美标380HBW级别LH高强热处理钢轨关键技术研究

文章介绍了出口墨西哥380HBW级别LH在线热处理钢轨的生产工艺概况,通过对钢轨微合金化成分设计、冶炼工艺高洁净度控制和精准在线热处理工艺调控,成功批量生产LH在线热处理钢轨。钢轨各项性能满足用户技术要求和AREMA标准要求,通过SGS国际检测认证,满足国外重载铁路大轴重货运列车的运行要求,钢轨已出口至墨西哥、澳大利亚、美国等国家。

特大型锻钢件的热处理

特大型锻钢件是能源、冶金、石油化工等行业重型装备的关键基础零部件。其热处理则是其制造工程中难度最大、影响因素最为复杂和风险最高的环节。首次发布的GB/T 42537-2023《特大型锻钢件的热处理规范》规定了特大型锻钢件热处理的技术要求和工艺方法。

船舶用5NiCrMoV钢锻件热处理工艺研究

针对采用电渣重熔+锻造成型方式制造的船舶用5NiCrMoV钢120 mm壁厚锻件,通过600℃、620℃、640℃、660℃的回火热处理温度,研究锻件的力学性能与组织状态的变化规律,确定适用于120 mm壁厚5NiCrMoV钢锻件的热处理工艺。结果表明,120 mm壁厚锻件淬火温度采用875℃±5℃,回火温度采用620℃±5℃,调质后可获得晶粒均匀的回火马氏体与粒状贝氏体组织,表面与心部的各项力学性能可满足标准要求,且低温韧性储备量大,综合使用性能良好。

基于正交实验法的BS960E高强钢的淬火工艺优化

基于正交实验法研究了淬火过程中加热速率、保温温度、保温时间和冷却速率等参数对BS960E贝氏体高强钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,淬火后BS960E钢的组织均为板条马氏体;通过正交实验法设计的淬火工艺获得最小平均晶粒尺寸的最优参数组合为:加热速率50℃/s、保温温度920℃及保温时间2 min;获得最大维氏硬度的最优参数组合为:加热速率50℃/s、保温温度1010℃、保温时间2 min及冷却速度100℃/s。通过增设对照实验组验证了正交实验法的正确性,正交实验设计的试样最小平均晶粒尺寸为6.36μm,马氏体板条群、马氏体板条块和马氏体板条分别为5.2μm、1.24μm和336.3 nm。正交实验设计的试样最大硬度为424.3 HV,马氏体板条群、马氏体板条块和马氏体板条分别为8.5μm、1.65μm和333.5 nm。相比于前者,后者在冷却速率相同(100℃/s)的情况下,由更高的温度(1010℃)降低至室温,产生了更大的过冷度,马氏体相变驱动力增加导致位错密度增加,大角度晶界占比由70.5%提高至83.3%,因此硬度更高。

退火处理对冷轧铝/钛复合板材组织性能的影响

通过扫描电镜、电子背散射衍射、X射线衍射和显微硬度仪等研究了不同退火工艺参数对冷轧铝/钛复合板材微观组织和微观硬度的影响规律,分析了退火温度和保温时间对铝层和钛层金属再结晶行为的影响。结果表明:冷轧态的铝层和钛层微观组织都以沿轧向被严重拉长的变形晶粒为主,并且在厚度方向分布不均匀。随着退火温度的升高和保温时间的延长,扩散层宽度均有一定的增加。在400℃退火时,铝层金属已经发生了再结晶,而钛层金属在500℃退火时才能观察到少量的再结晶晶粒。随着退火温度的进一步升高,两层金属的再结晶比例和晶粒尺寸均显著增大。保温时间延长导致钛层再结晶分数增加,而铝层无明显变化。此外,AlTi、Al_(2)Ti等金属间化合物对复合界面的微观硬度也产生了一定影响。

预应力钢绞线感应加热及其丝间接触模拟研究

预应力钢绞线感应加热是一复杂工艺过程,利用多物理场仿真软件对该过程进行模拟,可为工艺优化提供基础。对于几何方面,由于工艺的连续性,难以确定钢绞线丝间接触情况;对于物理场方面,感应加热是涉及多场的强耦合、强非线性过程。针对以上情况,根据两种丝间接触情况建立了三维钢绞线几何模型,描述了非线性材料参数,建立了相对磁导率关于温度和磁通密度的数值模型,测定了现场温度数据,判断了边丝间是否接触,分析了接触面宽度对加热效果的影响。结果表明:边丝之间是接触的,且现场温度数据与模拟结果较为吻合,验证了模拟的正确性。

卷取温度对150 ksi超高强度焊管卷板组织和性能的影响

为满足深井和超深井油气开发对高强度焊管的需求,采用低碳微合金化成分设计+TMCP工艺,开发了150 ksi钢级焊管专用钢,并研究了卷取温度对卷板组织和性能的影响。结果显示:随着卷取温度升高,卷板马氏体含量呈现下降趋势,材料的强度下降,塑性和韧性随之上升;在卷取温度为550℃条件下,卷板的屈服强度为740 MPa,抗拉强度为1103 MPa,延伸率为17%,达到设计要求,具有良好的强塑性。用其制造Φ50.8 mm×4.0 mm的焊管,管材屈服强度为1078 MPa,抗拉强度为1141 MPa,延伸率为21%,均达到了150 ksi钢级焊管的设计要求。

百米U75V钢轨在线热处理工艺优化

百米U75V钢轨是我国铁路建设的主型钢轨,在线热处理是其主要强韧化手段,纵向(长度方向)性能均匀性差和生产效率低是其热处理生产存在的主要问题。百米U75V钢轨的在线热处理过程分为2个冷却阶段,共包含4个冷却工艺参数:开淬温度(T_(i))、相变阶段冷却速度(V_(s))、相变冷却结束温度(T_(f))以及相变后冷却速度(V_(a))。通过热模拟试验研究了各参数对百米U75V钢轨组织和性能的影响。随着工艺参数的变化,珠光体片层间距(S)在100.7~209.1 nm范围内变化;T_(i)和V_(s)对S具有特别显著影响,T_(f)和V_(a)对S没有显著影响;T_(i)不一致是百米U75V钢轨纵向性能不均匀的主要原因之一。采用“先慢后快”的两段式冷却方案,即在轧后钢轨表面温度冷却至相变终冷温度(约500℃)之前,以接近但不超过珠光体转变临界冷却速率的速度进行冷却,之后提高冷却速度(不超过10℃/s),有利于同时提高生产效率和百米U75V钢轨纵向性能的均匀性。

淬火温度对25Cr3MoA钢脉冲渗氮组织和性能的影响

采用不同温度淬火+600℃回火对25Cr3MoA钢进行渗氮前处理,对不同调质处理后的25Cr3MoA钢进行真空脉冲气体渗氮试验,并研究其组织、表面硬度、渗氮层硬度梯度和脆性等。结果表明:25Cr3MoA钢经不同温度淬火后,其板条状马氏体和残留奥氏体组织随淬火温度的升高逐渐变粗大,粗化温度为950℃;随着淬火温度升高,25Cr3MoA钢渗氮后白亮层厚度增加,渗氮层组织变粗大;淬火温度为900℃时,白亮层厚度为10~15μm,渗氮层晶粒尺寸较小,渗层组织较均匀;25Cr3MoA钢渗氮层深度随着淬火温度的升高而增加,渗氮层组织明显变粗大。综合分析不同温度淬火后的材料渗氮层组织、结构和性能,25Cr3MoA钢渗氮前的淬火温度建议为900℃。

U75V钢轨自然空冷过程的温度及固态相变特性

在线热处理是百米U75V钢轨的主要强韧化手段。热处理过程中会出现由于钢轨纵向(长度方向)不同位置进入热处理机组前所经历的自然空冷时间不同而导致纵向开淬温度不一致的问题。开淬温度是影响百米钢轨纵向性能均匀性的重要因素。研究了U75V钢轨轧后自然空冷过程的温度和固态相变特性。按目前生产流程,钢轨轧制和热处理工艺间的时间间隔应小于238 s。生产时采用对轧后钢轨的后端适当补热以及缩短轧制和热处理的时间间隔等方法来减小钢轨纵向开淬温差,有利于提高百米钢轨纵向性能均匀性。

Cu对含Sn铁素体不锈钢的力学及耐腐蚀性能的影响

以0.30%Sn的430铁素体不锈钢为基础,在实验钢中添加一定量的Cu来研究Cu对实验钢力学性能和耐腐蚀性能的影响。常温拉伸实验和高温拉伸实验结果表明,Cu原子在基体中发挥固溶强化效果而增强不锈钢的抗拉强度,但同时因晶界处生成大量的富Cu相而相应降低不锈钢的塑性。实验钢的耐均匀腐蚀性能随着Cu含量的增加而呈现先提高,后降低的趋势,且在含0.45%Cu的钢中达到最佳的效果。此外,Cu对实验钢的耐晶间腐蚀性能有类似的规律,且在含0.98%Cu的钢中达到最佳的效果。

带钢连退炉均热段电热功率确定

对于冷轧带钢的热处理,一般分为加热段、均热段、冷却段等主要工艺段。对于热处理过程中的均热段,传统的加热均温方式为燃气燃烧加热,但随着国家环保政策日趋严格,冷轧带钢热处理领域中的加热技术向绿色低碳发展的需求更加迫切。因电加热技术较燃气燃烧加热更节能环保,且控制带温精准,更适合高品质带钢的均热需求,故现在冷轧带钢热处理过程中均热处理基本上转变为电加热方式,旨在满足带温的精确控制。传统的均热段电热功率设计过多地依赖于工程类比,缺乏系统的理论分析,致使均热段电热元件设计选型后,出现均热能力不能很好地匹配工程所需。均热能力不足无法达成工艺要求,均热能力过剩则会带来电能使用不经济且伴随着电热元件的投资成本增加。针对上述问题,梳理了电热元件功率选型的经验方法和存在的不足,重点提出按照热平衡原理确定电热功率设计选型方法,并推导出电热元件功率的理论公式,在此基础上,深入分析了均热段电热元件功率输出与相关影响因素之间的关系,旨在为今后均热段的设计精细化、经济化作参考。

高强珠光体钢轨用钢的热处理工艺研究

以一种新型高强珠光体钢轨试验用钢为研究对象,对其冷却过程中组织转变和硬度性能进行分析,并建立该钢种的CCT曲线;在此基础上,利用正交实验设计对该钢种的热处理工艺进行热模拟试验,得出优选的工艺方案,即开始冷却温度730℃、冷速3.5℃/s、终冷温度510℃。该工艺可使该高强钢轨试验用钢热处理后的硬度值达到400 HV以上,并不出现异常组织。

冷成形带钢卷取折痕缺陷产生原因及改善措施

总结分析了冷成形带钢卷取折痕的产生规律和影响因素,通过现场试验确定卷取折痕的主要影响因素为带头卷入状态,采取在卷取前增加三辊矫直设备来改变带钢进入卷取的翘曲状态,达到了有效改善卷取折痕的目的。

基于TMCP对套管钢30MnCr22的静态再结晶研究

基于热机械控制工艺(TMCP),以经济型P110石油套管钢30MnCr22为研究对象,在Gleeble-1500D热模拟实验机上进行了双道次热压缩实验,测得其在不同变形条件下的真应力-真应变曲线,研究了其高温静态再结晶规律。结果表明,30MnCr22钢在热变形过程中随着变形温度的升高、道次间隙时间的延长、变形程度的加大和应变速率的加快,静态再结晶体积分数增加,更容易发生静态再结晶。采用Origin软件对各种变形条件下的真应力-真应变曲线进行了分析,采用线性回归方法建立了30MnCr22钢的静态再结晶动力学模型。结合30MnCr22钢静态再结晶规律,分析了TMCP条件下无缝钢管的再结晶控制策略。

酸洗汽车板涂油缺陷的研究及应用

以酸洗汽车板发生的涂油缺陷问题为研究对象,针对酸洗汽车板整卷单侧溢油、涂油量不稳定、局部漏涂、边部过涂油等问题,采取了调整刀梁间隙、进行速度补偿、增加吹扫装置、更换涂油机高压电源配置等相应措施后,酸洗汽车板涂油缺陷的发生率从12.5%降到0.8%以下,满足了生产需求。

60-50 kg/m U75V热轧异型钢轨跟端热处理工艺研究

对60-50 kg/m U75V热轧异型钢轨跟端锻压区域,进行了不同终冷温度及冷却速度的热处理工艺试验研究,分析了异型钢轨成型段、过渡段及热影响区的拉伸性能、轨顶面硬度、横断面硬度、显微组织、脱碳层。结果表明,异型钢轨成型段和过渡段终冷温度控制在650℃左右,冷却速度控制在1.3~1.7℃/s之间,热影响区终冷温度控制在550℃以下,冷却速度不小于2℃/s,可有效的解决异型钢轨成型段及过渡段硬度偏高、热影响区硬度偏低、软化区宽度超标的问题。

不同热处理条件下U75V重轨钢的组织及断裂韧性研究

以U75V重轨钢为研究对象,采用万能试验机、应变仪、扫描电镜等测定和分析其在线轧态和在线热处理态条件下的微观组织、断口形貌及三点弯曲断裂韧性,揭示其微观组织对断裂韧性的影响规律,为研究珠光体重轨钢热处理工艺提供参考。结果表明:U75V重轨钢热处理态和轧态的表面应变变化规律相似,但热处理态U75V重轨钢从弹性变形到塑性变形比轧态滞后;热处理态和轧态U75V重轨钢的断裂韧性K_(IC)值分别为45.122、42.048 MPa•m^(1/2),热处理态的断裂韧性比轧态高;轧态U75V重轨钢断口为解理断裂,而热处理U75V重轨钢为准解理断裂;轧态和热处理态U75V重轨钢的珠光体片层间距分别为272.2、148.4 nm,热处理态U75V重轨钢的珠光体片层细密,存在显著的珠光体团簇,不利于裂纹的扩展,使得热处理态U75V重轨钢断裂韧性高于轧态。

42CrMo钢动态再结晶的临界条件

采用Gleeble-1500热模拟试验机对挤压态42CrMo钢进行等温热压缩实验,研究了在温度为1123～1348 K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为。流变应力曲线对比分析表明:42CrMo钢在0.01～1 s-1的低应变速率下(除1 s-1和1123 K)发生动态再结晶型软化,在1～10 s-1的高应变速率下(含1 s-1和1123 K)发生动态回复型软化。采用加工硬化率的方法处理流变应力数据,结合lnθ-ε曲线的拐点及2(lnθ)/ε2-ε曲线的零点判据,研究42CrMo钢热塑性变形中动态再结晶发生的临界条件。结果表明:所有压缩试样均发生了动态再结晶;增加应变速率及降低变形温度会抑制动态再结晶的发生。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,建立了临界条件与各热力参数之间的数学关系。验证表明该模型相对误差不超过7.8%。

高强韧冷作模具钢深冷处理性能及组织

对高强韧冷作模具钢SDC55经液氮深冷处理后的组织和性能进行了研究。结果表明,经过深冷之后,SDC55钢的硬度和耐磨性都有很大的提高,并且其冲击韧性不会降低很多。对深冷后的SDC55钢进行了金相研究,运用扫描电镜对深冷后SDC55钢的组织和碳化物析出情况做原位比较研究。利用透射电镜和X射线应力仪分别对深冷后SDC55钢的组织和残留奥氏体进行微观研究。研究表明:深冷处理后SDC55钢的硬度和耐磨性显著提高的主要原因是由于深冷处理促进了残留奥氏体向马氏体转变和细小的ε-碳化物在马氏体上析出。