稀土Ce对BT700L钢中TiN夹杂物形成的热力学分析

汽车大梁钢主要用作重卡汽车底盘上的纵梁、衬梁、横梁等结构件,钢的综合性能对整车的行驶安全和使用寿命至关重要。大尺寸的TiN夹杂物严重危害BT700L钢的加工和使用性能,而稀土能够改善钢中夹杂物数量、形态,提高钢的低温冲击、耐腐蚀性能等。文章基于工业试验和热力学计算,研究了稀土Ce对BT700L钢中TiN夹杂物形成的影响。研究结果表明,不加Ce的BT700L钢中形成的主要是纯TiN夹杂物和复合Al-O+TiN夹杂物,而加Ce后BT700L钢中形成的主要是纯TiN夹杂物和复合Ce-Al-O(-S-Ca)+TiN夹杂物。热力学计算结果表明BT700L钢中随Ce含量增加,TiN夹杂物的析出温度会降低,从而抑制了TiN夹杂物的析出。可采取降低钢中氮和钛含量、增大凝固速率等方式降低TiN夹杂物的尺寸。

700L高强钢生产工艺及性能研究

通过采用合适的化学成分、控制轧制和冷却工艺,可以将700L钢直接热轧成双相钢钢板。通过实验控制钢板的待温厚度、终轧温度、终冷温度以及回火温度,即将热轧钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围,然后快速冷却,从而控制最终形变温度及冷却速度,该方法可获得铁素体和M-A岛双相组织。结果表明,回火后,700L高强钢板平均屈服强度为704 MPa,平均抗拉强度为805 MPa,延伸率和冲击功也有所改善,性能合格率达到100%。

AG700L动态再结晶热变形本构方程的测算

利用Gleeble-3800热模拟试验机对AG700L试样进行单道次压缩变形试验,记录材料在不同变形温度(900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃)、不同的应变速率(0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)、1 s^(-1)、5 s^(-1))压缩变形70%时的真应力应变曲线。试验完成后对各工艺下的真应力应变曲线进行整理,同时结合奥氏体晶粒结果进行综合分析,摸清了变形温度、应变速率对汽车大梁钢AG700L的动态再结晶的影响规律,通过数据处理计算得到AG700L钢动态再结晶激活能为354.3646 kJ/mol,并建立了动态再结晶热变形本构方程。

钛对铌-钛微合金化700L大梁钢组织和性能的影响

对不同钛含量的700L汽车大梁钢母材及熔化极性气体保护焊(MAG)焊接后试样的显微组织、力学性能进行对比研究。结果表明:钛含量为0.11%时,试验钢显微组织中铁素体晶粒为3~5μm,还有少量的变形带,屈服强度为678 MPa,抗拉强度为760 MPa,伸长率为17.0%;钛含量为0.07%时,显微组织中铁素体晶粒为4~8μm,还有少量的珠光体颗粒,屈服强度为658 MPa,抗拉强度为734 MPa,伸长率为24.0%;MAG焊接后,两种试验钢的强度升高10 MPa左右,但伸长率分别降低1.0、3.0个百分点,背弯180°(d=2a)性能合格;随着钛含量的增加,试验钢的热影响区显微组织得到细化,低碳马氏体含量有所增多。

热处理工艺对700L钢冲击韧性的影响

采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了不同热处理工艺对700L汽车大梁钢冲击性能的影响。结果表明:低温退火处理对700L钢的冲击性能影响明显。在低于400℃退火时,钢板组织变化不明显,但冲击性能相较原板有所提高,在高于550℃退火时,钢板组织发生细微变化,冲击性能有所恶化。其中在200℃退火后,抗拉强度降低了约2.6 MPa,但-40℃冲击吸收功提高了28 J,伸长率提高了1.28%。奥氏体化热处理对700L钢的冲击性能有明显影响。原板经奥氏体化不同冷却工艺热处理之后,空冷后的钢板拥有最佳的冲击性能,其-40℃冲击吸收功相较原板提高了约202 J,组织主要由铁素体与少量的贝氏体与M/A岛组成,透射电镜表征表明,铁素体区几乎没有位错,而位错主要集中在少量的贝氏体与M/A岛中,这可能是空冷后钢板冲击韧性最好的一个原因。

700L钢制挂车车架大梁开裂原因及改善措施

某企业700L钢制挂车车架大梁产品在较低服役寿命下出现开裂现象,对开裂大梁的断口形貌、化学成分、显微组织、力学性能、疲劳性能、服役性能等进行检验,并与未开裂大梁进行对比,分析大梁开裂的原因,并提出了相应的改进措施。结果表明:开裂700L钢制挂车车架大梁组织中存在一定的混晶现象,导致韧性和疲劳极限偏低,且在交变载荷的作用下,大梁板簧支架与梁下翼面加强板的位置及鞍板与梁连接处出现应力集中,微裂纹在应力集中位置萌生与扩展,最终导致车架大梁发生疲劳断裂;为降低开裂风险,应略微降低终轧温度,同时在大梁靠近鹅颈下翼面内侧增加C形加强板,减少大梁在服役条件下的应力集中现象。

卷取温度对高强钢700L组织和性能的影响

利用光学显微镜、万能试验机和冲击试验机等设备,对Nb-Ti微合金复合强化生产的高强钢700L在不同卷取温度下的组织和力学性能进行了检测。对比结果表明:随着卷取温度从460℃提高到680℃,随着温度的升高,材料的强度和低温韧性冲击功先降低后升高再降低,强度在630℃左右达到最大值,低温韧性冲击功在590℃左右达到最大值。钢的组织构成也由铁素体+贝氏体为主逐渐演变到铁素体+珠光体,且随着温度的升高,晶粒尺寸增大,并伴随不同程度的混晶现象。

高强度大梁钢700L折弯开裂原因分析

针对高强度大梁钢700L折弯过程中端部开裂的问题,采用光学显微镜、扫描电镜、光电直读光谱仪和万能试验机等设备对材料进行成分、力学性能、金相组织和夹杂物检测,分析造成开裂的主要原因并提出相应的改进措施。结果表明:剪切边毛刺大是造成端部开裂的主要原因,通过调节剪切工艺可以提高剪切边的质量,对剪切边差的材料可以通过铣边、修磨等手段避免剪切端部开裂。

温变形对700L高强钢碳化物析出行为及残余应力的影响

采用裂纹柔度法(CCM)、X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、显微维氏硬度计等研究了700L高强钢不同温度回火和温变形后内部组织和残余应力的变化。结果表明:相较于回火,温变形能促进700L高强钢中碳化物的析出;随温变形温度的升高,700L高强钢的整体残余应力持续下降,在100~300℃温变形时,残余应力快速下降,300℃温变形后残余应力下降至34.77%,在300~600℃温变形时,残余应力下降平缓,600℃温变形后,残余应力降低到20.83%,温变形对残余应力的调控作用显著。高温区间温变形还可以降低700L高强钢表面的拉应力水平,提高其疲劳性能。

14 mm厚的700L汽车大梁钢热轧卷强度不合格的原因分析

为了解决14 mm厚的700L汽车大梁钢热轧卷板强度偏低的问题,采用金相显微镜和扫描电镜对其显微组织和拉伸断口进行分析,研究板坯均热温度和均热时间对强度的影响。结果表明,均热温度偏低或均热时间太长是试验钢强度不合格的主要原因。通过优化板坯加热工艺实现了铌、钛碳化物的充分固溶,充分发挥铌、钛的析出强化效果,解决了强度偏低的问题。

16mm厚的700L钢热轧卷板低温冲击性能不合格的原因分析

16 mm厚的700L汽车大梁钢热轧卷板-20℃低温冲击性能不合格。采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对其进行了检测,分析了不合格的原因。结果表明:钢板1/2厚度处晶粒粗大是导致-20℃低温冲击性能不合格的主要原因。通过优化热轧工艺温度控制范围,提高中间坯厚度等措施,钢板厚度方向上晶粒更均匀,热轧卷板-20℃低温冲击性能的稳定性得到提高。

700L系列汽车用大梁钢质量提升

700L系列汽车用大梁钢的组织性能的稳定直接影响产品的成型性能、安全性能等。针对河钢唐钢不锈钢700L系列大梁钢机械性能波动大、冲击韧性、扩孔率偶有不合格的情况,通过合金成分优化,加热温度、终轧温度、层冷温度及冷却制度等工艺的改进,大大提高了钢的冲击韧性及扩孔率,保证其机械性能波动在80 MPa以内,产品合格率提升至100%,满足了下游用户的使用要求。

1.2 mm热轧高强薄规格700L汽车钢的开发

通过Nb、V、Ti等微合金化的成分设计,合理的控轧控冷的轧钢工艺,优化精轧机组的负荷分配,高精度的轧钢设备管理,细晶强化、固溶强化、析出强化的有机结合,实现了1.2 mm 700L汽车用钢在1780半连轧生产线的成功开发。1.2 mm 700L板轧制负荷合理,轧制稳定,板形良好,性能优异,实现了以热轧代冷轧,满足了汽车行业高强度、复杂变形和低成本的使用要求。

厚规格大梁钢700L剪切开裂分析

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段,对10 mm厚700L牌号大梁钢纵切时出现开裂缺陷进行检测分析。结果表明:断口附近材料强度偏高,且低温冲击韧性差,表现为低温脆性,在剪切加工时对裂纹敏感性高;进一步通过电镜扫描分析发现,断口局部存在连铸保护渣类非金属夹杂物,夹杂物的存在导致钢基体组织连续性差,造成材料局部塑性降低。非金属夹杂物处容易形成应力集中,高强大梁钢在进行纵切加工时,裂纹在非金属夹杂物处产生并扩展,造成纵切开裂。

700L系列汽车用高强钢常见问题及模型优化

分析了河钢集团邯钢公司邯宝热轧厂700L大梁钢生产中遇到的问题,通过采取优化加热制度、微中浪轧制、层冷水精准调控、优化数模二级代码等措施,6 mm以下薄规格钢带不平度降低至6.5 mm以下,6 mm以上厚规格钢带纵切侧弯量由45 mm减少到10 mm以内,由于改判、规格变化和模型参数骤变导致的废次降量降低了80%,700L产品合格率提高到97%。

700L高强汽车钢冶炼过程夹杂物的控制

为提高700L高强汽车钢钢水质量,研究了700L高强汽车钢在精炼及连铸工序单位面积上夹杂的数量、尺寸及种类的变化规律及控制措施。研究结果表明:采用Si-Al复合脱氧,减少加铝批次及早加铝能够提高钢水质量;钙处理后,钢水中钙质量分数大于0.0025%且炉次间波动小,静吹时间大于6 min,有利于提高钢水可浇性,减少钢中大型夹杂物;LF早成渣,成白渣,钢中单位面积上夹杂数量最低;连铸工序做好防护,防止下渣及液面波动卷渣等,能减少钢水中夹杂,提高钢水质量。

高强度汽车大梁钢700L的夹杂物控制研究

在高强度700L开发过程中,针对钛元素易氧化及与氮元素结合能力强的特点,在转炉冶炼、LF精炼处理以及连铸三个环节严格控制氮含量,钢水经LF还原后精炼末期加入钛铁,有效防止了钛的氧化物夹杂的生成,钢中的TO≤0.0028%,[N]≤0.0060%。钢中的非金属夹杂控制,D类细1.5级以下。对钢中存在的呈规则形状的淡黄色夹杂采用扫描电镜分析,显示为TiN和Ti、Nb(C、N)的复合夹杂,通过工艺优化,含量大幅度减少,生产的钢材各项性能满足标准和用户要求。

中板大梁钢700L生产实践

采用低碳微合金化成分设计、热机械轧制加回火工艺,研发出700 MPa级别高强汽车大梁钢。对轧制态和不同回火温度下的大梁钢板进行了显微组织及力学性能检测,结果表明:钢板经620℃回火后,组织为均匀的铁素体和索氏体,同时细小的碳化物分布在铁素体内;具有良好的强度和韧性,抗拉强度≥750 MPa,屈服强度≥640 MPa,-20℃冲击功≥100 J,各项力学性能指标均满足700L的国标要求。

汽车用大梁钢700L折弯开裂原因分析

利用化学分析法、弯曲试验机、金相显微镜及扫描电镜,对汽车用大梁钢700L开裂试样进行了分析,主要从钢水冶炼、轧制工艺、金相组织等方面进行研究。结果表明:连铸时塞棒吹氩不当,导致距离钢卷表面100~150μm处较多B类夹杂物,乃是造成开裂的主要原因。

热轧高强度汽车用钢BG700L的试制开发

根据新疆本地商用车车厢制造用户的需求,通过采用Nb-Ti复合强化设计,合理的炼钢、热轧工艺参数优化,在八钢1750热轧产线上成功研制开发了车厢用BG700L,产品性能完全满足用户使用要求,并形成批量供应能力。