大型轧辊Cr5合金钢热压缩过程微观组织演变元胞自动机模拟

为研究大型轧辊Cr5合金钢在热变形时的微观组织演变规律,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr5合金钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5 s-1条件下进行了热压缩实验。基于热压缩实验得到的数据,建立了Cr5钢的动态再结晶元胞自动机（CA）模型,并开发了相应的CA程序。利用该CA程序计算得到的流变应力曲线与实验数据较为吻合,验证了Cr5合金钢动态再结晶CA模型的准确性。通过有限元软件FORGE模拟了Cr5钢的热压缩过程,并将采集到的宏观场量导入所建立的CA程序中,以变形温度为1125℃、应变速率为0.1 s-1为例,采用该CA程序模拟了压缩试样不同变形区域的微观组织演变行为。结果表明,Cr5钢在热压缩过程中产生了明显的变形不均匀性,大变形区发生了完全动态再结晶,平均晶粒尺寸达到30.16μm,自由变形区再结晶百分数达到64%,平均晶粒尺寸为40.24μm,难变形区还未达到再结晶临界应变,仍保有初始组织,仿真结果与实际金相照片吻合。

基于原位观测的Cr5合金钢Hansel-Spittel高温本构模型修正方法及试验验证

为了得到能够准确描述Cr5合金钢的变形行为的高温本构模型,采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了Cr5合金钢试样的高温拉伸试验,对Cr5合金钢的整个拉伸断裂过程进行了原位观测,获得了Cr5合金钢在温度为800~1150℃,应变速率为0.01、0.1、1和5 s-1条件下的真应力-应变曲线。采用高速摄像设备对Cr5合金钢试样的高温拉伸试验过程进行了拍摄和记录,通过拉伸试验的原位观测得到了Cr5合金钢拉伸试样缩颈时的直径d和试样缩颈处的曲率半径R。采用齐别尔(Siebel)公式对Cr5合金钢的拉伸试验数据进行了修正,建立了修正后的Cr5合金钢Hansel-Spittel高温本构模型。结果表明,修正后的Cr5合金钢Hansel-Spittel高温本构模型拟合出的相关系数值为0.97,模型计算值和试验值之间的误差较小,验证了该模型的准确性。

原子发射光谱法测Cr5合金钢中的氮

用氧氮分析仪热导法分析氮,由于受取制样限制,处理试样过程复杂,分析效率低下,不能与冶炼同步分析结果,无法满足炉前调整成分需求。在分析炉前光谱试样同时分析出钢液中氮含量,节约取制样时间,分析效率提高,分析精密度、重复性都较理想。除谱线干扰外,元素间干扰会使光谱分析数据不准确,这些元素对分析结果影响和百分含量成线性关系,具有规律性,可加以校正,对Cr5钢中含量高的Cr、Ni、Mo、V、Fe元素采用倍增校正。选取含量梯度好的10个试样,建立分析曲线,在生产Cr5钢时,用制作曲线分析氮含量和热导法对比数据,验证该方法可行。

基于近似原位观测的Cr5合金钢高温杨氏模量及其拉伸细观损伤机理研究

为研究Cr5合金钢高温成形过程的损伤机理,提出借助位移传感器测量材料高温杨氏模量值和近似高温原位观测试验研究材料高温损伤特性的方法.研究了Cr5合金钢800~1150℃的杨氏模量变化,分析了Cr5合金钢高温拉伸过程的细观损伤行为.结果表明:随着温度的升高,Cr5合金钢高温杨氏模量值急剧下降,1150℃时的杨氏模量值仅35 GPa;Cr5合金钢拉伸试样为韧性断裂,断口表面有大量韧窝,通过试验方法设计获得了材料高温拉伸过程的SEM照片,观察Cr5合金钢高温拉伸过程的SEM照片证明了材料的断裂是因为微小空洞萌生聚集长大、微裂纹延伸扩展造成的,伴随着损伤的发生,材料所能承受的载荷逐渐减小;进行XRD成分检测发现材料空洞和裂纹处的杂质含量高于基体成分,金属内部杂质含量高更易造成材料内部损伤的发生.

圆坯铸机生产1Cr5Mo合金钢的工艺研究

文章针对1Cr5Mo钢种合金含量高及有害元素要求低的特点,在转炉炼钢、炉外精炼、连铸生产过程中采取相应的工艺措施,包括:控制转炉入炉铁水中w[S]≤0.03%、提高转炉出钢温度至1 670℃左右、控制转炉下渣量、延长LF炉精炼时间以及连铸低拉速浇注等,生产出质量合格的连铸坯。硫印及热酸检验结果表明:铸坯内部质量良好,由铸坯轧制成的无缝钢管力学性能也满足石油裂化管标准要求。

1Cr5Mo合金无缝钢管的热处理工艺研究

为满足石油炼化装置对石油裂化无缝钢管的性能要求,开发了1Cr5Mo合金无缝钢管。以正火和回火温度、正火和回火保温时间为参数,采用优化试验方法,获得该钢管优化的热处理工艺为:正火温度920～960℃、正火保温时间60min;回火温度720～780℃、回火保温时间60min。按上述优化工艺获得钢管的最佳力学性能为:抗拉极限615MPa、屈服强度505MPa、伸长率23%、冲击功280J、硬度≤180HB;组织晶粒度为8.5级,各项性能均满足标准和用户的使用要求。

Cr5Mo钢表面纳米化及退火处理对其流动加速腐蚀性能的影响

为了探讨Cr5Mo钢表面纳米化及纳米化后退火处理对其流动加速腐蚀性能的影响,采用超声喷丸技术对Cr5Mo合金钢进行表面纳米化,采用温度、压力、流速可控密闭流动加速腐蚀试验机,对纳米化及纳米化后退火处理的Cr5Mo钢在含50 mg/L H2S去离子水溶液中的流动加速腐蚀性能进行了研究;采用扫描电镜(SEM)对腐蚀产物膜微观形貌进行了分析。结果表明:Cr5Mo钢表面纳米化后抗流动加速腐蚀性能增强,表面生成的腐蚀产物膜较致密;随着冲击强度的增加,腐蚀产物膜的致密度和完整性变差,耐蚀性能逐渐下降;纳米化后退火处理的试样腐蚀速率呈增大趋势,但随着退火温度的升高而降低,随保温时间的延长先减小后增大,保温时间2 h时腐蚀速率最小。

8Cr5MoV冷轧工作辊淬火过程中的组织演变模拟

冷轧工作辊须满足表面硬、心部韧的性能要求,需通过热处理工艺调控金相组织实现,针对8Cr5MoV合金钢冷轧辊,通过热模拟试验获得材料的高温本构关系,结合DEFORM-3D软件对淬火工序进行模拟,探索冷轧工作辊的最优热处理工艺。研究结果表明:工作辊最优热处理工艺为初始温度500℃保温1 h,加热至930℃保温15 min,最后进行5 min的喷雾淬火处理。工作辊淬火处理后表层马氏体组织含量为99%,淬硬层深度在25 mm左右,工作辊心部区域保留了韧性较好的珠光体组织,该研究为实际生产提供了可靠的技术支持。

回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响

随着我国社会经济的快速发展,对于中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb性能的要求也在不断提高,通过研究不断变化的回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb的组织性能进行分析,能够明确当中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb的二次硬化温度在300-500℃时,其会产生明显的峰值,并且冲击韧性显著降低,硬度值升高,导致冲击韧性显著降低的原因,在进行回火处理时,含铬的细短棒状合金会出现渗碳体在晶界析出的情况,由此可见,如果减少淬火合金钢的偏析,就会减少晶界析出,从而保证了中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb的冲击韧性.

8Cr5MoV冷轧工作辊用钢的热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟机在变形温度为850~1150℃、应变速率为0.005~5 s^-1、最大变形量为60%的条件下,对8Cr5MoV冷轧工作辊用钢进行热压缩试验。通过研究试验获得的真应力-真应变曲线,获得了该合金的热变形行为及热加工特征,并采用双曲正弦模型来描述8Cr5MoV合金钢的热变形行为,建立了该试验条件下材料的本构方程和热加工图。研究结果表明:Arrhenius模型可以较好地表征8Cr5MoV合金钢的热变形行为,在本试验条件下热变形激活能为393.6075 k J·mol^-1;在不同应变条件下,8Cr5MoV合金钢的热加工图有显著差异,与动态再结晶软化有关。在变形温度为1075~1150℃、应变速率为0.0183~1 s^-1时,能量耗散效率均在31%以上,能量耗散效率峰值可达38%,热加工性能最佳。