60Si2Mn弹簧钢盘条拉拔裂纹原因分析

针对60Si2Mn弹簧钢盘条在拉拔、淬火后出现的表面裂纹,通过对缺陷钢丝进行取样分析,确认为连铸坯缺陷导致,进而检查铸坯发现铸坯存在角部裂纹与之相对应。对铸坯角裂产生的原因进行分析,并提出了有效的控制措施,最终消除了铸坯角部裂纹缺陷。

粗规格60Si2Mn弹簧钢丝的预冷淬火

为了降低水淬开裂倾向,采用钢丝感应淬火-回火生产线对ϕ6.8 mm的60Si2Mn弹簧钢丝进行了910℃保温3 s,随后通过控制其线速度冷却至不同温度后水淬和520℃回火。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度计研究了淬火、回火后钢丝的显微组织、硬度和拉伸性能。结果表明:线速度为5 m/min时,钢丝的冷却时间为40.0 s,淬火、回火后其显微组织为珠光体、铁素体和少量回火托氏体;线速度为15~20 m/min时,冷却时间为13.3~10.0 s,淬火、回火后钢丝的显微组织为回火托氏体和少量残留奥氏体;随着线速度的降低,钢丝的冷却时间延长,淬火温度降低,抗拉强度从1 715 MPa降至1 318 MPa,硬度从526~532 HV0.1降至364~425 HV0.1。

汽车用优质60Si2Mn弹簧钢控轧控冷工艺研究

利用Gleeble1500热模拟试验机测定了60Si2Mn弹簧钢的CCT曲线,研究了终轧温度、冷却速度对该钢种显微组织、珠光体量、珠光体片层间距、平均晶粒尺寸以及力学性能的影响.结果表明,60Si2Mn棒材生产的最优终轧温度为830～850℃,冷却速度应控制在4～5℃/s.

60Si2Mn弹簧钢复合优化处理工艺研究

对60Si2Mn弹簧钢进行了优化余热淬火:920℃加热奥氏体化,保温20min,随后冷至860℃出炉进行油淬,400℃回火1.5h,空冷。再对60Si2Mn弹簧钢进行了强力喷丸及低温时效处理。结果表明,60Si2Mn弹簧钢经此复合优化处理工艺后残余压应力松弛平缓,其屈强比和疲劳强度显著提高,综合力学性能也得到明显改善,完全能满足汽车板弹簧使用要求。

60Si2Mn弹簧钢中TiN的析出行为分析

以60Si2Mn弹簧钢为对象,分析了其中TiN的析出行为。结果表明,60Si2Mn弹簧钢中固相线和液相线温度分别为1639 K和1740 K。TiN的析出主要发生在固相区,此区域有N和Ti元素的富集。

电磁搅拌对60Si2Mn弹簧钢溶质场的影响

在电磁搅拌条件下制备了60Si2Mn弹簧钢铸锭,测定了常规条件下和电磁搅拌条件下60Si2Mn弹簧钢铸锭成分的分布情况。结果表明,电磁搅拌可以改变60Si2Mn弹簧钢铸锭的成分分布,可以使成分分布更加均匀,并使铸锭组织得到细化。

电磁搅拌对60Si2Mn弹簧钢凝固条件影响的研究

利用自制设备制备了60Si2Mn弹簧钢半固态试样,研究了电磁搅拌条件下60Si2Mn弹簧钢铸锭成分和组织层的变化。结果表明,电磁搅拌可以使60Si2Mn弹簧钢铸锭成分更加均匀,并可以减小或消除铸锭中发达的枝晶,电磁搅拌改善了60Si2Mn弹簧钢的凝固条件,增加了凝固过程中的形核率,使铸锭中的等轴晶得到细化。

60Si2Mn弹簧钢150 mm×150 mm铸坯缺陷分析与工艺优化

针对60Si2Mn弹簧钢(/%:0.56~0.64C,1.50~2.00Si,0.70~1.00Mn,≤0.025P,≤0.020S)的150 mm×150 mm连铸坯角部存在横向表面裂纹缺陷问题,通过采用金相显微镜和扫描电镜对铸坯角部横向表面裂纹缺陷进行分析及试验比对。结果表明:结晶器铜管锥度过大、拉坯阻力大、保护渣润滑效果差以及二次冷却不均匀导致角部产生横向表面裂纹。通过将结晶器铜管锥度从2.2 mm降到1.6 mm、保护渣熔化温度从1182℃降到1072℃、粘度从0.76 Pa·s降到0.52 Pa·s以及二次冷却比水量从0.45L/kg降到0.32L/kg等措施,降低铸坯在铜管内拉坯阻力,改善结晶器冷却传热和二冷段喷淋冷却效果,提高铸坯冷却均匀性,使得铸坯缺陷得到有效控制,铸坯表面探伤合格率从35%提高到92%。

60Si2Mn弹簧钢的热变形抗力及其数学模型

利用Gleeble-3500型热模拟试验机测定了60 Si2Mn弹簧钢在不同条件下热变形时的真应力-真应变曲线,讨论了其热变形抗力与变形温度、应变速率及真应变之间的关系,并利用SPSS软件建立了数学模型。结果表明:其它条件一定时,试样的热变形抗力均随温度的升高而降低,随着应变速率的增大而增大,在应变速率为30 s^(-1)时由于孪生变形使得曲线上出现锯齿形;试样的热变形抗力随着真应变的增加而增大,在真应变小于0.1时,热变形抗力随应变的增大迅速增大,此后,热变形抗力增大的幅度降低,曲线比较平缓;建立的数学模型模拟值与实测值拟合良好。

淬火分配工艺对60Si2Mn弹簧钢显微组织和力学性能的影响

对60Si2Mn弹簧钢进行了不同淬火温度(140,160,180℃)的淬火分配(Q&P)处理,研究Q&P处理后该钢的显微组织和力学性能,并与传统淬火+回火(Q&T)工艺处理后的进行对比。结果表明:经Q&P处理后,60Si2Mn弹簧钢的显微组织均为残余奥氏体和马氏体,残余奥氏体的体积分数均大于12%,而经Q&T处理后的显微组织主要为回火屈氏体/回火索氏体;随着淬火温度的升高,Q&P处理后该钢的强度、硬度降低,断后伸长率、冲击功、强塑积增大,并且均明显高于Q&T处理后的;在变形过程中残余奥氏体相变诱导塑性效应导致Q&P处理后弹簧钢的综合性能优于Q&T处理后的。

硼对60Si2Mn弹簧钢连续冷却相变行为的影响

以国产的60Si2Mn含硼弹簧钢为研究对象,利用Gleeble 1500热模拟实验机和高温共聚焦显微镜,进行临界相变温度和动态CCT曲线的测试,并进行不同冷却速率下弹簧钢在连续冷却过程中先共析铁素体生长过程的原位观察。结果表明,含硼26 ppm与不含硼弹簧钢发生完全马氏体转变的临界冷却速率分别为10℃/s和13℃/s。硼元素的加入,使临界冷却速率降低,提高了过冷奥氏体的稳定性,抑制了晶界处先共析铁素体的析出,阻碍了奥氏体的共析分解转变。另外,随着冷却速率的增大,晶界处的先共析铁素体明显减少。

精炼渣对60Si2Mn弹簧钢中氧含量及夹杂物的影响

利用热力学软件FactSage 7.0计算1873K下四元渣系CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与60Si2Mn弹簧钢平衡时的等氧线,通过渣-钢高温平衡试验,测定了不同精炼渣方案下钢中溶解氧和全氧含量,并对钢中非金属夹杂物的形貌、数量和尺寸分布进行表征。结果表明,1873K温度下,w(MgO)=6%且w(CaO)/w(Al_2O_3)=1时,钢液中溶解[O]及T[O]含量随着渣中w(SiO_2)的增大而增加,而当w(SiO_2)=30%时,随着w(CaO)/w(Al_2O_3)的增加,钢液中溶解[O]及T[O]含量分别呈降低和升高的趋势,这与钢液中SiO_2的活度有关;不同精炼渣方案得到的钢中,尺寸小于10μm的夹杂物所占比例超过87%,尺寸小于4μm的夹杂物所占比例超过50%,且单位面积夹杂物的数量与钢中T[O]含量的变化趋势一致。与试验结果对比可知,利用热力学软件FactSage 7.0计算钢中溶解氧含量是可行的。

60Si2Mn弹簧钢半固态浆料的制备研究

研究了 6 0 Si2 Mn弹簧钢半固态浆料的制备规律 ,结果表明 :在本实验条件下 ,当搅拌时间为 2 min时 ,可以获得尺寸大小为 10 0～ 30 0μm、固相率为 4 0 %～ 5 0 %的球状初生奥氏体的半固态浆料 ,这样的半固态浆料便于从搅拌室底孔中放出 ;电磁搅拌使 6 0 Si2 Mn弹簧钢熔体获得均匀的温度场和溶质场 ,抑制了发达的初生奥氏体枝晶的形成 ,为球状晶的获得奠定了基础 ;电磁搅拌引起蔷薇状初生奥氏体枝晶出现强烈的温度起伏和枝晶臂根部熔断是获得球状晶粒最重要的原因。

60Si2Mn弹簧钢高温塑性研究

利用Gleeble-3800热模拟机对60Si2Mn弹簧钢的高温塑性进行了研究,并采用扫描电镜观察了断口形貌,分析了不同区域的断裂机理。结果表明:60Si2Mn钢在高温脆性区(1 350~1 284℃),呈现出熔融断口;低温脆性区(904~600℃),表现为典型的解理断口;在单一的奥氏体区(1 283~905℃),可获得良好塑性,表现为典型的韧窝断口。

热轧及冷却工艺对60Si2Mn弹簧钢带状组织的影响

为探究热轧60Si2Mn弹簧钢带状组织的形成原因,利用金相显微镜和扫描电镜分别研究了总压缩比、终轧温度和冷却速度对60Si2Mn弹簧钢带状组织的影响。结果表明:当总压缩比从15增加到22.5,带状组织宽度从423.1μm减小到183.7μm;与轧后缓冷的带宽495.9μm相比,轧后空冷的带宽减小为187.8μm;热轧总压缩比和轧后冷却速度是影响带状组织的主要原因,终轧温度对带状组织影响较弱;热轧采用大压下快速冷却可促进元素分布均匀化,有效减弱枝晶偏析,改善带状组织。

60Si2Mn弹簧钢半固态坯料制备的实验研究

利用自制的高熔点半固态坯料装置制备了具有触变特性的60Si2Mn钢半固态坯料,并通过观察淬火金相,分析了搅拌工艺参数、稀土元素及冷却速度对半固态组织的影响.结果表明:搅拌功率与搅拌频率对初生相凝固形态影响显著;在一定搅拌频率范围内,随搅拌功率增大,初生奥氏体组织得到了充分细化和均匀球化;稀土元素的加入增大了形核率并抑制了晶粒长大,进而影响半固态晶粒形态;加大降温搅拌冷却速度有助于晶粒的细化.

PMO作用对60Si2Mn弹簧钢凝固组织的影响

针对中天钢铁在60Si2Mn弹簧钢生产过程中出现的连铸坯凝固组织发达、中心缩孔等级偏高、铸坯初生相非对称性生长等问题开展技术攻关,选用上海大学先进凝固技术中心(CAST)研发的脉冲磁致振荡(简称PMO)凝固均质化技术,对该钢种的连续浇注过程进行干预。结果表明:施加PMO后,60Si2Mn弹簧钢连铸坯柱状枝晶呈对称生长且二次枝晶臂间距减小,内弧侧距离铸坯表面43 mm处发生柱状晶向等轴晶(CET)的转变,中心凝固组织明显细化并球化,中心缩孔基本消除,铸坯凝固组织结构明显优化。

电磁搅拌法制备60Si2Mn弹簧钢半固态组织研究

为了研究电磁搅拌对高熔点合金组织的影响,在不同工艺条件下对60Si2Mn钢进行电磁搅拌。试验结果表明,电磁搅拌可以有效改变高温合金的组织状态,通过实施电磁搅拌可以使60Si2Mn钢组织中发达的树枝晶转变为等轴晶。电磁搅拌的功率、终止搅拌的温度、搅拌时间的长短和搅拌器频率对搅拌效果均有影响。

60Si2Mn弹簧钢表面脱碳的研究

研究加热条件、冷却速度对60Si2Mn弹簧钢线材表面脱碳的影响。结果表明,弹簧钢轧前加热和轧后冷却过程均会导致表面脱碳。降低加热温度和炉内残氧量、缩短在炉时间、提高轧后两相区冷却速度可明显降低钢的表面脱碳。

60Si2Mn弹簧钢力学性能不合格原因分析

采用宏观及微观断口分析、金相检验、化学成分分析等方法,对60Si2Mn圆钢材料力学性能检测不合格的原因进行了分析。结果表明:由于材料内部的氢未完全扩散出去,且材料内部存在偏析缺陷,氢原子在偏析区聚集,在材料内部产生氢致裂纹是造成力学性能不合格的主要原因。