含0.029%铌F40MnVS钢连铸坯微米级大颗粒NbC特征及生成机理研究

针对铌微合金化(加0.029%Nb)F40MnVS非调质钢(220 mm×260 mm)连铸坯中含铌相进行研究,结果表明:F40MnVS钢连铸坯中可见较多微米级大颗粒NbC相(/%:80~94Nb, 1.2~7.1V,1.6~17.1Ti)。大颗粒NbC分布在枝晶间,其形貌可呈块状、长条状或与钢基体的共晶形态,部分依附于硫化物存在。在连铸坯边部NbC多在5μm以下,形貌以点状居多;连铸坯中间及心部NbC可达数十微米,多为细长条。这些大颗粒NbC相在热轧材中仍然存在。依据Thermo-Calc计算结果,钢液凝固末期,当固相率达到0.961时,NbC可在元素富集的钢液中析出,其成分存在Ti可能是与先析出的TiN成分互溶的结果;通过将轧前铸坯加热温度提高至1200℃,可明显降低大颗粒NbC的尺寸。

F40MnV非调质钢的热变形行为

采用Gleeble 1500热模拟实验机对F40MnV非调质钢在温度为1 223-1 473 K,应变速率为0.1-10 s-1的热变形行为进行研究。通过奥氏体再结晶动力学回归计算得到了F40MnV钢的变形激活能,峰值应力和峰值应变与Zener-Hollomon参数的关系表达式。同时,得到了F40MnV钢的动态再结晶动力学方程和动态再结晶晶粒尺寸的数学模型。

转炉生产热锻非调质钢F40MnV的工艺实践

采用55t转炉+ 60t钢包精炼炉,1 50mm×1 50mm 4流弧形连铸机,短应力连轧机组生产Φ2 5mm非调质钢F40MnV( % :0. 3 9～0 .43C ,1 .2 0～1 .3 6Mn ,0 . 0 7～0 . 1 0V ,0 . 0 0 9～0 .0 2 4P ,0 . 0 1 1～0 . 0 1 8S)。钢中氧含量[O]为( 1 8 .8～2 0 .5)×1 0 - 6 ,[N]为( 3 5. 2～53 . 2 )×1 0 - 6 。钢的化学成分、力学性能、纯洁度、高低倍组织均达到标准和用户要求。为控制钢中N含量可选择加VN合金,在微合金化时增氮。

非调质钢F40MnV高温流动应力模型研究

采用Gleeb1500热模拟实验机对F40MnV非调质钢进行实验研究,根据经典应力-位错关系和动态再结晶动力学方程,分别对加工硬化-动态回复和动态再结晶两阶段建立流动应力模型,然后统一表示为完整的F40MnV结构钢高温流动应力模型。根据实验结果计算拟合了模型中各参数。采用建立的流动应力模型计算实验条件下的流动应力,计算结果与实验结果吻合较好。并将所建立的流动应力模型用于F40MnV非调质钢热塑性成形数值模拟分析。

控轧控冷在非调质钢F40MnVS生产中的应用

非调质钢F40MnVS主要用于代替部分合金结构钢,制造连杆、销轴等零部件。棒材非调质钢F40MnVS生产中采用了合适的控轧控冷工艺,对轧后棒材能有相当明显的提升。F40MnVS非调质钢生产中,采用穿水冷却控制返红温度和上冷床温度,棒材上冷床后采用快速空冷工艺,可以有效控制最终轧态组织中珠光体或铁素体含量,细化轧后棒材晶粒,从而提高热轧态棒材的各项性能。通过数次控轧控冷工艺生产实践,改善了非调质钢组织形态,提高了非调质钢的关键性能。

F40MnVS非调质钢大规格棒材热加工图的构建

采用Gleeble-2000D热模拟试验机对F40MnVS非调质钢进行了热模拟压缩试验,分析了该钢在850~1 050℃和0.01~10s^(-1)条件下的热模拟压缩变形特征。同时,根据Prasad提出的动态材料模型(DMM)并结合有限元模拟,建立了适用于F40MnVS非调质钢φ156mm规格棒材的热加工图。研究结果表明,在低应变速率(0.01~0.1s^(-1))下,材料呈现典型的动态再结晶特征;在高应变速率(1~10s^(-1))下,材料发生动态回复;由所建立的热加工图确定了F40MnVS非调质钢的最佳的热变形工艺,即变形温度900~950℃,应变速率0.03~0.1s^(-1)。热加工图为F40MnVS非调质钢大规格棒材的加工性能分析和工艺优化提供了参考依据。