含0.029%铌F40MnVS钢连铸坯微米级大颗粒NbC特征及生成机理研究

针对铌微合金化(加0.029%Nb)F40MnVS非调质钢(220 mm×260 mm)连铸坯中含铌相进行研究,结果表明:F40MnVS钢连铸坯中可见较多微米级大颗粒NbC相(/%:80~94Nb, 1.2~7.1V,1.6~17.1Ti)。大颗粒NbC分布在枝晶间,其形貌可呈块状、长条状或与钢基体的共晶形态,部分依附于硫化物存在。在连铸坯边部NbC多在5μm以下,形貌以点状居多;连铸坯中间及心部NbC可达数十微米,多为细长条。这些大颗粒NbC相在热轧材中仍然存在。依据Thermo-Calc计算结果,钢液凝固末期,当固相率达到0.961时,NbC可在元素富集的钢液中析出,其成分存在Ti可能是与先析出的TiN成分互溶的结果;通过将轧前铸坯加热温度提高至1200℃,可明显降低大颗粒NbC的尺寸。

复合脱氧铁合金粉化研究进展

介绍了国内外关于硅铁及各类复合脱氧铁合金粉化机理的研究情况,其研究大多停留在单一的铁合金品种上,尚未建立系统的复合脱氧铁合金粉化理论。文章从主成分设计、杂质元素含量与成分偏析以及铁合金储藏环境3方面对预防铁合金粉化的技术措施进行了总结,有利于从技术措施角度研究粉化机理。

轧制工艺对中碳高锰钢轧材组织的影响研究

对比研究了两种轧制工艺下中碳高锰钢轧材的组织差异。结果表明,提高加热温度,延长加热时间,有利于提高轧材成分、硬度的均匀,并且提高终轧温度,可以增加奥氏体尺寸,减少铁素体形核,增大轧后冷却速度,抑制合金元素的偏析扩散,改善带状组织。

胀断连杆用中碳非调质KNF33MAM钢的成分与组织

用非调质钢材料代替调质钢材料来制造发动机胀断连杆,可以省去一道热处理工序,从而利于节能环保,采用胀断技术代替传统的平切技术,有利于提高连杆的装配精度。对胀断连杆用KNF33MAM非调质钢的化学成分、低倍组织、显微组织、非金属夹杂物等方面进行分析,结果可为提高国内材料水平奠定理论基础。

PMO-EMS组合调控在钢电磁连铸中的应用

利用PMO-EMS方坯均质化组合调控技术,通过二冷水比水量、E-EMS、F-EMS以及PMO电磁参数优化,对比研究了提升连铸拉速,以期改善铸坯中心质量,实现提质增产。使用碳硫分析仪对铸坯横断面碳含量分布检测。结果表明,工艺参数优化后,铸坯中心偏析和中心偏析平均评级降低,同时低级别的占比比例提高(质量好),高级别的占比比例降低(质量差)。采用PMO-EMS组合调控均质化技术,在高拉速条件下仍可以使铸坯内弧到外弧的碳偏析指数控制在1±0.05内。

GCr15钢棒材表面凹坑缺陷分析

38 mm GCr15钢棒材球化退火和表面处理后,表面出现大量凹坑状缺陷。采用化学成分分析、金相组织检验及X射线能谱分析等技术,对GCr15钢棒材表面凹坑的产生原因进行了分析。结果表明:GCr15钢棒材表面凹坑缺陷为腐蚀坑,腐蚀坑的产生可能与酸洗过程中时间过长或酸洗液浓度过高等因素有关。并提出了防止类似缺陷产生的措施。

MK690D高强度高韧性非调质钢研发

用户提出了一种对强度及极寒条件下的韧性(低温冲击功)要求极高的材料需求,并要求该材料不经过调质处理进行使用,为满足用户的使用要求,决定采用MK690D牌号材料,并对化学成分进行了合理设计,通过添加V、N、Al等微量元素来起到沉淀强化及细晶强化的目的,轧制过程通过试验,得出了合理的控轧控冷工艺参数以提高材料的强度与韧性,为消除热轧态组织中的马氏体异常组织,采用低温退火工艺,进一步提高材料的韧性,实物质量检测结果表明,研发的高强度高韧性非调质钢MK690D理化性能指标满足用户使用要求。

中碳高硫钢盘条质量提升控制方法

通过采用铸坯角部剥皮,表面涂高温涂料,高温快速加热等工艺成功解决了SAE1144中碳高硫钢生产难度较大,轧制温度偏低出现轧制开裂,加热温度过高表面脱碳严重的问题。通过控轧控冷工艺的试验研究,既防止了盘条表面氧化铁皮过厚又防止了盘条表面锈蚀出现。实物质量检测表明,改进后的SAE1144盘条各项理化性能指标均能满足用户使用要求。

微合金化C70S6胀断连杆断裂面掉屑缺陷分析与工艺改进

采用金相显微镜、电子显微镜等分析得出,C70S6钢表面严重脱碳以及内部质量缺陷均会造成连杆胀断掉屑,通过优化Al、V、P含量,钢中铁素体含量由原5.5%-8.6%降至2.7%-4.8%;连铸过热度由≤35℃降至≤30℃,拉速由0.80-0.90m/min降至0.65-0.75m/min,末端电磁搅拌电流由200A提高至300A;轧制前铸坯涂涂料,加热炉加热时高温段空燃比由0.7-0.8降至0.5-0.6,加热温度提高至1200-1250℃;并采用提高轧后冷速等措施后,C70S6钢中心C偏析降为0.99-1.04,表面脱碳层深度≤0.50%d,晶粒度5.5-6.0级,铁素体含量≤5.0%,成功解决了连杆批量掉屑质量问题。

C70S6非调质钢胀断连杆的制造工艺及其实物质量

对C70S6非调质钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线进行了合理测定,采用力学性能测试、金相检验、疲劳性能测试等方法对C70S6非调质钢胀断连杆的品质进行了分析。结果表明:轧钢过程中采用高温扩散加热及控轧控冷工艺可得到均匀稳定的轧后组织;控制锻造后冷却速率可使连杆显微组织中的铁素体占比远低于10%,并有效防止出现马氏体等异常组织;最终制作的C70S6非调质钢胀断连杆的各项理化性能指标和疲劳寿命测试结果均能满足使用要求。

AC514发动机非调质钢连杆试验研究

C70S6为发动机连杆用非调质钢,对力学性能、组织均匀性、切削性能都提出了较高要求。通过LF、VD过程对成分进行精确控制;连铸过程采用慢拉速(0.70 m/min)、低过热度(15~30℃)、大的电磁搅拌电流(末端搅拌电流400 A)来提高铸坯低倍质量;轧钢过程采用高温扩散加热工艺,控制高温段加热温度(1200~1250℃)并实施控轧控冷工艺来改善材料组织;模拟用户工艺对材料进行锻打,并与国内外先进同行材料进行各项检测指标的对比,最后经用户试用、检测,材料的各项性能指标完全能满足用户的使用要求。

模铸扁锭缺陷分析及改进措施

发现引起宽厚钢板无损检测合格率低的主要原因是:模铸坯料(13 t^45 t扁锭)中存在着严重的疏松、中心偏析等低倍缺陷,在随后的轧制过程中未得到有效压合。通过工艺及措施改进,使得钢板无损检测不合格问题得到了有效控制。

H13热作模具钢大尺寸析出相特征及生成机制

针对H13钢中大尺寸析出相的存在形式及形成机制进行研究。研究发现,H13钢中大尺寸析出相包含3类——富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类、富Mo-Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C类及硫化锰。富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类大尺寸析出相形状多呈现长条形,尺寸达数十微米,部分依附于硫化锰形核的析出相成类椭圆形;富Mo-Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C析出相无规则形貌,钼、铬原子分数比相差不大,钒原子分数稍低。根据复合大尺寸析出相的结合形式,可以推测出大尺寸析出相的析出顺序。硫化物首先析出,富钒类(V,Mo,Cr,Fe)C相随后,富Mo-Cr类(V,Mo,Cr,Fe)C相则最后析出。结合大尺寸析出相的成分特征,Thermo-calc计算结果与试验结果一致。

H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制

通过对保护气氛电渣重熔工艺和普通电渣重熔工艺H13钢的锻材成分、氧化物夹杂的组成分析,研究了电渣重熔工艺H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制问题,并通过Factsage软件对Mg-Al-O系夹杂物的各优势区进行了理论计算。结果表明,保护气氛电渣重熔工艺中氧质量分数较低,仅为0.001 5%,氧化物夹杂主要是MgO·Al_2O_3,1~3μm的小尺寸占比达到了62.5%;普通电渣重熔工艺中氧质量分数较高,达到了0.002 4%,Mg-Al-O系夹杂物以72.5%Al_2O_3+27.5%MgO·Al_2O_3为主,含有4%的5~8μm大尺寸夹杂物,1~3μm小尺寸占比仅为37.8%,尺寸偏大。钢液中镁、氧质量分数的变化对MgO·Al_2O_3的优势区域影响较大,高镁、低氧有利于MgO·Al_2O_3生成,减小H13钢中氧化物夹杂尺寸。但MgO·Al_2O_3会作为大尺寸碳氮化物(Ti,Nb,V)(C,N)异质形核核心,后期对此问题还要做进一步研究。

稀土元素在含残余砷、锡09Cr2AlMoRE钢中的作用

对加稀土前后09Cr2AlMoRE钢取样分析化学成分,制备金相样用SEM-EDS研究了钢中析出物特征,制备透射电镜(TEM)试样通过TEM研究元素的晶界偏聚,并用热力学计算了稀土Ce,La,S和残余元素As反应固定残余元素As的可能性。研究结果表明:在低氧、硫的条件下,稀土镧可以和09Cr2AlMoRE钢中较低含量的砷(130×10-6)作用生成镧砷金属间化合物;铈、镧主要是通过形成稀土砷硫夹杂物固定钢中残余元素砷。另外,在本实验条件下稀土元素(64×10-6)只有很微量的偏聚在晶界,残余元素As不在晶界偏聚。

含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材夹杂物

以EAF电炉—LF精炼炉—VD真空精炼炉—LF精炼炉—CC连铸工艺流程生产含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分别对棒材横纵截面的边缘部位、1/2半径处和中心部位的夹杂物进行了检测,综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布以及形貌和成分。结果表明:含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材中的夹杂物主要有单独硫化锰和核心主要是Al2O3和MgO-Al2O3,外围是MnS或者(Ca、Mn)S的氧硫复合夹杂物;从边缘到中心,夹杂物总数递增,氧硫复合夹杂物比例递减;棒材横截面上夹杂物大部分小于2μm,长宽比小于3;棒材纵截面上夹杂物平均长度为11μm,边缘部位夹杂物平均长度较中心部位短3μm,纺锤状夹杂物的比例占30%。

铌微合金化H13钢中异相形核(Ti,Nb,V)(C,N)相形成机理研究

AISI H13热作模具钢中碳氮化物的析出会对钢的强度、硬度、韧性及耐疲劳等性能产生不利影响。对电渣重熔含铌H13钢锻造棒材中尺寸大于1μm的异相形核析出相的特征进行分析,同时利用热力学软件Thermo-Calc对其形成过程进行合理的解释。棒材中存在的析出相包含3层结构,中心为氧化物核心,主要为氧化铝或镁铝尖晶石,中间层为富Ti-V的碳氮化物相,最外层为富Nb碳氮化物相。2类碳氮化物相成分分布较为集中,富Ti-V相的平均成分为(Ti_(0.477)V_(0.336)Nb_(0.187))C_xN_y,富Nb的平均成分为(Ti_(0.128)V_(0.255)Nb_(0.617))C_xN_y。钢中观察到的析出相的尺寸甚至可以达到10μm以上。Thermo-Calc计算表明,核心镁铝尖晶石及氧化铝在凝固前即已生成,凝固过程中,当固相率达到0.823时,富Ti相依附于氧化物首先析出,随后富V相、富Nb相依次析出。在随后的热处理中,富V相溶解于富Ti相中,形成棒材中观察到的3层(Ti,Nb,V)(C,N)相。

某中碳钢的组织与拉伸性能的关系

首先对某中碳钢进行不同工艺的热处理,获得了不同的原奥氏体晶粒尺寸。利用光学显微镜、扫描电镜及拉伸性能测试等研究了原奥氏体晶粒尺寸及冷速对试验钢铁素体-珠光体组织及拉伸性能的影响,并研究了试验钢的组织与性能之间的关系。结果表明:冷速对试验钢铁素体-珠光体组织的影响远大于原奥氏体晶粒尺寸。随冷却速率增加,先共析铁素体形貌由等轴状向不闭合网状过渡,先共析铁素体含量和尺寸分别由16.3 vol%、16.4μm降低至1.0 vol%、4.1μm,珠光体含量由83.7 vol%逐渐增加至99.0 vol%,珠光体平均片层间距由419 nm逐渐降低至174 nm。不同铁素体-珠光体组织试验钢的拉伸强度与布氏硬度满足线性拟合关系。试验钢抗拉强度测试值与考虑到退化珠光体存在的某数学模型符合较好。因先共析铁素体含量(形貌)、组织细化、珠光体含量及片层间距等因素的共同影响,试验钢断后伸长率与断面收缩率的变化随冷速的变化并不一致。

含铌H13钢中一次碳氮化物生成机理及热稳定性

对含铌0.051%的H13钢铸锭中一次碳氮化物成分特征及在1150℃、1250℃下的热稳定性进行了分析,并利用热力学软件Thermo-Calc对其形成机制进行了合理的解释。研究发现含铌0.051%的H13钢铸锭中存在3类一次碳氮化物,富Nb类、富V类以及富Mo-Cr类相。富Nb相热稳定性高,在1150℃及1250℃下保温6 h仍大量存在。富V相在1150℃下保温6 h仍然存在,而在1250℃下保温6 h即可完全固溶。富Mo-Cr相热稳定性低,无论是在1150℃还是1250℃下,均没有发现。这些相是在凝固过程中由于元素富集而在液相中析出。凝固过程中,富V的碳氮化物相首先析出,之后随着Nb含量的富集,富Nb的碳化物相开始析出,当Nb元素消耗到一定程度而同时V元素进一步富集后,富V的碳化物相再次析出,富Mo-Cr相在凝固末期最后析出。

稀土对H13钢中夹杂物的影响

通过对不同Ce含量的H13钢锻材中夹杂物的解剖,研究了Ce与H13钢中夹杂物的相互作用关系,并结合SEM＋EDS和Factsage热力学软件对于Ce的改质过程和改质机理进行了研究和理论计算。结果表明,未加入稀土时,H13钢锻材中夹杂物以MgAl2O4和MgAl2O4外包覆富Ti相最外层包覆富Nb相的三层复合结构为主;当锻材中稀土含量为0.004%时,锻材中夹杂物的类型主要以Mg-Al-O与CeAlO3的混合共生相和共生相外面包覆富Ti相的双层复合结构为主;当锻材中稀土含量为0.034%时,锻材中夹杂物的类型变为Ce2O3、Ce2O2S和富Ti相富Nb相的混合共生相。Ce先将MgAl2O4改质为CeAlO3,然后改质为Ce2O3或Ce2O2S。MgAl2O4和CeAlO3都能作为富Ti相的异质形核核心,Ce2O3和Ce2O2S对于富Ti相的异质形核具有很好的抑制效果。Ce可以与痕量元素As进行有效的结合,夹杂物存在形式有两种：一种为RE-As-O/S夹杂物;另一种为Ce-As夹杂物在Ce-O或Ce-O-S外表面包裹析出。Factsage对于Ce改质Mg-Al-O系夹杂物的理论计算结果与实验观察结果基本一致。