60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂的原因

60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验时断裂。对断裂的弹簧进行了断口分析、金相检测、硬度检测和非金属夹杂物检测。结果表明:弹簧的硬度和非金属夹杂物含量均符合要求,但有因热处理工艺不当而产生的两种显微组织,即回火托氏体加少量铁素体和保持淬火马氏体位向的回火托氏体,导致其疲劳性能较差而断裂。

60t Consteel电弧炉-60t LF(VD)冶炼60Si2CrVAT弹簧钢的工艺实践

西宁特钢采用 6 0tConsteel电弧炉 6 0tLF(VD) 70 0kg铸锭工艺生产 6 0Si2CrVAT弹簧钢 (% ) :0 5 6～ 0 6 4C ,1 4 0～ 1 80Si,0 90～ 1 2 0Cr,0 10～ 0 19V ,≤ 0 0 2 0P ,≤ 0 0 2 0S。Consteel电弧炉偏心底出钢留渣作业 ,熔炼温度控制在 15 6 0～ 15 90℃ ,冶炼全过程泡沫渣长弧操作 ,可使电弧炉出钢时钢水中磷含量≤0 0 15 % ,LF精炼时加铝脱氧 ,氩气搅拌 ,控制钢中全铝含量为 0 0 2 5 %～ 0 0 5 0 % ,并经VD处理使钢中氧含量达 (9～ 12 )× 10 -6,氢含量为 (0 6～ 0 9)× 10 -6。检验结果表明 ,钢中A细类夹杂≤ 1 0级 ,B细类夹杂为 0 5级 ,其余为

热处理对60Si2CrVAT弹簧钢组织和力学性能的影响

试验了890～930℃淬火、400～440℃回火时淬-回火温度对160mm×160mm连铸坯轧成的Φ21mm 60Si2CrVAT弹簧钢组织和力学性能的影响。结果表明,910℃淬火.回火后的60Si2CrVAT钢抗拉强度高于890℃和930℃淬火-回火钢的抗拉强度,不同淬火温度下钢的抗拉强度随回火温度升高而降低。分析了拉伸断口的组织形貌。

提速列车用弹簧钢60Si2CrVAT的热处理工艺优化

分析制定了60Si2CrVAT弹簧钢合理的热处理制度,利用正交实验极差分析的方法并结合金相及回火后析出相的分析,研究了热处理工艺参数对60Si2CrVAT弹簧钢力学性能的影响,确定了其最佳热处理工艺。结果表明,回火温度和回火时间对强度的影响较大,回火温度和淬火保温时间对塑性影响较大,60Si2CrVAT弹簧钢最佳热处理工艺为:(900℃+25 min)油淬+(400℃+40 min)回火,水冷。

优质弹簧钢60Si2CrVAT控轧控冷工艺的热模拟研究

用Gleeble-1500热模拟实验机测定了优质弹簧钢60Si2CrVAT的CCT曲线,并用光学显微镜和透射电镜研究了不同的终轧温度、冷却速度下的组织和相变。结果表明,冷速为1℃/s时,弹簧钢60Si2CrVAT中的珠光体含量约为98%;随着冷速的增加,铁素体和珠光体的含量逐渐减小,贝氏体和马氏体含量逐渐增加;当冷速达到9℃/s时,基体全部为马氏体;终轧温度850℃、冷速为1℃/s时,弹簧钢60Si2CrVAT的索氏体含量达到90%,强塑性最好,即R_m 1301 MPa,R_(p0.2) 928 MPa,A 23.8%,Z 38.6%。

回火工艺对60Si2CrVAT弹簧钢组织及性能的影响

为了优化60Si2CrVAT弹簧钢的热处理工艺,获得最佳力学性能,研究了不同回火温度及时间（400～520℃回火,30～120min保温）对60Si2CrVAT弹簧钢组织及性能的影响。实验结果表明,经910℃保温30min油冷淬火及430℃保温60min油冷回火的60Si2CrVAT弹簧钢强度和塑性最优（Rm=1993MPa,RP0.2=1620MPa,δ=9%,ψ=32%）。弹簧钢在400℃至520℃进行回火,得到的组织均为回火屈氏体,随温度的升高和时间的增加,针叶状铁素体向粒状、块状转变。

等温淬火回火温度对60Si2CrVAT弹簧钢显微组织的影响

在钢的材质和热处理时间一定的条件下,利用金相显微镜观察分析了860、910、960℃等温淬火与420、470、520℃回火热处理工艺对60Si2CrVAT弹簧钢显微组织的影响。结果表明,随等温淬火温度的升高,实验钢的未溶碳化物减少,残余奥氏体含量增加,得到的组织为上、下贝氏体,残余奥氏体和少量马氏体;960℃淬火晶粒明显粗大。随着回火温度的升高,实验钢的显微组织由粗大的贝氏体、残余奥氏体逐渐向回火屈氏体、索氏体转变。热处理工艺为910℃×30 min加热+300℃×30 min熔盐中等温+420℃×40 min回火油冷,其综合组织形貌最佳。

60Si2CrVAT弹簧钢生产试制

采用80tLD+LF+VD+(250mm*280mm)CC生产提速铁路车辆用弹簧钢60Si2CrVAT的工艺实践表明,钢的清洁度为[O]6×10-6,[S]0.003%,[P]0.010%,,非金属夹杂≤0.5级,力学性能符合标准要求。

60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形行为研究

在DIL805A/T热模拟机上对60Si2CrVAT弹簧钢进行了等温单向热拉伸实验,研究了该弹簧钢在温度900~1050℃、应变速率0.001~1s-1条件下的高温变形及动态再结晶行为。使用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形时的最大变形抗力方程;在此基础上,引入参数α(ε)、n(ε)、Q(ε)和A(ε)得到包含σ、ε、T、ε的本构方程。结果表明,由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R^2=0.98985),平均相对误差绝对值为3.6646%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力、临界应变和Z参数的关系,得到了动态再结晶的临界应力和临界应变方程。

间歇式变向复合电磁搅拌作用下60Si2CrVAT钢的凝固组织

研究了间歇式变向复合电磁搅拌作用下60Si2CrVAT弹簧钢连铸坯的凝固组织。结果表明,间歇式变向复合电磁搅拌工艺可以显著减少60Si2CrVAT弹簧钢铸坯断面中心疏松和缩孔,提高铸坯凝固组织的致密度。铸坯中二次枝晶臂间距为30-250μm,中心等轴区由铸坯断面面积的19.6%增加到25%,铸坯内部质量得到了极大的改善。

60Si2CrVAT弹簧疲劳断裂原因分析

通过实验样品,分析了60Si2Cr VAT弹簧疲劳断裂的原因。结果表明,表面凹坑、表面硌伤、组织异常是导致弹簧样品断裂的主要原因。样品中,表面硌伤所占比例较大,硌伤产生的主要原因为弹簧在支撑圈打磨过程中,打磨质量较差,导致疲劳试验过程中支撑圈和工作圈产生点接触;随疲劳试验的进行,点接触位置逐渐产生硌伤而引起应力集中。

60Si2CrVAT钢短时淬火后亚稳奥氏体等温转变动力学

用热膨胀法和X射线衍射法研究了60Si2Cr VAT弹簧钢在Q-I-Q-T(Quenching-Isothermal-Quenching-Tempering)新工艺的Q-I阶段,即材料奥氏体化后短时淬火再等温这一过程中的亚稳态残留奥氏体的等温转变动力学。实验表明:随等温温度的升高,残留奥氏体含量先升后降。不同温度短时淬火等温冷却后均得到马氏体、贝氏体和残留奥氏体的复相组织。随等温温度的升高,发生完全转变的时间明显缩短,转变量明显减少,转变孕育期也从280℃的54 s减少到500℃的0.96 s。实验获得的亚稳奥氏体等温阶段的TTT曲线呈近C型特征。从亚稳奥氏体的转变量与等温时间的关系曲线可知曲线分为2个阶段,其中第Ⅰ阶段亚稳奥氏体的转变速率明显大于第Ⅱ阶段的转变速率,其等温转变动力学可以用对数曲线进行描述。

铁路货车60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂分析和工艺改进

φ16 mm 60Si2CrVAT弹簧钢（/%：0.58C,1.76Si,0.66Mn,0.010P,0.005S,1.15Cr,0.15V）生产流程为转炉-LF-VD.220 mm×300 mm连铸-轧制-退火工艺。弹簧制造主要工艺为冲床下料-中频感应加热-热卷簧-余热淬火（890~870℃,油冷）-530℃电阻炉回火-打磨-抛丸-预压缩。分析了φ16 mm K6弹簧在疲劳试验过程62万次发生断裂（标准要求≥300万次）的原因。结果表明,弹簧支撑圈与工作圈之间在点接触产生的硌伤而导致应力集中是弹簧早期疲劳断裂的主要原因,同时弹簧局部存在异常下贝氏体也对弹簧疲劳寿命产生了不良影响。通过改进制簧工艺,包括保证支撑圈几何尺寸和弹簧淬火温度,防止弹簧疲劳试验时发生局部点接触等措施,使60Si2CrVAT钢弹簧的疲劳试验寿命≥300万次。

高强度弹簧钢60Si2CrVAT力学性能研究

60Si2CrVAT 钢是在国标弹簧钢60Si2CrVA 钢种的基础上发展起来的铁道部专用弹簧钢牌号,为了适应铁路弹簧恶劣的工作环境,提高使用寿命,60Si2CrVAT 钢对纯净度、伸长率、断面收缩率等质量指标提出了更高的要求。该钢种具有良好的综合力学性能、脱碳倾向低,淬透性高及其他优良的物理、化学性能,主要用于制造高速铁路货车转向架用圆柱螺旋弹簧。随着国民经济的飞速发展,铁道部做出了对干线铁路进行提速的决定,从而对60Si2CrVAT 钢的性能提出了更高要求,为了解决这一问题,研究化学元素对60Si2CrVAT 弹簧钢的力学性能的影响,通过改变元素构成,提高钢的综合力学性能。

热处理工艺对60Si2CrVAT力学性能的影响

60Si2CrVAT 是铁道部货车转向架专用弹簧钢,该钢种不仅要求强度高,而且塑性指标要求也很高,力学性能合格难度比较大,针对淮钢产60Si2CrVAT 钢,采用不同的热处理工艺,研究不同热处理工艺对力学性能的影响,优化60Si2CrVAT 热处理工艺。

60Si2CrVAT弹簧钢的生产实践

采用30tEBT电弧炉-30t LF（VD）钢包精炼炉-浇注700kg铸锭的工艺，生产60Si2CrVAT弹簧钢；经如50mm半连轧机组开坯、高精度圆钢半连轧机轧制成Ф13～Ф28mm；无芯磨床磨光，Ra≤3．2μm。检验结果表明，钢中w（（））≤13×10^-6,w（H）≤1．3×10^-6，A，B类细系夹杂≤1．0级，其制品的抗疲劳寿命超过300万次。

60Si2CrVAT高强度弹簧钢动态再结晶模型的建立

利用Gleeble-3800热模拟试验机,得到了60Si2CrVAT弹簧钢在变形温度900～1150℃、应变速率0.1～10 s^(-1)、变形量为56%下的热压缩变形的真应力-真应变曲线。以Avrami方程为基础,利用应力-应变曲线和平均晶粒等数据,通过线性回归的分析方法,建立了动态再结晶临界应变模型、动态再结晶体积百分数模型和平均晶粒尺寸模型。采用DEFORM进行动态再结晶数值模拟。结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好,这说明建立的动态再结晶模型有较高的准确性,可用于热变形过程的模拟和优化。

60Si2CrVAT弹簧钢EAF-LF(VD)-CC工艺实践

用 10 0tUHPEAF +LF(VD) + 30 0mm方CC工艺生产提速铁路车辆用弹簧钢 6 0Si2CrVAT的工艺实践表明 ,钢的清洁度为 [O]10× 10 - 6 ,S 0 .0 0 5 % ,P 0 .0 12 % ,连铸时用结晶器 +凝固末端电磁搅拌 ,使连铸坯中心碳偏析指数达 1.0 8。

淬回火工艺对弹簧钢60Si2CrVAT力学性能的影响

兴澄特钢采用100 t EBT EAF-LF(VD)-300 mm×320 mm方坯连铸工艺生产平均成分(％)为: 0．57C,1．65Si,1．04Cr,0．13V的φ18 mm高强度弹簧钢60Si2CrVAT。成品钢材S+P含量≤200×10-6,平均氧含量≤12×10-6。因在900℃以下V的碳氮化物不能完全溶解,热处理试验得出,采用910℃60 min淬火、410℃90 min回火,钢的抗拉强度为1 950～1 970 MPa,延伸率为9％-12％。

热轧60Si2CrVAT棒材硬度攻关实践

针对60Si2Cr VAT棒材热轧硬度高、需要软化退火交货的状态,采用了预热冷床、冷床双支过钢或3支过钢、全程盖保温盖的方式来降低热轧态硬度,取得了较好的效果。