展速率较慢,材料对应力腐蚀不敏感;当应力发生变化时,试样中微裂纹与应力的平衡被打破,加速了裂纹的扩展和新微裂纹的萌生,材料在腐蚀环境下易发生应力腐蚀开裂。

高锰钢显微组织的显示方法

介绍了两种锰元素含量不同的高锰钢显微组织显示方法。采用草酸+硝酸+偏重亚硫酸钠+无水乙醇溶液作为腐蚀液,在室温下对锰元素质量分数为11%~14%的耐磨高锰钢进行腐蚀,可获得清晰完整、色彩艳丽的显微组织形貌;采用硝酸+无水乙醇溶液和盐酸+无水乙醇溶液复合的方法对锰元素质量分数为22%~28%的超低温环境用高锰钢进行腐蚀,可获得清晰的显微组织形貌。

高锰钢X120Mn12碳化物析出规律

采用GLEEBLE 1500热模拟试验机模拟焊接热循环,并通过光学显微镜和扫描电镜观察热模拟试样的显微组织,研究了X120Mn12在焊接热循环作用下碳化物的析出规律。结果表明,当t_(8/5)为6 s时,在晶界析出条状、不连续的碳化物;当t_(8/5)在15~30 s时,析出的碳化物有长大趋势;当t_(8/5)达到50~70 s时,碳化物在三角晶界处明显增多,尺寸较大,且连续分布;因此,建议弧焊过程中应采用较小的焊接热输入,保证t_(8/5)在30 s以内,以防焊接热影响区产生沿三角晶界析出的尺寸较大且连续的碳化物而降低焊接热影响区韧性。

高锰钢辙叉自动打磨生产线控制系统研发

高锰钢辙叉工件因目标型面结构复杂,所以打磨技术难度大、人工作业强度高,最终导致打磨质量低、覆盖率低等痛点问题。针对自动打磨生产线的多兼容、柔性化特点,开发的控制系统可实现对高锰钢辙叉工件的自动输送、自动识别及定位、浮动打磨、多工具头切换、打磨质量检测、打磨区域可视化等功能,进一步实现对高锰钢辙叉工件复杂型面的自适应打磨。这个系统在生产实例中得到了验证和应用,有效提高了辙叉复杂型面自动打磨的覆盖率、质量和综合生产效率,降低了人工劳动强度和工作量。

球磨时间对TiC高锰钢结硬质合金组织性能的影响

球磨工艺参数是影响TiC钢结硬质合金质量的重要因素。选取球磨时间作为研究对象,研究了球磨时间为20 h、24 h、28 h对TiC高锰钢结硬质合金组织和性能的影响,用于指导生产。结果表明,球磨时间由20 h增加至24 h、28 h以上,混合料粒径分布过600目的占比由44.51%增加至80%、83%,粒径分布更细,合金显微组织孔隙减少,抗弯强度由833 MPa增加至932 MPa、1 008 MPa;合金中的孔隙产生较多导致密度下降的原因是,烧结过程的氧化还原反应阶段产生CO、CO_(2)气体未能够及时排出烧结体。在实际生产中,可通过适当增加球磨时间,改善TiC高锰钢结硬质合金的组织,提高其性能,获得质量更高的产品。