Ti微合金化对高锰钢组织和性能的影响

研究了Ti微合金化对Mn18钢组织和力学性能的影响,并分析了Mn18钢锤头失效的原因。结果表明,Ti微合金化在Mn18钢中具有细化晶粒、提高冲击韧性、伸长率、强度和硬度等作用,在Mn18钢加入0.10%和0.30%的w[Ti]时,随着Ti含量增加,高锰钢的硬度增大、强度提高,冲击韧性和延伸性也均呈优化趋势,继续增加w[Ti]至0.51%时,除布氏硬度继续增大外,KU2数值及稳定性、强度稳定性、伸长率等指标均出现下降趋势,高锰钢属于高氮奥氏体钢,加入Ti后迅速析出大量TiN,作为异质核心,起到系列有益作用,加入量过大,则TiN类夹杂物的尺寸过大,且出现局部聚集,将对Mn18钢的性能稳定性造成不利影响,也易于导致Mn18锤头断裂失效。在Mn18钢中使用Ti微合金化,为保证其有益效果,其含量不应超过0.30%。

疏浚用Q235钢和高锰钢冲刷腐蚀机理研究

目的对比传统疏浚用Q235钢和新型高锰奥氏体钢的冲刷腐蚀行为,分析2种钢冲刷腐蚀耦合损伤机理。方法利用射流喷射装置分别对Q235钢和高锰钢的纯磨损和冲刷腐蚀行为进行研究,采用电化学阻抗和质量损失测量方法对冲刷腐蚀耦合分量进行解耦,最后结合形貌表征分析冲刷腐蚀耦合损伤机理。结果纯磨损结果显示,在高流速沙砾冲击下,Q235钢和高锰钢都有较高的损失,Q235钢的纯磨损速率是高锰钢的2倍。冲刷腐蚀结果显示,Q235钢冲刷腐蚀总损失速率大于高锰钢的2倍,2种钢的冲刷腐蚀损失中磨损都占据了主导地位,Q235钢腐蚀加速磨损速率占据总损失速率的25.9%,大于高锰钢所占比例18.3%。结论通过对比分析2种钢宏观和微观损伤形貌,发现虽然高锰钢的硬度远高于Q235钢,但其变形能力同样很高,这使得高锰钢拥有比Q235钢更优异的抗磨性能。此外,Cr和Al元素的添加也进一步提升了高锰钢的抗腐蚀性能,最终使得高锰钢的抗冲蚀性能也远优于Q235钢。

高锰钢辙叉增材制造工艺研究

高锰钢辙叉目前作为铁路关键核心部件,心轨小断面因剥落掉块、龟裂等形式失效,辙叉通常采用铸造方式制造,铸造过程中钢液中存在杂质,成型后杂质随机存在于高锰钢辙叉各部位,对其在线服役寿命产生一定影响,因此去除心轨小端面铸造高锰钢部分,采用增材制造工艺对心轨小断面易失效部位进行替换,增材制造所用材料为纯净度极高的高锰钢材料,本次试验进行心轨不同深度增材制造,对其力学性能、显微组织等进行一系列试验,结果表明各项性能指标优于铸造高锰钢。

高锰钢表面耐磨蚀镀层研究

研究了不同化学镀工艺对高锰钢镀层组织和性能的影响。得出化学镀Ni-P的最佳参数为:NiSO_(4)·6H_(2)O质量浓度30 g/L;NaH_(2)PO_(2)·H_(2)O质量浓度35 g/L;pH值4.7。非晶态Ni-P镀层致密,厚度约25μm。镀层硬度由330 HV提高到600 HV以上,磨损体积减少。镀层的腐蚀电流密度从基体的8.51 mA/cm^(2)降低到1.82 mA/cm^(2)。镀层明显提高了高锰钢基体的表面硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。

激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响

使用FeCrVSi和Ni+WC涂层粉末,在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层,并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究。结果表明,两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度,FeCrVSi涂层对基材性能的提升更佳,添加FeCrVSi和Ni+WC涂层的材料表面磨损量分别降低9.5%和6.3%,硬度分别为470—550 HV和500—630 HV,高于基体的250 HV,这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果。在高应力载荷冲击过程中,涂层为高锰钢提供了第一层防护,以高硬度质点抵抗磨料破坏;同时,表层基材发生塑性变形和强化,产生形变诱导马氏体和栾晶硬化,提供了很高的硬化效应,在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度,提升了其耐磨性能。

高锰钢辙叉淬火冷却过程模拟及淬火设备优化

高锰钢导热性能较差,导致辙叉在淬火时心部冷却速度较慢,容易在心部产生超标碳化物。通过热模拟试验和有限元数值模拟分析了高锰钢冷却过程中的显微组织和温度变化情况。热模拟试验结果表明:随着冷却速度增加,高锰钢析出碳化物逐渐减少,在5℃/s冷却速度下,析出碳化物级别为X2级。根据有限元模拟结果改进了冷却设备,使改进后的高锰钢心部冷却速度达到5℃/s,心部析出碳化物级别由X3级提升到X2级,力学性能得到提高,从而提高了高锰钢辙叉的产品质量。

热变形条件对高锰钢组织与性能的影响

高锰钢是一种常用的工程材料,其组织和性能与热变形条件密切相关。高锰钢连铸凝固过程中柱状晶发达、粗大且溶质显微偏析严重,具有显著的裂纹倾向和各向异性。本研究是针对高锰钢材料,在不同的压缩速率以及不同的温度下,采用热模拟试验、金相观察等方法探讨了其应力应变以及与金相组织的关系,找到最适合的热变形速率及温度,为保证高锰钢连铸坯生产顺利完成提供最佳热变形参数。对高锰钢材料来说,在不同的热变形条件下,可以明显改善高锰钢的晶粒大小,使得其组织与性能也有很大不同,试样的晶粒越粗大,相同应变下所需的应力越小,即压缩时变形越容易,当试样的晶粒越细小时,相同应变下所需的应力越大,也就是压缩时变形越困难。

混合稀土La、Ce对铸造高锰钢组织及夹杂物变性的影响

采用微量稀土La-Ce微合金化对高锰铸钢进行变质处理,借助金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、冲击试验机、显微硬度计等检测手段,研究了La-Ce混合稀土对铸造高锰钢显微组织、夹杂物和力学性能影响。结果表明:微量的稀土La-Ce使高锰钢铸态组织柱状晶区缩短,等轴晶区扩大,二次枝晶间距减小,晶界碳化物细化;同时钢中夹杂物变性,由原来多边形的Ti N、Al_(2)O_(3)与Mn S复合夹杂转变为椭球状或球状的含稀土复合夹杂。稀土La-Ce改善了铸态高锰钢的冲击韧性及显微硬度,在0℃、-20℃、-40℃试验温度下横向冲击功分别提升32.3%、67.5%,170.0%,低温韧性提升更加显著;显微硬度HV10由221提升至238。

高锰钢显微组织的显示方法

介绍了两种锰元素含量不同的高锰钢显微组织显示方法。采用草酸+硝酸+偏重亚硫酸钠+无水乙醇溶液作为腐蚀液,在室温下对锰元素质量分数为11%~14%的耐磨高锰钢进行腐蚀,可获得清晰完整、色彩艳丽的显微组织形貌;采用硝酸+无水乙醇溶液和盐酸+无水乙醇溶液复合的方法对锰元素质量分数为22%~28%的超低温环境用高锰钢进行腐蚀,可获得清晰的显微组织形貌。

高锰钢X120Mn12碳化物析出规律

采用GLEEBLE 1500热模拟试验机模拟焊接热循环,并通过光学显微镜和扫描电镜观察热模拟试样的显微组织,研究了X120Mn12在焊接热循环作用下碳化物的析出规律。结果表明,当t_(8/5)为6 s时,在晶界析出条状、不连续的碳化物;当t_(8/5)在15~30 s时,析出的碳化物有长大趋势;当t_(8/5)达到50~70 s时,碳化物在三角晶界处明显增多,尺寸较大,且连续分布;因此,建议弧焊过程中应采用较小的焊接热输入,保证t_(8/5)在30 s以内,以防焊接热影响区产生沿三角晶界析出的尺寸较大且连续的碳化物而降低焊接热影响区韧性。

高锰钢辙叉自动打磨生产线控制系统研发

高锰钢辙叉工件因目标型面结构复杂,所以打磨技术难度大、人工作业强度高,最终导致打磨质量低、覆盖率低等痛点问题。针对自动打磨生产线的多兼容、柔性化特点,开发的控制系统可实现对高锰钢辙叉工件的自动输送、自动识别及定位、浮动打磨、多工具头切换、打磨质量检测、打磨区域可视化等功能,进一步实现对高锰钢辙叉工件复杂型面的自适应打磨。这个系统在生产实例中得到了验证和应用,有效提高了辙叉复杂型面自动打磨的覆盖率、质量和综合生产效率,降低了人工劳动强度和工作量。

球磨时间对TiC高锰钢结硬质合金组织性能的影响

球磨工艺参数是影响TiC钢结硬质合金质量的重要因素。选取球磨时间作为研究对象,研究了球磨时间为20 h、24 h、28 h对TiC高锰钢结硬质合金组织和性能的影响,用于指导生产。结果表明,球磨时间由20 h增加至24 h、28 h以上,混合料粒径分布过600目的占比由44.51%增加至80%、83%,粒径分布更细,合金显微组织孔隙减少,抗弯强度由833 MPa增加至932 MPa、1 008 MPa;合金中的孔隙产生较多导致密度下降的原因是,烧结过程的氧化还原反应阶段产生CO、CO_(2)气体未能够及时排出烧结体。在实际生产中,可通过适当增加球磨时间,改善TiC高锰钢结硬质合金的组织,提高其性能,获得质量更高的产品。

铸造高锰钢辙叉VRH造型线的关键设备技术应用

中铁宝桥集团原先的铸造高锰钢辙叉造型生产线存在设备陈旧、智能化与自动化程度低、生产效率低等问题,已经无法满足当前市场发展需求和客户的要求,为了提质增效,新建成了一条VRH造型生产线,在关键设备设计、设备自动化控制等方面作了提升,为提高生产产量与产品质量提供了良好的硬件支撑,为铸造行业提供了宝贵的经验。

Ⅲ代高锰钢组合辙叉研发

针对普通整铸型高锰钢辙叉存在铸造缺陷、使用寿命低等问题,设计研发了高质量、高使用寿命、低维护成本、维护便捷的新型Ⅲ代高锰钢辙叉。通过优化冶炼工艺,突破了传统铸造技术瓶颈,大幅提升了铸造钢坯的力学性能;引入组合辙叉制造理念,创新了铸造辙叉产品结构,提高了使用寿命,同时也满足了在线更换需求。验证结果表明,Ⅲ代高锰钢组合辙叉养护维修成本较前代产品降低50%以上,最高使用寿命(通过总重)达8.0亿t,提高了2~3倍以上。

高锰钢在智能化冶金工艺中的创新开发与应用研究

高锰钢在智能化冶金工艺中的创新开发与应用是一项涉及多方面的复杂工作。从高锰钢的组成与性能特点,特别是合金元素对其性能的显著影响开始,到高锰钢在工程领域的广泛应用,都凸显了其重要性。在生产过程中,智能化技术的应用涉及炉料配比、预热、熔炼、精炼、铸造与成形等多个环节。这些技术的运用不仅通过合金元素优化配比、温度智能控制等方式提升了生产效率,同时也致力于产品性能的创新与调整,通过智能控制结晶组织、表面质量和能耗,实现高锰钢的优化生产,为其在市场竞争中保持领先地位提供了坚实基础。

高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理

高锰钢优异的形变硬化行为使其在强冲击磨损工况下具有广泛的应用,但是在低应力磨损下高锰钢的硬化能力有待提高。为了提高高锰钢在低应力磨损下的力学性能,提出高锰钢表面的超声冲击强化方法。首先,采用超声冲击强化技术对高锰钢表面进行处理,并进行磨损试验,通过三维轮廓仪、XRD、SEM和EDS等对显微组织、表面磨痕进行测试,研究超声冲击前后高锰钢表面的抗磨损性能。然后,通过维氏硬度计和SEM进行磨损前后亚表面维氏硬度测量和显微组织分析,揭示超声冲击高锰钢的形变硬化和抗磨损机理。研究发现,超声冲击高锰钢由于高应变率冲击和动态霍尔佩奇效应的双重作用,获得较大的硬化效果,其硬度远高于磨损前后原始高锰钢。揭示了高锰钢的超声冲击强化和抗磨损机理,可为低应力磨损下高锰钢的超声硬化处理提供技术基础。

水韧处理温度对110Mn13高碳高锰钢组织结构和力学性能的影响

采用金相组织分析、EBSD分析和拉伸性能测试等方法,研究了不同水韧处理温度对110Mn13高碳高锰钢组织结构和力学性能的影响.结果表明:热锻成型高碳高锰钢具有明显的强{111}<112>板织构,且经970~1 090℃水韧处理后均得到了单相奥氏体,其强织构也会随着水韧处理温度的变化而改变.随着水韧处理温度的增加,高碳高锰钢的晶粒尺寸呈指数关系增加,屈服强度基本不变,抗拉强度呈现先增加后下降的趋势,而伸长率和收缩率均表现为先下降后上升再下降的趋势.对高碳高锰钢力学性能随水韧处理温度的变化规律从高碳高锰钢本身的晶体结构、晶粒内部微观组织的均匀性、塑性变形方式及织构等方面进行了探讨.

高锰钢表面高速激光熔覆Ni60涂层组织与性能

采用高速激光熔覆系统在破碎机锤头中常用的材料高锰钢表面制备了Ni60耐磨熔覆层。通过正交试验极差分析优化得到最佳工艺参数,采用渗透探伤、显微硬度计、OM,XRD,BSE和摩擦磨损试验对熔覆层宏观形貌、硬度、微观形貌、物相、摩擦系数和磨损量进行观察与测试。结果表明,当激光功率为1 200 W、扫描速度为4 mm/s、送粉速度为7.5 g/min时,熔覆层表面成形质量良好,表面硬度可达811.41 HV,约为基材的2.8倍,摩擦系数较基材下降37.7%,耐磨性提高1.6倍。熔覆层主要由γ-Ni树枝晶组成,其中弥散分布的硬质相CrB,Cr_(7)C_(3)和Cr_(23)C_(6)可显著提高熔覆层的耐磨性。

高锰钢无缝管膨胀前后组织与性能的对比研究

对热挤压成型的10Mn25Si3Al3高锰钢无缝管进行了15%和25%膨胀试验,对比了管体膨胀前后的拉伸和冲击性能以及微观组织等。结果表明,热挤压成型高锰钢无缝管的组织为均匀细小的奥氏体,屈服强度为340 MPa,屈强比为0.47,伸长率为64%,硬化指数为0.46,半尺寸冲击功为78 J,且壁厚偏差小于5%,表明管材具有较好的均匀变形能力,且低的屈服强度有利于膨胀;经15%和25%膨胀变形,管材屈服强度分别提高了67%和85%,抗拉强度分别提高了19%和27%,但伸长率分别降低至34%和29%,冲击功分别降低至47 J和38 J,膨胀后的力学性能满足API Spec 5CT对N80钢级的要求。

高锰钢和9Ni钢在模拟海水中的应力腐蚀行为对比研究

为了研究一种新型海工用高锰钢的耐海水应力腐蚀性及其腐蚀机理,采用慢应变速率拉伸(SSRT)测试了高锰钢和9Ni钢在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,对比研究了试样的显微组织、电化学行为、SSRT性能、断口形貌特征和裂纹扩展规律。结果表明:2种钢在腐蚀介质中的延伸率、断面收缩率和断裂过程吸收的能量均低于空气介质中的。高锰钢的应变能密度比偏离1更远,综合应力腐蚀指数I_(SSRT)也更大,表现出更高的SCC敏感性。试样在空气中的断口形貌均表现出韧窝-微孔型的韧性断裂特征。在溶液中9Ni钢的SSRT断口形貌表现出典型的韧性-脆性混合断裂特性,而高锰钢呈现明显的穿晶准解理型脆性断裂特征。预拉伸变形试样中高锰钢表现出更大的腐蚀电流密度和更负的腐蚀电位,Mn提供了很强的晶界偏析效应容易引起穿晶SCC。高锰钢的SCC机制可归因于氢致开裂型(HIC)和阳极溶解型(AD)的联合作用。