转炉生产热锻非调质钢F40MnV的工艺实践

采用55t转炉+ 60t钢包精炼炉,1 50mm×1 50mm 4流弧形连铸机,短应力连轧机组生产Φ2 5mm非调质钢F40MnV( % :0. 3 9～0 .43C ,1 .2 0～1 .3 6Mn ,0 . 0 7～0 . 1 0V ,0 . 0 0 9～0 .0 2 4P ,0 . 0 1 1～0 . 0 1 8S)。钢中氧含量[O]为( 1 8 .8～2 0 .5)×1 0 - 6 ,[N]为( 3 5. 2～53 . 2 )×1 0 - 6 。钢的化学成分、力学性能、纯洁度、高低倍组织均达到标准和用户要求。为控制钢中N含量可选择加VN合金,在微合金化时增氮。

非调质钢SG45的研究及工艺探讨

介绍了石钢在调质45#钢成分基础上添加微合金化元素V,Ti等试制的非调质钢SG45,与调质45#钢相比:SG45钢强度有余,但断面收缩率稍低。降低C,P含量,提高Mn,Cr含量,采用真空处理可提高SG45钢断面收缩率;采用适当的脱氧及精炼工艺,不经真空处理,能够生产出小于15×10-6的低氧非调质钢。

转炉—连铸工艺生产高级轿车用钢50MnVS的试验研究

石钢采用BOF-LF-VD-CC工艺批量试制易切削非调质钢50MnVS,结果表明:转炉—连铸工艺与国内某特钢厂电炉—模铸工艺生产的同类钢材在化学成分、非金属夹杂物、力学性能、纯净度等实物质量相当,已成功批量应用于一汽奥迪、红旗轿车轮毂上,该工艺取代电炉—模铸工艺,达到了降低成本的目的。

晶内铁素体型高强韧性微合金非调质钢的进展

晶内铁素体型微合金非调质钢成分一般为(%):0.2～0.4C,0.2～0.8Si,1.0～1.7Mn,0.05～0.15V,采用再结晶锻造或轧制、控制相变区间冷却速率以促进形成细小弥散的晶内铁素体组织是提高铁素体珠光体型微合金非调质钢强韧性的重要手段。选择合适的脱氧工艺,获得一定组成的细小、弥散的氧化物,使之成为MnS、VN和V4 C3等的析出核心,利于晶内铁素体析出的氧化物冶金是近来提高该钢强韧性的重要进展。介绍了国内外晶内铁素体型微合金非调质钢的化学成分和生产工艺,并分析了晶内铁素体形成机理。

高纯净度汽车用非调质钢的试验研究

通过采用提高电炉炼钢铁水比、强化脱磷、高碱度精炼炉渣、直接脱氧和强扩散脱氧等工艺措施，生产出了ω（[P]）=0．005％、ω（T[O]）〈0．001％的高纯净度非调质钢。研究中发现，在铸坯柱状晶与中心等轴晶带的边界处，C、P、S、Mn发生较大的正偏析。钢中的非金属夹杂物主要有MnS-MnO类夹杂物和TiN—VN类析出物2个类型，其中MnS-MnO类夹杂物中MnS的质量分数为70%～81％，为塑性夹杂物。TiN—VN类夹杂物中TiN的质量分数为72％～85％，在轧制过程不变形。

矩形连铸坯内裂原因简析

简析了石钢电炉炼钢厂矩型坯内裂产生的原因，并提出了相应改造措施。

石钢40CrH汽车用钢的生产实践

介绍了石钢采用55t转炉-60tLF精炼炉-弧形连铸机-530／650轧机生产φ16—130mm40CrH棒材的情况，要求对淬透性影响较大的元素C，Mn，Cr的标准偏差α≤0．02％，氧含量为（11．2—28．8）×10^-6，淬透带J9稳定在47—52HRC，力学性能与电炉钢性能相当，满足了汽车钢用户要求。

石钢20G高压锅炉管钢的生产实践

石钢采用55tLD-60t（LF＋VD）-CC试制20G高压锅炉管钢，结果表明：Als含量≤0．010％时钢中总氧含量为（12～22）×10^-6、残余元素及有害元素含量较低、成本比电炉工艺降低444．05元／t，实物质量满足用户要求。

49MnVS非调质钢锻造过程中硫化物和力学性能变化

利用金相显微镜、SEM、拉伸及冲击试验机研究了49MnVS非调质钢在锻造过程中硫化物和力学性能的变化规律。结果表明,随着变形程度的增加及锻造温度的降低,硫化物变细变长,长宽比逐渐增加,单位面积中硫化物数量有所增加;铁素体含量逐渐增加,组织不断细化,其中锻造温度的影响更为显著。随着锻造温度的降低,抗拉强度逐渐降低而屈服强度逐渐提高;纵向的塑性和韧性逐渐提高,而横向的韧性有所降低,塑性变化不明显。试验钢的塑性和韧性各向异性显著,且各向异性随变形程度的提高和锻造温度的降低而有所增加。

轿车连杆用易切削非调质钢YF35MnV的试验

采用高碱度炉渣、直接脱氧和扩散脱氧相结合的超低氧钢生产工艺、稳定的增氮增硫技术、控制硫偏析的连铸工艺,成功开发了轿车发动机连杆用易切削非调质钢YF35MnV,该钢种的各项性能指标满足轿车连杆用钢的要求。

10.9级高强度螺栓用35VB钢的开发

石钢公司采用60t转炉冶炼→60t LF炉精炼→连铸机(150mm×150mm)→三轧厂(连轧)轧制工艺,通过合理的成分设计、非金属夹杂物和表面质量控制,成功开发出10.9级高强度螺栓35VB钢。经检验和用户使用,钢材的力学性能指标符合标准要求。

46MnVS6非调质钢的过冷奥氏体连续冷却相变

采用淬火膨胀仪、光学显微镜、维氏硬度计等研究了完全奥氏体化46MnVS6非调质钢经不同冷却速率冷却至室温后的显微组织和显微硬度,测定了其过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,探讨了合金元素及冷却速率对过冷奥氏体连续冷却相变的影响。结果表明:46MnVS6钢的CCT曲线可分为高温转变区域、中温转变区域和低温转变区域,且中、低温转变区域互相分离;当冷却速率小于2℃·s^(-1)时,组织主要为铁素体和珠光体,随着冷却速率的增大,铁素体和珠光体含量减少,平均晶粒尺寸减小,马氏体含量增加,当冷却速率大于5℃·s^(-1)时,组织主要为马氏体;随着冷却速率从0.5℃·s^(-1)增大至60℃·s^(-1),46MnVS6钢的显微硬度由285HV1增至683HV1。

节能低成本高品质非调质钢的研发

结合近年来国内外的发展趋势,从化学成分的精确稳定控制、硫化物控制,前轴、半轴和胀断连杆等典型零部件用非调质钢的开发,及非调质钢的长疲劳寿命化技术等方面对中国近年来非调质钢的部分研发工作进行了综合论述。为了进一步提高非调质钢的技术经济性,非调质钢的少无微合金化元素的低成本化、精确成分和尺寸控制是其中的重要发展方向。此外,随着冶金生产和零件制造技术的不断进步,为了替代调质处理的合结钢等以制造更多的保安件,具有更高的强韧性配合的贝氏体型非调质钢必将得到更多的应用。

胀断连杆用中碳非调质钢的析出强化行为

利用金相显微镜、透射电镜及X射线衍射仪等分析了2种不同钒质量分数(0.15%、0.28%)的胀断连杆用中碳非调质钢在热锻及空冷后的微合金碳氮化物析出相的成分及粒度分布等特征,并探讨了其析出强化行为。结果表明,随着钢中钒质量分数的增加,组织细化,铁素体增加,珠光体片层间距减小,同时含钒、铬的M(C,N)型析出相的数量增多。2种试验钢中分别约有质量分数48%、64%的钒处于M(C,N)相中,M(C,N)相中又分别有约质量分数42.6%、56.7%的颗粒尺寸小于10 nm,这些细小粒子主要弥散分布在铁素体内,其沉淀强化增量分别为140.0和232.6 MPa。当试验钢中钒质量分数较高时,不仅可获得与传统胀断连杆用C70S6钢相当的抗拉强度和冲击功,而且还可获得远高于C70S6钢的屈服强度和屈强比,因而适合用来制造高性能胀断连杆。

高洁净度汽车用非调质钢中非金属夹杂物研究

对w(T[O])低于0.001 0%高洁净度非调质钢中非金属夹杂物进行了研究。发现在LF精炼中,由于采用高碱度炉渣和强扩散脱氧,钢液中铝脱氧生成的含较高Al2O3的夹杂物向镁、钙铝酸盐类夹杂物转变。经VD处理钢液w(T[O])降低至0.001 0%以下后,在钢水试样中已很少观察到氧化物类夹杂存在。在高洁净度非调质钢中存在许多复合夹杂物,中心部位为MnS,而边缘部位为在较低温度下依附在已生成的MnS类夹杂物上析出的TiN等。

控轧控冷中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用中碳非调质钢制造的轴类等零件常承受交变载荷,因而对钢材疲劳性能具有高的要求。为了评估控轧控冷工艺生产的非调质钢棒材的疲劳性能,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了一种常用的钒微合金化中碳非调质钢38MnVS及对比钢38MnS的高周疲劳性能。结果表明,与38MnS钢相比,38MnVS钢中铁素体体积分数增加,组织明显细化;相分析表明约有54%的钒处于M(C,N)相中,且尺寸小于10 nm的M(C,N)粒子质量分数为32%,这些细小粒子的析出强化增量约为116 MPa。38MnVS钢的疲劳极限较38MnS钢提高了62 MPa,提高幅度约为18%;疲劳极限比从38MnS钢的0.43提高到38MnVS钢的0.48。M(C,N)相的析出强化及组织细化是38MnVS钢较38MnS钢具有优异疲劳性能的主要原因,但其疲劳性能仍低于锻态非调质钢。根据试验结果及文献数据,给出了预测铁素体+珠光体型非调质钢疲劳极限的简便方法。

硫化物变性处理45MnVS非调质钢的高周疲劳性能

长条状的硫化物夹杂往往会导致热轧/锻造含硫钢的力学性能呈现出明显的各向异性。为了明确硫化物变性处理铁素体-珠光体型非调质钢的疲劳性能各向异性,采用轴向力控制高频疲劳试验机(应力比R=-1)研究了工业生产的45MnVS非调质钢锻态及调质态的高周疲劳断裂行为。结果表明,试验料纵向样中的MnS夹杂分布较为均匀,多呈短棒状或纺锤形,平均长宽比为3.4±1.7。与未变性处理的含硫非调质钢相比,试验料塑性和韧性的各向异性得到显著降低。锻态与调质态横向样的疲劳性能略低于纵向样,调质态样的疲劳极限比(0.52~0.54)明显高于锻态样(0.46)。在ΔK值大于约35MPa·m^(1/2)时,横向样的疲劳裂纹扩展速率略大于纵向样。疲劳断口分析表明,2种状态横向样的疲劳裂纹均主要起源于钢中条棒状MnS夹杂,且调质态样受影响的程度更大。上述结果表明,试验钢硫化物变性处理后的疲劳性能各向异性很小,锻态组织的各向异性程度略低于调质态组织,但后者具有更为优异的疲劳性能。

正火工艺对非调质钢48MnV组织性能的影响

非调质钢锻件,由于其钢种特性及生产过程不稳定,常造成零件性能偏差,而通过正火可以有效改变非调质钢强韧性匹配及组织形貌,扩大其适用范围。研究表明：在850~1150℃进行正火后,随着正火温度的升高,非调质钢48MnV钢材的强度升高,塑、韧性下降,显微组织晶粒尺寸增大。1050℃以上正火时,钢材显微组织粗化明显。采用950℃正火,48MnV非调质钢可以得到最佳的强韧性匹配及细小均匀的显微组织。

20MnCr5齿轮钢连续冷却过程中的组织变化

采用DIL805L热膨胀仪,研究了20MnCr5齿轮钢连续冷却相变的组织变化规律,并分析了合金元素对奥氏体连续冷却转变曲线(CCT)的影响。结果表明:Mn、Cr、Ni、Al元素的加入细化了晶粒,使得20MnCr5齿轮钢中的珠光体、贝氏体和马氏体转变曲线完全分离,且可以在较宽冷却速度范围内得到马氏体+贝氏体组织。当冷速大于60℃/s时,才能得到单一马氏体组织。并且随冷速增加,冷却后组织逐渐细化,硬度增大。

高强贝氏体非调质钢的奥氏体连续冷却相变

采用DIL805L热膨胀仪,研究了Si-Mn-Mo系贝氏体非调质钢奥氏体连续冷却转变过程(CCT曲线),分析其显微组织及硬度、强度的变化。结果表明,试验钢在小于7℃/s较宽冷速范围内均可获得贝氏体+铁素体组织,且贝氏体以粒状贝氏体+板条贝氏体2种形态存在。随着冷却速度增加,显微组织逐渐转变为以马氏体为主,同时晶粒细化作用增强,硬度及抗拉强度增加。可以通过对转变组织的控制,得到综合力学性能良好的贝氏体钢。