船用曲轴S34MnV钢的物理基参数本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机对大型船用曲轴S34MnV钢在变形温度950~1150℃,应变速率0.005~5 s-1,压缩变形量为60%的条件下进行热压缩试验,获得了S34MnV钢的真应力-应变曲线。基于位错-应力关系和动态再结晶动力学,建立了两阶段的物理基参数本构模型来预测船用曲轴S34MnV钢的热变形流动应力,预测结果与试验结果对比表明,相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.986和6.374%,反映了建立的本构模型具有较高的预测精度;通过在Prasad和Murty两种失稳判据下建立的热加工图对比以及微观组织观察,建议S34MnV钢最佳热加工窗口为:应变速率0.03~0.562 s^-1,变形温度为995~1150℃,在此工艺参数下S34MnV钢具有良好的热加工性能。

热处理对34MnV钢组织与力学性能的影响

对34MnV钢分别进行850、900、950、1000℃退火再600℃回火,用光学金相显微镜观察热处理前后钢的金相组织,用拉伸试验机、冲击试验机研究力学性能变化。结果表明,34MnV钢分别经过850、900℃退火再600℃回火后,晶粒尺寸细小,强度和韧性都明显增加;而分别经950、1000℃退火再600℃回火后晶粒尺寸增大,强度增加但韧性有所下降。

船用曲柄85～95t S34MnV钢锭的生产实践

曲柄用钢S34-MnV的生产流程为100 t Consteel电弧炉-LF-VD+VC(真空浇注)-铸锭工艺。运用扫描电镜和数值模拟对$34MnV钢锭缺陷部位钢样进行了观察和分析,得出造成曲柄探伤不合的原因为钢锭沉积锥处有大量非金属夹杂物富集。通过精炼前喂2 m/t铝线深脱氧、终脱氧喂Ca-si线,控制钢中夹杂物类型,调整渣系、优化钢锭模结构等优化工艺措施,减轻了钢锭的沉积锥缺陷,使钢锭废品率由原来的21%降低至6%,钢锭尾部氧含量由原来的23×10^(-6)降低至12×10^(-6)。

S34MnV钢的高温压缩变形行为实验

针对大型船用曲轴曲拐所用材料S34Mn V合金钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对其进行高温压缩实验,研究了S34Mn V合金钢在变形温度为950~1250℃、应变速率为0.001~10 s-1和压缩变形量为70%条件下的高温变形行为,得到了其真实应力-应变曲线。分析了变形温度、应变速率对S34Mn V合金钢高温流变行为的影响。结果表明,变形温度和应变速率对流动应力影响显著,流动应力随变形温度升高而下降,随应变速率增大而上升;低的应变速率、高的变形温度,更易于动态再结晶的发生,有利于降低流动应力。

34MnV钢的组织细化研究

采用正火处理细化34MnV钢粗大珠光体组织,分析了正火温度对晶粒大小的影响,从有效晶粒尺寸和珠光体含量两个方面解释了钢的强韧性发生变化的原因。结果表明,34MnV钢经正火细化处理后组织中的珠光体含量减少,获得了晶粒细小、韧性较高的珠光体-铁素体组织。同时正火温度越低,34MnV钢中的晶粒越细小;钢中珠光体含量下降导致强度降低,但晶粒细化和铁素体含量的增加,使得冲击韧性大幅度提高。

S34MnV钢的奥氏体晶粒长大动力学

利用DIL-805AD/T动态膨胀相变仪对S34MnV钢在不同加热温度和保温时间下进行奥氏体化试验,通过晶界腐蚀、光学显微镜观察和截点法测定了奥氏体平均晶粒尺寸,并对S34MnV钢奥氏体晶粒长大规律进行了深入分析。通过对比Beck模型、Hillert模型和Sellars模型,根据实测晶粒尺寸数据拟合并优化了模型参数,建立了S34MnV钢奥氏体晶粒长大的动力学模型。结果表明:兼顾加热温度和保温时间两方面影响因素的Sellars模型的计算结果与实测数据吻合较好,可用于预测S34MnV钢在880~920℃加热温度范围内,保温10~240 min时的奥氏体晶粒长大规律。

S34MnV曲轴锻用钢的夹杂物控制

采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2基含氟精炼渣系,渣中含CaF220%左右,该渣系有较强的吸附夹杂物的能力。真空前钢水中的部分MgO-Al2O3夹杂物已转变成熔点较低的CaO-MgO-Al2O3夹杂物,真空后的夹杂物是完全改性的CaO-MgO-Al2O3夹杂物。真空前→真空后→铸坯过程中,夹杂物数量逐渐减少。铸坯中的夹杂物是完全改性后的CaO-MgO-Al2O3夹杂物,该夹杂物对曲轴锻用钢力学性能的危害很小。