船用曲轴45^(#)钢锻件的生产实践

船用发动机的重要组成部分就是曲轴,以45^(#)钢作为船用曲轴锻件的原料可以大幅度的降低成本,缓解市场压力。文章介绍了某钢厂通过35 t电炉+LF+VD→4.5 t异形锭模铸→锻造→正火→粗加工生产船用曲轴45^(#)钢锻件的实践情况。冶炼过程废钢使用表面无锈蚀的42CrMo短尺废料,精炼使用SiC粉扩散脱氧,真空后加Ti(按0.03%加入)、喂铝线,软吹25~30min,浇铸前对中注管和汤道砖两次充氩。锻造过程等温至950℃使用快锻机开坯、精锻机快速定型,终锻温度780~830℃。热处理工艺为865~875℃/2h正火,空冷;645~655℃/10h回火。经过检验分析,钢的化学成分控制稳定,钢水纯洁度高,w(P)≤0.008%,w(S)≤0.005%;一般疏松1.0、中心疏松1.0、无锭形偏析和点状偏析;半径1/2处晶粒度为6级;组织为珠光体+铁素体;带状组织1.5级,无魏氏组织,验证了制造工艺的合理性和可行性。

45#钢表面Ni-W/ZnO超疏水复合涂层的制备及性能研究

采用电沉积工艺并结合喷涂法在45#钢表面制备Ni-W/ZnO超疏水复合涂层,表征了复合涂层的微观形貌和主要成分,并对复合涂层的疏水性、机械稳定性及耐蚀性进行测试分析。结果表明:复合涂层表面形成微纳米分级结构,主要成分为Ni、W、Zn、O、C和Si元素,改性ZnO颗粒在复合涂层中呈较均匀分散状态。复合涂层表面水滴接触角达到151.4°,表现出超疏水性能,并且经20次胶带提拉、20次砂粒冲击和20个周期砂纸摩擦后接触角仍然大于150°,能稳定地保持超疏水性能而且具有良好的机械稳定性。复合涂层还表现出优异的耐蚀性,其腐蚀电流密度仅为6.79×10^(-7)A/cm^(2),极化电阻达到3.25×10^(4)Ω·cm_(2),相比于常规Ni-W合金镀层,能为45#钢提供理想的腐蚀防护作用。

高加热速度下温度对45#钢再结晶和晶界特征的影响

目的针对45#钢的再结晶行为受退火工艺的影响较大这一问题,研究了2种加热速度下不同退火温度对45#钢再结晶行为、再结晶形核长大机制以及晶界特征分布的影响规律。方法采用箱式电阻炉模拟罩式退火实验,分别以2℃/s和0.08℃/s的加热速度将试样加热到不同温度(660℃、720℃)并保温30min,利用电子背散射衍射(EBSD)研究退火后45#钢的再结晶行为和晶界特征。结果与0.08℃/s加热速度相比,当加热速度为2℃/s时,试样的晶粒细小,再结晶温度较高。在高加热速度下,随着退火温度的升高,再结晶体积分数增大,一些小角度晶界转变为大角度晶界,促进了再结晶过程。再结晶晶粒通过亚晶合并形核并呈等轴状分布,亚晶粒通过相互吞并的方式生长,导致亚晶粒减少,几何必要位错密度增大。在2种加热速度下,720℃时(Σ9+Σ27)/Σ3的比值大于660℃时的比值,且在720℃下低ΣCSL晶界更高,更有利于45#钢中晶界团簇形成,晶界特征分布更优。结论与慢速加热相比,在高加热速度下退火会提高生产率,改善材料的微观结构,这主要通过晶粒细化来实现。

变形温度对45#精冲钢组织演变的影响

利用热模拟单道次压缩实验研究了45#钢在不同温度变形过程中微观组织的演变规律。通过对变形过程中组织形貌的观察和应力-应变曲线的分析,讨论了变形过程中的相变行为和软化过程。结果显示,实验钢在热变形过程发生铁素体(DIF)和珠光体(DIP)两种形变诱导相变,Ar3温度以上变形时,主要发生形变诱导铁素体相变,伴随少量珠光体生成,并且随着变形温度的降低铁素体增加,珠光体略微降低;Ar3温度以下变形时,形变诱导珠光体逐渐取代铁素体,且随温度的变化趋势相反。低温变形时,形变诱导相变是软化的主要原因,高温变形时主要发生动态再结晶,导致软化,并且动态再结晶的软化作用要比形变诱导相变的好。

45#圆钢顶锻裂纹形成原因及改善

圆钢作为优质碳素结构钢,具有十分广泛的应用市场。张宣科技45#圆钢在生产过程中出现了不同类型的质量缺陷,顶锻合格率偏低。为此,利用化学成分、低倍检验、金相检测等全方位的分析方法,深入查找剖析顶锻裂纹的形成原因。研究发现:气泡和非金属夹杂物造成铸坯裂纹的比例分别为68%和23%,是影响铸坯质量的关键因素。进而对全流程生产工艺进行了优化:转炉工序,将转炉冶炼终点氧含量由347.94 ppm降低至187.22 ppm,减少钢中非金属夹杂物含量;精炼工序,优化LF精炼渣系,改善精炼渣冶金性能;连铸工序,全过程保护浇注、保证氩封效果,防止钢液二次氧化及吸氮,减少冶炼及连铸过程中气体的产生。优化措施实施后,高效促进了钢中气泡和夹杂物上浮,强化脱氧和脱氧产物的排除,减少了钢中硫化物和氧化物夹杂,钢中全氧含量控制在60~65 ppm范围内,且夹杂物粒径≤30μm,热顶锻开裂率由18%逐步降至0.5%,圆钢质量稳定性显著提高。

45#圆管坯棒材穿管裂纹成因及控制措施

某钢管有限公司利用45#圆管坯棒材生产规格为Φ114 mm×4.5 mm的穿管产品,成品车削深度0.2~0.4 mm后,发现存在严重的表面发纹。对缺陷部位取样,通过宏观形貌观察、化学成分、金相分析以及扫描电镜微区分析,以及未加工成品取样塔形分析,认为裂纹缺陷是由于产品局部存在大颗粒夹杂物,经磨削后夹杂物暴露于表面所致。采取提高保护渣性能、将浸入式水口插入深度由100~140 mm调整为110~130 mm等措施,基本消除裂纹缺陷。

机械振动对45#钢力学性能的影响

在凝固初期对45#钢钢液施加机械振动,通过改变振动参数观察对铸锭力学性能的影响。实验结果表明:经过不同振动参数处理后,45#钢铸锭的力学性能得到明显改善。随着振动频率的提高,铸锭的布氏硬度和冲击韧性均呈现递增的趋势;随着振动幅度的提高,铸锭的布氏硬度和冲击韧性均呈现先升高后下降的趋势;随着振动时间的增加,铸锭的布氏硬度和冲击韧性均呈现先升高后下降的趋势。并分析了产生上述结果的机理。

45^(#)钢圆钢心部缺陷分析

针对某尾炉45^(#)钢轧材探伤合格率低的问题,采用带锯床对该批次材料进行锯切加工,在取样过程中带锯发生异常断裂,同时,轧材断口处存在贯穿式的心部缺陷。通过直读光谱分析仪、光学显微镜、布氏硬度计、显微硬度计、扫描电子显微镜及X射线能谱仪等检测手段,对轧材探伤合格率低的原因进行分析。结果表明,圆钢心部存在的贯穿式缩孔缺陷长度为7~10 mm,因缩孔卷渣使氧化渣的硬度超过锯片的强度极限,在锯切过程中导致锯片异常断裂。通过适当调整铸坯尾坯拉速、二冷水强度、适当增加尾炉尾坯切除长度等优化措施,有效提高了铸坯质量,生产效率明显提升。

复合电磁搅拌对45钢连铸圆坯碳偏析的影响

以齿轮用45钢Φ210 mm连铸圆坯为研究对象,通过对比复合电磁搅拌(M+F-EMS)与单独使用结晶器电磁搅拌(M-EMS)对连铸圆坯碳偏析效果的影响,确定复合电磁搅拌参数对连铸圆坯碳偏指数的影响。结果表明:使用复合电磁搅拌比单独使用结晶器电磁搅拌的碳偏指数波动小。最佳复合电磁搅拌参数为M-EMS 2 Hz/200 A;F-EMS 8 Hz/250 A。

45#钢表面激光织构化及其干摩擦特性研究

采用声光调的固体Nd:YAG激光器在45#钢表面进行了织构化处理;采用栓盘摩擦试验机考察了织构化对其摩擦性能的影响;用三维轮廓仪及扫描电镜对摩擦试验前后试样的表面形貌进行了分析.研究结果表明:经过激光织构化的45#钢表面形成了较为规整的微坑型结构.在相同试验条件下与未织构面对比,织构面的摩擦系数均有不同程度减小且表现得更为稳定,并且磨损率也得到一定的降低,这是由于所制备的表面微坑起到了捕获磨屑的作用.对不同织构密度及织构尺寸样品摩擦性能的考察结果表明较大的织构密度及较大孔径更有利于减摩抗磨.

45^#钢微动疲劳特性的研究

微动疲劳发生于两零件的接触表面间 ,紧密接触表面间的微幅滑动是产生微动疲劳的重要因素。微动疲劳导致零部件的强度显著降低 ,是引发意外失效事故的重要原因之一 ,因此研究材料的微动疲劳特性具有重要的理论和工程应用价值。本文研究了 45 #钢在室温下的微动疲劳特性 ,通过采用宏观力学试验与微观结构分析相结合的方法探讨了 45 #钢微动疲劳破坏的机理。通过对试验结果进行分析 ,确定了显著影响微动疲劳特性的重要因素 ,从而加深了对微动疲劳过程的认识 。

苜蓿草粉对45^#钢磨损性能的影响

以苜蓿草粉为磨料在磨料磨损试验机上采用二次正交旋转回归试验法分析了磨料粒度、转速和载荷3个条件因素对45#钢磨损量的影响规律,确定了磨损试验的最佳条件。在该条件下考察了苜蓿草粉对2种不同热处理的45#钢的软磨料磨损行为,用扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行观察。结果表明,影响45#钢磨损性能的3因素由大到小依次为转速、磨料粒度和载荷;亚温淬火比退火的45#钢的耐磨性好;苜蓿草粉磨料对45#钢表面的磨损是软、硬磨料共同作用的结果。退火45#钢的软磨料磨损以多次塑性变形萌发的低周期疲劳剥落为主要磨损机制,淬火45#钢则以显微切削为主要磨损机制。

45#钢表面激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术研究

目的提高45#钢零件的表面硬度和润滑减摩性能。方法在45#钢试样表面进行激光淬火,研究激光功率和扫描速度对淬火表面淬硬层深度和宽度的影响,分析淬硬层不同区域的显微硬度和微观组织。利用二极管泵浦Nd:YAG激光加工机在45#钢光滑试样表面加工出具有一定分布规律的微凹坑织构,采用热压法向其中填入由MoS2、聚酰亚胺和石墨组成的复合固体润滑剂,并与未处理的光滑试样进行摩擦学性能对比。结果将激光织构与淬火技术有效融合,可以使45#钢表面硬度提高至835HV,摩擦系数减小约50%。结论激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术能够提高45#钢零件的表面硬度,减小摩擦系数,具有很好的工程应用前景。

45#碳钢在选煤厂三种不同水质中的腐蚀行为

以河南永城煤矿区某选煤厂的水质为研究对象,采用全浸失重法、电化学测试及X射线衍射方法研究了45#碳钢在选煤厂清水(生活用水)、循环水和矿井水(生产系统补加水)3种水质中的腐蚀行为。结果表明,45#碳钢在3种水质中均有不同程度的腐蚀,且其腐蚀程度排序为:矿井水>循环水>清水;XRD图谱分析结果显示,3种水质中的腐蚀产物均为铁锈,且其主要成分为Fe3O4和FeO(OH),说明整个电化学腐蚀过程阳极主要进行的是铁的溶解过程。

鸟撞45#钢平板动响应试验研究

采用动态数据采集系统,对45#钢平板在不同撞击速度下的鸟撞动响应全过程进行了详细研究,得到了撞击过程中平板上三个点位移和四个点的应变、撞击方向4个支反力等物理量随时间变化历程,同时利用高速摄像系统记录了鸟撞过程中鸟体及平板动态变形的全过程。对重复试验的结果进行比较,二者良好的一致性表明试验结果的可靠性,在此基础上分析了平板动响应及鸟体破碎随撞击速度的变化规律。发现,位移及撞击支反力峰值随撞击速度的提高而线性增大;撞击速度越高,鸟体的流体特性越明显,表明高速撞击数值模拟中鸟体应采用描述流体行为的本构模型。该试验结果对建立合理的鸟体本构模型及验证鸟撞有限元计算方法具有重要意义。

45~#钢表面纳米晶层的高温磨损特性

通过增压喷丸方式使45#钢实现表面纳米化,采用MMU-5G高温材料端面磨损试验机进行45#钢纳米晶层摩擦磨损性能随温度变化的试验,利用TEM表征喷丸后表层的组织,DSC与显微硬度研究纳米层的热稳定性,XPS和SEM表征磨损表面的成分及形貌.结果发现:当温度低于200℃时,喷丸样品表面硬度高,有效减少实际接触面积,耐磨性能优于未喷丸样品;在200～400℃之间时,纳米化样品表层组织结构中存在大量的晶界、位错、空位等缺陷为氧原子与金属原子提供更多的扩散通道,加速疏松的Fe2O3氧化物的形成与脱落,耐磨性能低于未喷丸样品;在400～550℃之间时,喷丸样品由于回复与再结晶,与未喷丸的耐磨性能基本一致.

45#钢表面CoCrW-NiP复合涂层的组织和性能

研究了45#钢表面火焰喷涂和电沉积CoCrW-NiP复合涂层的组织和性能.结果表明:通过先火焰喷涂并熔合CoCrW,然后电沉积NiP,可在45#钢表面获得厚度为300μm的复合涂层.该复合涂层主要由含Co、Cr和W的硬质相组成,硬度高达900HV,从而使45#钢的耐磨和耐蚀性能得到显著提高.

45^#碳钢微动磨损时表面层的微结构特征

研究了45~#碳钢在空气中于室温下微动磨损时表面层的微结构特征,通过光学显微镜和扫描电子显微镜对微动磨损表面及其横断面和磨屑的观察发现,15~#碳钢微动磨损时表面层系由三个特征区组成。讨论了片状氧化物磨屑形成的机理。

45#钢表面激光合金化NiCr-Al2O3涂层的组织及耐磨性能研究

目的提高平模制粒机中平模的耐磨性能。方法采用激光合金化技术在45#钢表面制备不同比例混合的NiCr-Al_2O_3合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪(EDS)分析了合金化层的物相组成和显微组织,用FM-700自动显微硬度仪测量合金化层的硬度变化规律,用屏显式磨损试验机研究测试了合金化层的耐磨性能。结果合金化层主要由马氏体组成,且弥散分布着不同数量的未熔Al_2O_3颗粒,热影响区由马氏体和残余奥氏体组成。激光合金化层的主要物相为奥氏体和马氏体,Al_2O_3含量越多,马氏体相越多,而奥氏体相越少。合金化层的厚度约为0.9 mm,表面硬度大约是基材的2.4倍,表面耐磨性是基材的6倍以上。在一定范围内,合金化层中Al_2O_3颗粒的含量越高,平均显微硬度越大且更加均匀,耐磨性越好。热影响区的硬度变化均匀,起到了很好的过渡作用。磨损机理主要是犁削磨损,Al_2O_3颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用。结论在45#钢表面激光合金化NiCr-Al_2O_3混合涂层可以有效提高基体表面的硬度和耐磨性,Al_2O_3颗粒含量达30%时可以获得高硬度、高耐磨性且均匀的合金化层。

热处理工艺对45#钢抗苜蓿草粉磨损性能的影响

苜蓿草粉对环模系统的磨粒磨损是造成饲料制粒机关键部件失效的主要原因。为提高环模系统关键部件材料的抗磨粒磨损性能，采用不同热处理工艺对45#钢热处理，在磨粒磨损试验机上考察其抗苜蓿草粉的磨损行为，用金相显微镜对试样的金相组织进行分析研究。用扫描电镜对试样摩擦表面的磨损形貌进行观察研究。结果表明：经淬火处理后45#钢的磨损主要表现为显微切削和机械抛光，未见明显的塑性疲劳；当材料的硬度提升至一定值时，通过硬度与韧度的合理配合可获得较好的抗植物磨料磨损性能；相对于常温淬火，45#钢亚温淬火后抗植物磨料磨损性能明显提升。