高碳合金钢冶炼恒稳定生产工艺技术研究与应用

针对高碳合金钢炼钢工艺不稳定的问题,采用跟踪排查、定点监测、规范操作、控制物料成分、优化炼钢工艺等手段系统研究了不同流程中钢水成分、温度和周期的变化规律,确定了影响高碳合金钢加工性能和产品质量波动的关键工艺参数,建立了以高拉碳、强脱氧、均搅拌、精操作为工艺特色的钢-渣-气-料恒通量技术体系,提出了LD→LF→VD→CC炼钢全流程、多维度、跨界面的控制策略。

高碳合金材料中Ti、V的作用机理分析

本文通过在高碳合金材料中加入适量的V、Ti 2种元素,使用对比法,和未加元素的对照组进行比较观察,研究2种元素对高碳合金材料的作用机理。结果表明,V、Ti元素的加入能够增加高碳合金材料的力学性能,是一种比较有效的强化合金材料的方法。原因是V、Ti的加入减小了高碳合金材料内部的珠光体片层距离,有效地细化了晶粒,同时在铁素体晶界中和珠光体片层中析出大量的复合碳氮化物,对高碳合金材料有析出强化作用;V、Ti元素将贝氏体相变温度区和珠光体相变温度区分离开来,降低珠光体的相变温度,提高了材料强度。

镧对高碳合金工具钢的高温抗氧化行为的影响

在热分析仪上采用增重法对未添加稀土与添加了0.004%稀土镧的高碳合金工具钢进行高温氧化实验。利用扫描电镜、X射线衍射对样品表面氧化膜进行分析。结果表明：在1000、1100℃时,恒温氧化动力学均符合抛物线规律,氧化膜具有保护性,添加稀土镧的高碳合金工具钢的氧化激活能提高了,氧化速率常数降低了。此时稀土镧的加入细化了氧化膜的晶粒,增强了氧化膜与基体的粘附性,使氧化膜不易脱落。在1200℃时,氧化增重曲线近似于直线,含有稀土镧的高碳合金工具钢的氧化速率更快,不利于提高合金工具钢的抗氧化性,氧化膜的保护作用也丧失。稀土镧的添加不会改变实验钢氧化膜的物相组成。

稀土La对高碳合金工具钢高温氧化性的影响

研究了添加稀土La对高碳合金工具钢高温氧化性的影响。通过热分析仪及增重法分析未添加和添加稀土La的高碳合金工具钢的高温氧化行为,并利用扫描电镜观察氧化膜形貌;通过观察氧化层断面形貌分析氧化层结构及分层情况。结果表明,未添加和添加La的高碳合金工具钢在900、1 000、1 100、1 200℃下的恒温氧化动力学曲线均符合抛物线规律,二者的氧化膜均具有保护性。添加稀土La的高碳合金工具钢的氧化反应激活能比未添加稀土La的合金工具钢提高了23%,其氧化速率常数也更低。添加稀土La的高碳合金工具钢的氧化膜粘附性更强,氧化层更坚固。加入稀土La细化了高碳合金工具钢表面氧化膜晶粒,减小了氧化膜晶粒间空隙,使氧化膜不易脱落。

高碳合金半钢辊环端面裂纹及夹渣缺陷的形成与防止

高碳合金半钢辊环广泛应用于型钢及轨梁轧机的万能机架,生产中出现的端面裂纹、夹渣缺陷是造成辊环报废的主要原因。通过对辊环结合层、硬度、金相及生产过程等进行分析,得出造成端面裂纹、夹渣的主要原因是:辊环芯部钢水渗透入外层钢水与端盖之间的缝隙,两种钢水混熔加之浇注料高温强度低造成粘料,芯部收缩受阻产生裂纹、夹渣。

高碳合金钢细长轴磨削时表面烧伤的工艺研究

针对高碳合金钢细长轴在初始加工时,工件经常出现点线型分布的蓝色斑痕和细微裂纹。在研究的基础上改进了高碳合金钢细长轴的磨削工艺,克服了表面烧伤现象。

高碳合金钢精密细长轴的磨削工艺

介绍了高碳合金钢细长轴的磨削工艺的改进,克服了长轴磨削变形、表面烧伤等现象。

高碳合金钢75Cr1高温变形后相和组织的转变

通过Gleeble-3800热模拟机将高碳合金钢75Cr1(/%:0.75C,0.27Si,0.85Mn,0.010P,0.003S,0.60Cr)在1090℃以15 s^(-1)进行第1道次25%压缩变形,以20℃/s冷却至880℃,20 s^(-1)进行第2道次25%压缩变形,再分别以0.05~45℃/s不同冷速冷却至室温,得出连续冷却转变(CCT)曲线和冷却速率对该钢相和组织的影响。结果表明,相变临界Ac_1和Ac_3分别为730℃和773℃;冷速低于1℃/s时钢的组织主要为先共析铁素体和细小珠光体,冷速在1~10℃/s时钢的组织为珠光体和贝氏体,冷速高于10℃/s时组织中会出现马氏体,马氏体会随着冷速的增加逐渐增多,当冷速大于18℃/s时,钢的组织以马氏体为主,含有极少量的贝氏体。

铜铁试剂分离-二安替比啉光度法测定高碳合金钢中痕量钛

二安替比啉甲烷光度法测定钛,其灵敏度、选择性和稳定性均较好,是目前较广泛应用于低碳、中碳合金钢中钛的测定。但是不能用于高碳合金钢中痕量钛(<0.005%)的测定,作者针对高碳合金钢中痕量钛的测定作了研究。经过反复试验。

难溶高碳合金钢消解方法的探讨

采用盐酸和硝酸并利用微波消解法完全消解难溶高碳合金钢,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定其中的主要合金元素含量。试验对消解方法、消解试剂的选择及用量、水用量对高硅样品消解的影响、微波消解程序等进行了探讨。最终确立了最佳消解条件为:称取0.2g样品,依次加入10.0mL水、5.0mL盐酸、5.0mL硝酸,在目标温度达到180℃条件下进行微波消解处理。而对于硅质量分数在1.0%以上的高硅难溶高碳合金钢样品,应适当增加水用量。按照实验方法处理多个难溶高碳合金钢样品,并采用ICP-AES测定其中的主要合金元素Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V,结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.23%~4.7%;按照实验方法处理4个难溶高碳合金钢标准样品,并使用ICP-AES测定Si、Mn、Ni、Cr、Mo、V,测定结果与认定值相吻合。

高碳合金钢轨道焊接技术研究

通过对高碳合金钢轨道的结构特点、焊接性、焊接变形等进行分析研究,确定了产生变形和缺陷的原因。采取了针对性的措施,通过设置变形控制工装、预设反变形、合理的焊接工艺等技术措施,保证了轨道焊接完成后焊缝的致密性和轨道变形量控制在合理的范围内。本工艺措施在某核电项目去污检修车间行车轨道焊接上的应用,焊缝质量完全满足设计要求,确保了行车轨道的焊接质量。证明了此焊接工艺措施的可行性和合理性。

高碳合金钢中未饱和碳的过冷奥氏体的转变

研究了高碳合金钢A(SAE 52100,1.02%C、0.21%Si、0.35%Mn、1.44%Cr、0.20%Ni,质量分数)的相变,并与另一种钢B(0.53%C、0.27%Si、0.35%Mn、0.66%Cr,质量分数)进行了比较。结果表明,两种钢过冷奥氏体中的碳和铬的含量均随着奥氏体化温度的升高而提高。当加热温度为工业中常用的840℃时,A钢奥氏体中的含碳量远低于相图中表明的数值,仅达到中碳钢的水平。这可能是由于奥氏体中碳和铬的不均匀分布所致。业已证明,用萃取法测定的A钢奥氏体中的含碳量只是奥氏体中的平均含碳量,不能准确反映奥氏体中不同区域的含碳量。因此,碳和合金元素含量相同时,由于A钢奥氏体中碳的不均匀分布改变了TTT图的性质,从而使其比B钢奥氏体更容易发生转变。当采用通常的淬火和低温回火工艺时,与TTT图相比的这些改变促进了在奥氏体的高碳区形成含有先共析渗碳体(Fe3C)的珠光体,而在其低碳区形成含有先析铁素体(α-Fe)的贝氏体。这就是高碳合金钢具有优良综合力学性能的原因。

稀土合金化高碳耐磨钢连续冷却转变曲线的建立及组织转变

采用金相显微镜、场发射扫描电镜和淬火膨胀仪研究稀土合金化高碳耐磨钢不同冷却速度条件下的转变组织、相变临界点和不同冷却速度下过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明:相变临界点为Ac_(1)为742.6℃,Ac_(3)为816.5℃,Ms为307.0℃。当冷却速度小于0.4℃/s时,显微组织为少量铁素体+珠光体;当冷却速度为0.4℃/s时,显微组织为单相伪共析珠光体;当冷却速度大于0.5℃/s时,显微组织逐渐向马氏体转变;冷却速度高于4℃/s时,钢中仅有马氏体+残余奥氏体组织。

相平衡热力学方法在超细碳化物高碳合金钢合金设计中的应用

多元合金高碳钢成分设计合适时,钢中存在多类型碳化物(M_3C、M_(23)C_6、M_7C_3、M_6C和MC)在常规的锻轧加工和退火工艺条件下,碳化物具有超细化特征根据Cr-W-Mo-V高碳合金钢的碳化物在退火温度下的变化规律,应用Fe-Cr-W-Mo-V-Si-Mn-C系相平衡热力学计算,给出各温度下的钢中相结构、相成分和相变规律;并根据不同奥氏体化温度下的基体成分,推导合适的热处理工艺,并预测淬火硬度和回火硬度;借助在电子、原子层次上计算马氏体基体的原子间平均结合能,推断屈服强度和韧性指标按照技术指标对机械性能的要求,对合金元素不同含量的钢的全部计算结果进行比较,最终确定钢的合适的化学成分用上述方法研制了系列多类型超细碳化物中合金高碳钢和高合金高碳钢,实践结果表明,理论设计计算与少量的生产性实验结合可以达到预期的目的。

固溶温度对高碳因瓦合金显微组织的影响

对直径为10 mm及含0.60%C、36.10%Ni、2.71%Mo和1.20%V(质量分数)的因瓦合金试样分别在1100℃、1150℃、1200℃、1250℃保温1 h固溶处理随后水冷。采用Thermo-calc热力学仿真软件计算了合金的平衡相图。采用金相显微镜和扫描电子显微镜检测了合金的显微组织。采用差示扫描量热仪测定了合金的液相线温度。采用万能拉伸机对合金进行了拉伸试验。结果表明:合金在浇注后的凝固过程中形成的液析碳化物固溶处理时不易溶解,拉伸变形时应力易集中于此,导致热轧盘圆的力学性能降低;1250℃固溶处理的合金仍含有大量粗大的链状Mo、V碳化物;生产中应尽量降低因瓦合金的含碳量和浇注温度。

高碳CrMoV合金抗磨铸铁的实验研究

实验研究了一种高碳 Cr Mo V合金抗磨铸铁 ,探讨了热处理工艺和变质处理对其组织及性能的影响。结果表明 ,该材料具有较高的硬度和良好的冲击韧性 ,耐磨性优于Km TBCr15Mo3合金抗磨铸铁。

鞍钢9SiCr高碳高合金过共析钢生产实践

对鞍钢高碳合金工具钢的生产实践进行介绍,针对高碳过共析钢强度高,脆性大,铸坯易开裂等问题,绘制了热塑性曲线,制定了合理的冶炼和轧制工艺参数。对开发的高碳合金工具钢铸坯进行了低倍检验和偏析评价,对钢板进行了化学成分、显微组织、力学性能及热处理性能评价。结果表明,各技术指标完全满足相应国家标准要求,热处理后HRC硬度可达62以上,满足客户要求。

75Cr1高碳合金钢的热变形行为

采用Gleeble 3800热模拟试验机研究在变形条件为800~1100℃,1~30 s-1下的高碳合金钢75Cr1的热变形行为。结果表明,应变速率越快,温度越低,材料所受的应变抗力越高;采用线性回归法,计算试验钢75Cr1的热变形激活能为Qd=264 k J/mol;根据存储能演化规律,找出了热变形过程中75Cr1钢的临界应变点和XD的表达式。

稀土元素对高碳合金钢显微组织与耐磨性的影晌

在焊接材料中加入了不同质量分数的稀土元素，通过焊接方式添加到高碳合金钢中，并取得重熔金属试样。采用X射线衍射仪分析其相组成，采用金相显微镜观察试样显微组织；采用洛氏硬度计测试试样宏观硬度，采用砂带式摩擦磨损试验机检测试样耐磨性；采用场发射扫描电子显微镜分析试样磨损表面。研究表明，焊接金属的组织由黑色针状马氏体、白色网状高合金马氏体及残余奥氏体组成。随着稀土元素在焊材中质量分数的增加，高合金马氏体在焊接金属中的含量随之增加，焊接金属的硬度和耐磨性相应提高；当稀土元素载体质量分数为3．44％时，焊接金属性能最优。稀土元素能够细化合金钢的晶粒，有效提高基体组织的强硬性，其在合金钢中催化形成的马氏体可以有效提高材料焊接部位的耐磨性。

高温均质化对高碳Cr合金钢锭组织和元素分布的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪分析了含铬合金钢锭铸态及均质化后的显微组织和元素偏析规律,旨在确定钢锭的高温均质化工艺。研究结果表明,经过1160℃、1210℃和1260℃分别进行6h和12h的均质化处理后,含铬合金钢锭的元素偏析得到不同程度的改善,1260℃保温12h的均质化处理效果最为理想,而1210℃保温6h的均质化最为经济实用。