60Si2Mn钢制弹簧应力松弛行为预测

采用Abaqus针对60Si2Mn钢制弹簧同一应力水平不同温度下的应力松弛结果进行有限元模拟。采用旋转方式建立由弹簧和平板构成的弹簧有限元模型,平板不参与分析。选择切向作用进行接触设置。网格划分结果为:共获得了10 846个C3D8R型弹簧单元,390个R3D4平板单元;应力松弛模拟结果与实验结果吻合较好,随着温度的增加,误差增加;100℃温度下,整个应力松弛过程中模拟结果均以一定松弛速率下降,模拟得到的稳定应力值略低于实验值,误差为3.8%,140℃和180℃下,误差分别为4.9%和16.8%。

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。

抛丸工艺对60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力的影响

采用不同抛丸时间、抛丸电流的抛丸工艺对高速铁路扣件用弹条原材料(60Si2Mn热轧弹簧钢)进行抛丸,弹丸为粒径0.6~0.7 mm的S230铸钢丸,并通过X射线应力测定仪测量60Si2Mn热轧弹簧钢表面残余应力。结果表明:经不同抛丸工艺处理后,热轧弹簧钢表面残余应力均为压应力;在抛丸电流相同抛丸时间减小、抛丸时间相同抛丸电流减小两种情况下,残余应力场特征参数(最大残余应力、最大残余应力对应的深度和残余应力影响深度)和半高宽(层深相同时)均减小,抛丸效果变差;抛丸覆盖率100%、抛丸时间16 s、抛丸电流50 A时,残余应力场特征参数和半高宽最大,抛丸效果最好。

60Si2Mn钢表面激光熔覆铁基涂层的组织及耐磨性研究

目的提高60Si2Mn钢的表面耐磨损性能。方法采用同步送粉方式在60Si2Mn钢表面进行激光熔覆X1、X22种铁基粉末。通过金相显微镜、场发射扫描电镜和X射线衍射仪,观察和分析熔覆层的显微组织、化学元素分布及相组成,采用显微硬度仪、多功能摩擦磨损试验机进行硬度、耐磨损性能测试。结果2种熔覆层均无裂纹、气孔等缺陷,涂层内部存在大量树枝晶、等轴晶和少量沿基材表面生长的平面晶,其中X1熔覆层的顶部区域等轴晶数量较多,组织更细小均匀。2种熔覆层均由相同物相(α-Fe)固溶体组成,未出现明显的其他物相的衍射峰。基体60Si2Mn钢平均硬度约为300HV,X1熔覆层的硬度为950~1000HV,平均硬度为975HV。X2熔覆层的硬度为784~821HV,平均硬度为803HV。经过球-盘磨损试验后,X1、X2熔覆层以及基体的体积磨损率分别为1.32×10^(-4)、1.94×10^(-4)、3.29×10^(-4)mm^(3)/(N·m)。结论2种熔覆层的硬度和耐磨损性能均优于基体,其中X1熔覆层的平均硬度比X2熔覆层的高约21%,其体积磨损率最小,耐磨损性能更好。

60Si2MnA钢弹簧疲劳断裂原因分析

采用直径为4 mm、经油淬和回火的盘条制作的60Si2MnA钢弹簧,在疲劳试验早期断裂。检测了盘条的化学成分和拉伸性能,并对断裂的弹簧进行了断口分析和金相检验。结果表明:盘条的化学成分和拉伸性能均符合要求,但弹簧表面有细微裂纹、机械损伤和脱碳层等缺陷以及马氏体,导致疲劳性能降低从而在疲劳试验时过早断裂。

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.

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弹簧钢热轧盘条研制与开发

介绍60Si2Mn弹簧钢热轧盘条技术要求和生产试制。转炉冶炼过程中,出钢温度不低于1 640℃,终点w(P)≤0.010%,终点w(C)≥0.40%;LF炉精炼时间不低于60 min,白渣保持时间不低于15 min;连铸时,采用结晶器液面自动控制技术和电磁搅拌技术,目标过热度≤40℃,均热段温度(1 060±50)℃,开轧温度(970±30)℃,吐丝温度(850±20)℃。热轧态13 mm 60Si2Mn盘条抗拉强度970～1 040 MPa,断面收缩率25%～28%,中心偏析和一般疏松均不大于0.5级,晶粒度8.5级。试制弹条的疲劳试验达到700万次时未发生断裂,残余变形0.5mm,其余各项指标均合格。

电磁搅拌对弹簧钢60Si_2Mn凝固组织的影响

利用金相观察了电磁搅拌对弹簧钢６０Ｓｉ２Ｍｎ凝固组织的影响情况，并讨论了形成机制． 结果表明：在凝固过程中进行电磁搅拌，引起熔体的强烈流动，使液相区的温度场和溶质含量 趋于均匀；凝固时奥氏体的一次臂生长速度减慢，消除弹簧钢６０Ｓｉ２Ｍｎ一次结晶组织中发达的 柱状树枝晶层；而且随着搅拌功率的加大，弹簧钢一次结晶奥氏体的粒化或非枝晶化（ｎｏｎｄｅｎ一 ｄｒｉｔｅ）程度提高：电磁搅拌使弹簧钢凝固的晶核增多，一次结晶组织得到细化．

60Si2Mn钢半固态初生相形成与演变机制

对等温和降温连续搅拌下60Si2Mn初生凝固组织形成与演变规律进行了实验研究.结果表明:等温和降温两种搅拌工艺可使初生奥氏体组织枝晶形态演变球化.等温温度越高,初生组球化效果越好;采用较长的连续搅拌时间,初生相可得到充分球化;连续降温搅拌到一定固相分数时晶粒尺寸变化较小;采用降温连续搅拌工艺可获得较小的球形晶粒尺寸.电磁搅拌改变了初生晶粒生核或生长的热力学和动力学条件,从而使初生相的界面形态经历了由球形失稳后转变为枝晶,又经过抑制、熔断、重熔、粗化、聚集而转变为近球形的演变过程.抑制和粗化是促使晶粒界面形态发生演变的主要动力学因素.

电磁搅拌的半固态60Si2 Mn钢流变轧制的组织特征

为了研究半固态钢铁材料轧制成形工艺,采用60Si2Mn弹簧钢作为实验材料,对其进行1道次的半固态轧制变形,研究了半固态浆料轧制前、后的组织变化,明确了在轧制变形区中半固态浆料的组织变化特征.研究结果表明:经1道次半固态轧制变形后,半固态浆料的组织得到明显改善,同时半固态浆料中的液、固相产生分离,固相颗粒大多聚集在轧件的中间区域,液相主要流向轧件的边部而导致液相偏析,使轧制产品的边部和中部的组织分布不同;当固相率达到一定值时,固相颗粒才发生塑性变形,被压扁拉长.

60Si2Mn(A)弹簧钢的脱氧工艺

为了提高60Si2Mn(A)弹簧钢的质量,在LF精炼中进行了不同脱氧工艺的脱氧试验。结果表明:采用铝预脱氧、钡合金终脱氧及夹杂物变性脱氧工艺可使弹簧钢的氧含量降低到15×10-6以下,氧化物夹杂中Al2O3的比例小于40%。

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。

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钢盘条断裂原因

某60Si2Mn钢盘条在卷簧过程中发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、夹杂物分析、扫描电镜分析等方法对该盘条的断裂原因进行分析。结果表明:在卷簧前及卷簧初期的拉拔过程中,盘条表面受到了严重的挤压或擦蹭,使组织变形,并形成了隐晶马氏体;在后续的拉拔过程中,盘条内部应力集中处萌生了微裂纹,裂纹不断扩展,最终导致盘条断裂。

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。

60Si2MnA钢弹簧压力试验断裂原因分析

某60Si2MnA钢弹簧在压力试验过程中发生断裂失效,采用断口宏微观分析、扫描电镜及能谱分析、金相分析等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧表面存在较多的酸洗腐蚀坑,在压力试验过程中成为应力集中点,于腐蚀坑底萌生微裂纹,微裂纹不断扩展最终导致弹簧断裂失效。最后根据弹簧断裂原因提出了改进建议。

150t顶底复吹转炉-150t钢包炉生产60Si2Mn(A)弹簧钢的工艺和质量

采用150 t顶底复吹转炉-150 t LF精炼(加铝1．2 kg／t、钡合金1．0 kg／t、Ar气搅拌、喂SiCa线)-165 mm×165 mm方坯连铸机生产60Si2Mn(A)弹簧钢。LF末期钢中氧含量为(15～25)×10-6,残余铝含量0．020％-0．030％。铸坯的低倍组织、二次枝晶间距和电解夹杂物分析结果表明,铸坯的组织致密;钢中大部分夹杂物为尺寸≤20μm的颗粒状SiO2、球形(Mn,Fe)O·SiO2和MnS,说明钡合金的使用,有利于降低钢中氧含量和改变夹杂物的形态。

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。