1×7-15.2/1860 MPa钢绞线用盘条优化研究

通过对1×7-15.2/1860 MPa钢绞线强度分析,对其所用原料盘条的规格、强度、拉拔道次的选择进行分析讨论,提供最优化的原料选择方案。

终轧温度与终冷温度对440 MPa级船体钢组织与性能的影响

围绕船体钢强度升级与高效焊接的需求,设计了低C-Nb-V复合微合金化钢,研究了不同终轧温度与不同终冷温度下440 MPa级船体钢的组织与力学性能。结果表明:在未再结晶区终轧,随着终轧温度的降低,钢的晶粒得到细化,临界区轧制使钢中大小角度晶界密度大幅提高,同时带状珠光体逐渐退化,组织由铁素体+珠光体逐渐演变为准多边形铁素体+少量珠光体,在力学性能上体现为强度逐渐提高而-40℃冲击功保持稳定。随着终冷温度的降低,晶粒细化不明显,但是钢中大、小角度晶界密度显著提高,钢的组织由铁素体+珠光体转变为准多边形铁素体+珠光体,再转变为贝氏体+针状铁素体,在力学性能上体现为强度与-40℃冲击功的一并提高。

焊接热输入对690 MPa级HSLA钢焊缝金属组织与力学性能的影响

采用自研直径4.0 mm的焊条对厚度为27 mm的690 MPa级HSLA钢进行不预热焊接,研究了焊接热输入对焊缝金属组织和性能的影响及强韧化机理.结果表明,焊接热输入由13 kJ/cm提高至19 kJ/cm对焊缝金属组织结构及其强韧性产生了显著影响,对接接头抗拉强度、硬度呈现降低趋势,焊缝金属−50℃冲击吸收能量呈现先升高后降低趋势.16 kJ/cm热输入条件下获得了良好的强韧性,对接接头抗拉强度为828 MPa,焊缝中心−50℃冲击吸收能量为71~90 J,均值为80 J.13 kJ/cm及19 kJ/cm热输入条件下焊缝金属强韧性较低,前者与焊缝金属中板条贝氏体及侧板条铁素体形成有关,后者与其中粗大的M-A组元形成相关.热输入16 kJ/cm条件下,充分形成了塑性良好的针状铁素体组织,针状铁素体和贝氏体呈交织分布,同时,细小弥散分布的M-A组元并未对其韧性产生显著的负面作用,焊缝金属获得了良好的强韧性配合.

440MPa级HSLA钢焊缝低温韧性分析

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO_(2)),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、先共析铁素体和M-A组元组成,而J2焊丝的焊缝由针状铁素体和M-A组元组成;2种焊丝的焊缝中夹杂物的粒径分布、尺寸、数量和成分差异小,不是导致2种焊缝低温韧性出现显著差异的主要原因;与J1焊丝的焊缝相比,J2焊丝的焊缝中针状铁素体含量升高、M-A组元含量降低、条状和块状M-A组元占比降低,是导致其低温韧性显著优于J1焊丝的主要原因。

1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢异种接头组织性能研究

通过采用MAG熔焊方法并选择合适的高强钢焊丝,进行1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢板的异种焊接,得出了最佳焊接工艺参数,并对焊接机头进行了组织及力学性能试验。结果表明,异种焊缝组织主要由羽毛状的下贝氏体组成,在焊态焊缝组织中没有发现马氏体组织;而在1700 MPa级超高强钢的熔合线附近一侧,发现大量沿熔合线垂直生长的板条马氏体组织;力学性能测试表明,焊接接头性能满足生产使用要求,为超高强钢的应用提供了试验依据。

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征,采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布,同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控,探究了疲劳过程中的变形行为,通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律,对疲劳极限进行了快速评定。结果表明,700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处,其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似,均分为3个阶段:初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同,并随着应力幅值增加,温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。

2 200 MPa级超高强度钢绞线用盘条工业试制

以SWRH82B化学成分为基础,设计2200 MPa级超高强钢绞线用盘条化学成分,采用280 mm×380 mm连铸坯通过二火开坯轧制成Φ14 mm盘条,优化盘条冷却速度使热轧盘条抗拉强度由1150 MPa提高到1450 MPa以上,拉拔后实现了钢绞线的强度达到2200 MPa以上的目标。工业试制结果表明:软吹时间、深真空时间是控制非金属夹杂物尺寸和钢中氧含量的关键,软吹时间、深真空时间要大于15 min;在拉速恒定的条件下,过热度35℃以下,中心宏观偏析指数可控制在1.15以下;控制适中的冷却速度可以得到理想的索氏体组织,最佳冷却速度为4.89~5.62℃/s。

热输入对船用440 MPa级低合金高强度钢焊缝组织及性能的影响

研制了一种Mn-Si-Ni-Cr系实心焊丝,用于新型船用440 MPa级低合金高强度(HSLA)钢焊接,采用热输入11.5,16.5和21.5 kJ/cm对该钢材进行了熔化极活性气体保护电弧焊,并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等设备重点研究了热输入对焊缝组织及性能的影响.结果表明,随着热输入的增大,焊缝组织先以粒状贝氏体和板条贝氏体为主转变为以针状铁素体为主,再转变为以针状铁素体、侧板条铁素体和先共析铁素体为主,而且焊缝中M-A组元含量、直径大于1μm的夹杂物占比和夹杂物的平均直径均逐渐增大;随着热输入的增大,焊缝硬度不断减小,焊缝、熔合线和熔合线+2 mm处的冲击韧性均先增大后减小,同时焊缝的耐腐蚀性能也先增大后减小;3种焊接接头的板拉伸弯曲试样均在母材处断裂,弯曲试样均完好.

1400 MPa级超高强钢SH-CCT曲线及其热影响区组织和性能

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪,结合光学显微镜(OM)和维氏硬度测试,研究不同冷却速率对1400 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)粗晶区组织转变和性能的影响规律,绘制焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),结合焊接工艺试验,采用公式法确定最佳焊接工艺参数.结果表明,1400 MPa级超高强钢马氏体临界转变冷却速率约为5℃/s,当冷却速率大于5℃/s时,热影响区粗晶区组织为单一板条马氏体,硬度值为487~509 HV5,冷却速率小于5℃/s时,粗晶区组织中出现中高温相变产物,即板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体等组织,硬度值下降为487~260 HV5,同时组织中还出现M-A组元,其含量随冷却速率降低先增加后减少,形态也由弥散颗粒状变为断续长条状或块状分布;厚度8 mm的1400 MPa级超高强钢焊接时,热输入控制在20 kJ/cm以内,粗晶区组织为板条马氏体,硬度维持在500 HV5左右,粗晶区不发生软化现象,满足工程使用要求.

1800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性研究

目的对B1800HS热成形钢进行管件热气胀成形研究,探究变径管特征件热气胀成形的可行性和规律,为进一步研究热气胀成形超高强钢管件及工程应用推广提供参考和支撑。方法采用ABAQUS有限元仿真分析和试验对比,研究了1800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性,通过有限元分析研究了成形温度(700、800、900℃)、气压加载速率(1、3、5 MPa/s)及胀形压力(12、15、18 MPa)对变径管成形规律的影响,通过变径管热气胀成形试验,研究了敏感参数对变径管样件尺寸精度、强度分布及厚度变化的影响。结果提高成形温度、气压加载速率和胀形压力可明显提高变径管的成形质量和贴模精度,当成形温度为900℃时,变径管抗拉强度可达到1800 MPa级别,且增压速率和胀形压力影响较小;变径管沿环向厚度分布均匀,零件无明显增厚和过度减薄缺陷。结论通过热气胀工艺成形1800 MPa级别变径管是可行的,通过优化工艺参数,可有效提高零件的成形精度和强度,为典型超高强钢管件热气胀成形的开发提供了依据和参考。

组织特征对980 MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象,采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术,研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明:QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成,在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性,但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大,导致其局部成形性最差并形成准解理断裂;DP980钢由铁素体和马氏体组织组成,其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主,全局成形性居中,同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力,其局部成形性较好,断裂形式主要为韧性断裂;CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织,各相硬度差小,协调变形能力较强,局部成形性最好,断裂形式为韧性断裂。

宝钢890MPa高强钢焊接接头微观组织及疲劳性能研究

890 MPa高强钢管主要应用于工程机械领域悬臂起重机,焊接接头在服役过程中遭受应力水平较高的低循环疲劳。本文对890MPa高强钢焊接接头的低周疲劳性能进行了研究,结果表明,焊接接头疲劳性能较好,当应变幅值为0.3%时,承受的最大应力为568MPa,其疲劳断裂周次在9 000次以上,断裂位置沿熔合线偏向焊缝区域,裂纹源为夹杂物及气孔等缺陷。多层多道焊焊接接头,母材中一定量的W促使贝氏体转变时间后移,抑制了大块状铁素体和粒状碳化物的形核、长大趋势,使焊接接头回火软化区的块状铁素体和粒状贝氏体均比较细小,且热影响区软化不明显,整个接头熔合线附近的焊接缺陷处成为疲劳损伤源。

900MPa低合金高强度结构钢焊接工艺试验

900MPa高强度结构钢具有较高的应用价值,正得到一定的重视,其焊接质量的高低直接影响了焊接结构的使用寿命。对该钢种分别采用SMAW和GMAW进行平焊位置的焊接,测试焊接接头的拉伸、弯曲和冲击性能,观察焊接接头的金相组织,并进行接头的硬度分布分析。结果表明:GMAW焊焊接接头抗拉强度高达941 MPa,比SMAW焊接头要高。两种焊接方法得到的焊接接头的弯曲性能合格,焊接接头各区组织的不均匀性造成了接头硬度分布不均匀和冲击韧性差异,其中用SMAW焊接头焊缝区和热影响区的低温冲击功低于GMAW焊接接头。

600MPa级煤巷支护锚杆钢的开发与质量控制

针对我国锚杆用钢长期处于低强度、安全性能较差的现状,研发了屈服强度为600 MPa级的低屈强比、高强韧塑性煤巷支护锚杆钢。阐述了该钢种化学成分、微观物质结构、生产工艺路线设计思路;研究了热轧工艺下的低屈强比和高冲击韧性的影响因素,提出通过缩小动态再结晶区间降低混晶、控冷细化晶粒、洁净钢路线提高纯净度的生产控制工艺,实现了良好塑韧性。同时还提出通过控制多相钢组织为F(铁素体,53%)+P(珠光体)+M(马氏体)/A(奥氏体)、第二相纳米颗粒(10～30 nm)析出强化抗拉强度、F直径10～15μm,达到了屈强比不大于0.72的设计要求。并对钢中夹杂物实际控制水平、性能指标进行了评价。

980MPa级钢配套焊丝电弧形态和熔滴过渡试验分析

利用激光为背景光的成像系统,摄取电弧形态和熔滴过渡的高速图像,试验了新研制的屈服强度为980MPa级钢配套的两种焊丝电弧形态和熔滴过渡形式.试验在典型焊接参数条件下,采用不同配比的氩、氦混合保护气体MIG焊接方法,对所研制的焊丝与普通焊丝H08Mn2SiA进行了电弧形态和熔滴过渡对比试验.结果表明,所研制的焊丝不仅其熔敷金属力学性能满足要求,而且熔滴过渡性能也优于常用的普通焊丝,为所研制焊丝的焊接工艺性能和实际应用奠定了试验基础.

700MPa级钢显微组织对力学与使用性能的影响

Nb、Ti、V微合金钢常常因轧制工艺的不同而导致其力学性能截然不同。对在工业生产中力学性能出现显著差异的700 MPa级微合金钢的微观结构,采用光学金相、扫描电镜、透射电镜和物理化学相分析进行研究。结果表明:因轧后冷却速率的不同而形成的铁素体+少量珠光体、准多边形铁素体、准多边形铁素体+部分贝氏体三类组织,其力学性能特征分别表现为:屈服强度低、抗拉强度低、冲击功高、断后伸长率高;屈服强度高、抗拉强度高、冲击功适中、断后伸长率适中;屈服强度低、抗拉强度高、冲击功低、断后伸长率低。第二相粒子(Ti,Nb,V)C的析出量及其尺寸分布的不同,以及铁素体晶粒尺寸差异是产生强度差异显著的主要原因,而较多大尺寸不规则状M/A岛的形成是该钢种冲击功明显下降的关键因素。

400 MPa级超级钢专用焊条

焊缝金属的强韧化是超级钢焊接中的一个技术难题,要实现焊缝的强韧化,并避免冷裂纹,需开发与母材性能相匹配的焊接材料。对400 MPa级超级钢主要通过合金化控制焊缝组织使其获得针状铁素体即可获得理想的强韧性。通过大量工艺试验研究,结合400 MPa级超级钢的组织性能特点,研制开发了一种400 MPa级超级钢专用焊条。检测结果表明,该种焊条形成的焊缝金属组织为细小针状铁素体,焊缝金属屈服强度为435 MPa,抗拉强度为612 MPa,冲击吸收功为148J,其组织和性能同400 MPa级超级钢能很好的相匹配,达到了预期目的。

高韧性420MPa级桥梁钢开发及强化机制分析

通过优化合金成分、改进控轧控冷工艺等手段,成功开发出屈服强度在480~530 MPa,抗拉强度在560~630 MPa,延伸率在21%~25%,-20℃冲击功全部在200 J以上的Q420桥梁钢.对透射电镜下的析出相及金相显微组织中的晶粒尺寸进行相关统计计算,得到各类强化贡献量数值,并对Q420桥梁钢的强化机制进行了分析.分析结果表明:在新开发的Q420桥梁钢中析出强化贡献量占全部强度的10%以下,而固溶强化量及细晶强化量分别占全部强度的54%及36%,因此确认420 MPa级桥梁钢的强化机制以固溶强化、细晶强化为主.

700MPa级超高强度汽车大梁用钢研究与开发

根据超高强度汽车大梁钢的特点和要求,介绍了莱钢开发700MPa级大梁钢的Nb-Ti微合金化成分设计及控轧控冷技术,以及该钢的组织形态和析出相分布与形貌。经检测,产品的力学性能和成型性能良好,均满足制造汽车大梁的要求。

700MPa管线钢热压缩变形及组织研究

利用Gleeble-3500型热模拟机,研究700 MPa管线钢(/%:0.07C,0.90Si,0.60Mn,0.008P,0.002S,0.30Ni,0.10Cr,0.12Mo,0.06V,0.03Nb,0.28Cu,0.04Alt,0.006 0N)20 mm热轧板在850~1 250℃和应变速率0.01~1 s^(-1)下单道次热压缩变形及组织演变,得出单道次压缩变形真应力-真应变曲线,热压缩再结晶动态图和动态再结晶开始时间与变形温度关系(RTT)曲线。研究结果表明,发生再结晶由变形温度和应变速率共同决定,该700 MPa管线钢在温度1 100~1 250和应变速率0.01~0.1 s^(-1)下压缩变形时容易发生再结晶。再结晶发生机制是热压缩应变,使得原始晶粒破碎、新晶界产生迁移促使新晶核生成。