稀土Ce对耐磨钢NM400性能的影响

采用转炉初炼→LF精炼→RH精炼→轧钢→淬火→回火工艺实验生产含稀土Ce耐磨钢NM400,通过调整精炼过程中稀土Ce的添加量,研究不同含量稀土Ce对钢板力学、磨损及耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加稀土Ce后耐磨钢NM400的冲击和磨损性能均得到提升;随着稀土Ce含量的增加,钢板在模拟矿井液腐蚀环境中的耐腐蚀性能提高,添加0.006 0%稀土Ce比未添加稀土Ce钢板的耐腐蚀性能提高21.8%。

NM400耐磨钢的冲蚀磨损与搅拌磨损特性研究

以NM400耐磨钢板为研究对象,实验模拟其在实际工况下的磨损方式,结合失重分析及磨损表面观察,研究试验材料在冲蚀磨损及搅拌磨损下的耐磨机理。结果表明,试验钢的组织主要为板条马氏体及分布在板条上的碳化物颗粒;在大角度冲蚀磨损中,NM400耐磨钢的磨损主要为塑性变形产生的冲蚀坑,且其在低冲击压力下表现出较好的耐磨性能;在搅拌磨损中,NM400耐磨钢的磨损主要是微切削产生的犁沟。

NM400马氏体耐磨钢静态CCT曲线

用Gleeble3500热模拟试验机测定的连续冷却膨胀曲线,得出NM400钢临界相变点Ac_(1)=719.4℃,Ac3=847.8℃,结合金相法,利用Origin软件绘制了试验钢的过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,随着冷却速度增大,钢的显微硬度逐渐增大,显微组织逐渐由铁素体和珠光体过渡为贝氏体和马氏体,铁素体量逐渐减少;冷速小于1℃/s珠光体含量逐渐增多,尺寸逐渐减小;冷速大于5℃/s,铁素体和珠光体逐渐消失,贝氏体相变量随冷速增加而减少,马氏体相变量逐渐增多。

包钢NM400耐磨钢板的焊接性及其应用

包钢开发试制了耐磨板NM400,针对其焊接工艺性能及焊接接头力学性能进行了研究。结果表明采用抗拉强度550MPa的低合金钢焊条焊接,焊缝及热影响区内均未出现裂纹缺陷,且焊接性能良好,已在白云铁矿北方重工\张煤机\日本小松等公司成功应用。

NM400贝氏体/马氏体双相耐磨钢动态CCT曲线

以NM400级别贝氏体/马氏体双相耐磨钢为研究对象,利用热模拟实验、金相组织及硬度检测等方法,研究了实验钢种在变形后不同冷却速度下显微组织及硬度的演变规律,并绘制了动态连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,设计的贝氏体/马氏体双相耐磨钢具有良好的淬透性。连续冷却过程中,冷却速度介于0.1~1℃/s时,显微组织中出现了先共析铁素体相;随着冷却速度的增加,先共析铁素体逐渐减少;当冷却速度为1~10℃/s时,显微组织以贝氏体为主;冷却速度> 20℃/s后,显微组织基本为马氏体。随着冷却速度的增加,试样硬度值呈升高趋势,但后期硬度值变化不大。综合考虑,生产中为了得到以贝氏体组织为主的双相耐磨钢,轧制后冷却速度应控制在2~10℃/s。本研究结果可以为贝氏体/马氏体双相耐磨钢轧后冷却工艺的制定提供参考。

NM400耐磨钢连续冷却过程相变研究

利用MMS-200热模拟试验机研究了NM400耐磨钢奥氏体化后连续冷却转变规律,当冷却速度<1℃/s时,组织为先共析铁素体和粒状贝氏体;1~3℃/s时,B+F;3~5℃/s时,针状贝氏体和少量M组织;5~10℃/s时,M+B;10℃/s以上时,组织为板条马氏体(含少量RA)。在CCT曲线中,相变区域主要分为3部分:铁素体区、贝氏体区、马氏体区。随冷却速度的增加,晶粒随之变细,合金元素使CCT曲线右移,降低了NM400耐磨钢的临界冷却速度。

离线淬火工艺对NM400耐磨钢组织与性能的影响

采用Cr-Mo-Nb-B成分体系、两阶段控制轧制+离线淬火,制备NM400低合金耐磨钢,对钢板的宏观形貌、微观组织进行了观察分析。结果表明,整体板型良好,无质量缺陷,淬透性好,钢板组织为板条状马氏体。随着淬火温度的提高,强度、硬度及韧性先升高后下降,在900℃时钢板综合力学性能最佳。经XRD分析结果表明,未检测到γ相衍射峰,表明存在残余奥氏体不明显或含量极少。

厚规格耐磨钢辊式淬火组织性能分析

通过力学性能测试、显微组织分析、显微硬度测量、偏析带及夹杂物成分分析和断口形貌观察,探讨了80 mm厚NM400钢组织性能的影响因素。结果表明:钢板内部存在含有TiC夹杂物的Mn偏析带,由表面至心部数量逐步增多,宽度逐渐增大,其硬度为592 HV0.3,高于基体中马氏体硬度497 HV0.3。偏析带的存在使得样品伸长率由10.2%降低至4.4%,-40℃冲击吸收能量由24 J降低至10 J。在硬度检测时,随着偏析带在检测位置占比的提高,心部硬度逐渐上升。因此连铸阶段充分改善特厚板坯中心偏析是保障厚规格耐磨钢辊式淬火组织性能合格的关键因素。

热处理工艺对高强度耐磨钢性能影响研究

针对采用热轧+淬火+低温回火工艺生产的NM400耐磨钢板,研究了不同温度回火处理对钢板组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明:耐磨板组织为回火马氏体和残余奥氏体,具有良好的韧性和耐磨性能;低温回火可以改善NM400钢的韧性,经过250℃低温回火处理的钢板综合性能最优。

非调质NM400复相耐磨钢的相变行为

为进一步优化非调质NM400复相耐磨钢不同组织配比,利用Gleeble-3800热模拟试验机探究了试验钢在连续冷却条件下的组织转变规律,并结合金相法和硬度法,绘制出试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,当冷速低于1℃/s时,试验钢组织为铁素体+粒状贝氏体+珠光体,部分粗大的原奥氏体晶粒转变为粒状贝氏体和珠光体。在冷却速率为5~40℃/s时,试验钢不再发生珠光体转变,显微组织均为铁素体+贝氏体+马氏体。并随着冷速的增加,马氏体含量不断增加,硬度升高;此外,不同分段冷却方案下,较低的中冷温度以及较长的空冷时间均有利于铁素体和贝氏体的转变。同时,残留奥氏体含量则随铁素体含量的增大而增大;由于试验钢的Ms点较高,马氏体板条较宽,并且有自回火现象发生。

耐磨钢NM400冷弯开裂分析

厚度为20 mm的NM400钢板在冷弯过程中开裂。从冷弯工艺参数、材料拉伸性能、显微组织及夹杂物类型、尺寸分布对NM400钢板开裂原因进行了分析。结果表明:NM400钢板冷弯开裂主要由钢板中微米级TiN夹杂物引起。冷弯变形过程中,夹杂物与基体界面处应力集中,导致微裂纹在界面处形核并扩展,最终导致冷弯断裂。通过降低N含量至4×10^(-5)以下,耐磨钢NM400冷弯过程中无裂纹产生。

稀土对耐磨板NM400低温冲击韧性的影响

采用双精炼LF+RH的冶炼工艺和2 250 mm热连轧机组的一步Q&P工艺开发了稀土NM400热轧卷板,运用扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了稀土对钢中夹杂物的变形、组织形态、晶粒度尺寸以及冲击韧性的影响,重点围绕微量稀土元素提高NM400低温冲击功进行机制分析。研究表明,通过添加微量稀土易于钢中[O]和[S]结合,形成近似球状的高熔点RE-S-O化合物,有效地降低MnS和Al;O;-CaO复合夹杂物的形成概率,且在钢液凝固过程中起到异质形核作用,细化产品的显微组织,提高耐磨钢的低温韧性,特别是在-60℃情况下,NM400稀土耐磨钢的横向冲击功较常规NM400耐磨钢提高了92.3%,弥补了常规耐磨钢低温韧性较差的不足,扩展了耐磨钢的使用条件。

基于2250mm热连轧产线开发低合金NM400耐磨钢卷板

为了开发具有成本优势的低合金高强薄规格耐磨钢卷板,利用目前国内先进的2 250mm热连轧产线的工艺特征,采用两阶段控制轧制后,分别采用前集中、前分散以及分段冷却3种控冷工艺,系统研究了在相同开冷温度下不同冷却速率和冷却路径对产品显微组织和力学性能的影响。结果表明,3种冷却模式中采用分段冷却较为合理,具体关键控制工艺为中间温度650℃、待温时间10s、两段冷速40℃/s以及卷取温度170℃,产品室温组织为以贝氏体为主、板条马氏体和铁素体为辅的混合组织,具有高强韧性和低屈强比的优势,各项性能满足GB/T 24186—2009要求和用户使用条件。

微钒Cr-B系NM400耐磨钢的热处理工艺

采用在Cr-B系中添加微量钒的低成本设计思路来确定NM400耐磨钢的合金成分,详细研究了不同淬火温度和回火温度对NM400耐磨钢显微组织和力学性能的影响,获得了适合工业生产的热处理工艺制度。通过光学显微镜、SEM和TEM观察,分析了经不同温度回火后马氏体组织精细结构的演变规律。结果表明:试验钢具有良好的淬透性,经900～930℃淬火、250℃保温90min回火后得到均匀细小的回火板条马氏体组织;TEM分析表明,回火板条马氏体的宽度在0.1～0.2μm,板条内分布细小均匀的碳化物析出粒子(主要是10～20nm碳氮化钒),提高钢的综合力学性能。

淬火后直接矫直对NM400耐磨钢残余应力的影响

利用XRD测量残余应力的方法,在X射线衍射仪上测量了NM400耐磨钢在不同处理工艺下矫直后的残余应力,研究了耐磨钢NM400淬火后直接矫直对残余应力的影响。结果表明:NM400热轧后淬火处理,会产生较大的残余应力,而后直接进行矫直,对残余应力会起到一定的消除作用。热轧淬火后矫直,矫直量影响残余应力大小,随着矫直量增加,残余应力呈现先减小后增大的趋势,矫直量在0~2%时,残余应力最小。