等离子熔融还原直接冶炼(高)合金钢及低碳铁合金

介绍了两项发明专利技术的名称、技术特点、技术经济指标分析。

耐磨高硼低碳铸造合金的研究

为提高普通碳钢的耐磨性,在低碳钢的原材料中加入3.0%~3.5%B。金相显微组织观察和XRD分析结果表明:获得的高硼低碳铸造合金铸态组织为铁素体+珠光体+Fe2B。Fe2B呈连续网状沿晶界分布,铁素体呈不规则块状分布在硼化物周围,珠光体呈片层状分布在硼化物和铁素体之间。经980℃×2 h+250℃×4 h淬回火热处理后,铁素体和珠光体全部转变为强韧性均好的板条马氏体组织,Fe2B局部出现断网现象,仍呈网状分布。铸造合金综合力学性能显著提高,经测试,其硬度≥HRC60.2,冲击韧性≥12.5 J/cm2,耐磨性相对40Gr钢提高了2.5倍,可作为优良的耐磨金属材料推广应用。

高硼低碳合金热处理过程中强韧机理的研究

以高硼低碳合金为对象,研究经1 000℃×1.5 h+240℃×3.0 h的淬火、回火热处理后其组织及性能的变化规律,分析其强韧机理。结果表明,经淬火回火处理后,钢中出现了板条马氏体、Fe2B和极少量的残余奥氏体组织;高温淬火处理使少量Fe2B溶解,改善硼化物形态,增强板条马氏体基体的连续性,弱化Fe2B的脆性;高温回火能消除试验钢淬火时产生的残留应力,提高材料强度、韧性和疲劳性能。

热处理对高硼低碳铸钢组织和耐磨性的影响

研究了淬火温度分别为940、1 000、1 060℃时高硼低碳铸钢显微组织、力学性能和耐磨性的变化规律。结果表明:不同淬火温度下,钢的组织均由马氏体+硼化物+少量的残余奥氏体组成。随着淬火温度逐渐升高,硼化物由连续的网状向孤立的杆、块和粒状转化;硬度先上升后平缓下降,磨损失重量先下降后增大;经1 000℃×1.5 h水冷淬火+200℃×3 h回火后,钢的硬度上升到最大值53 HRC,磨损失重量下降到最小值14.2 mg,相对940℃时的硬度和耐磨性分别提高了1.07倍和2.28倍。

稀土、氮对高硼铁基合金凝固组织和性能的影响

研究了稀土、氮复合变质处理对含0.26wt%C,2.05wt%B和0.64wt%Ti的高硼低碳铁基合金凝固组织和性能的影响。结果表明,高硼低碳铁基合金的凝固组织中除了有网状分布的Fe2B化合物外,还存在少量TiB2块状组织;经稀土、氮复合变质处理后,组织明显细化且分布均匀性增加,硼化物中出现了多处明显颈缩和断网现象,没有新相出现,其硼化物仍是Fe2B和TiB2;此外,变质处理对高硼低碳铁基合金硬度无明显影响,但明显提高抗弯强度和冲击韧度。最后分析了高硼低碳铁基合金凝固组织和性能变化的原因。

低碳Nb-V微合金化高强度冷镦硼钢耐延迟断裂性的研究

试验用低碳硼钢(%:0.13～0.21C、0.000 5～0.003 7B)和低碳Nb-V微合金化硼钢(%:0.18～0.24C、0～0.033Nb、0～0.050V、0.000 5～0.002 2B)分别由实验室50 kg真空感应炉和碳管炉冶炼,轧-锻成φ13 mm圆棒,然后加工成拉伸和带缺口的延迟断裂试样。经950℃水淬+200℃回火处理后钢的延迟断裂性由延迟断裂强度比R=σ_n(延迟断裂强度)/σ_e(拉伸强度)表示。结果表明,0.028%Nb-0.032%V微合金化0.000 5%B钢的σ_e为1 480 MPa,R值为0.665,均高于880℃油淬+400℃回火40Cr钢和35CrMo钢的σ_e和R值(σ_e分别为1 460 MPa和1 530 MPa,R值0.583和0.556)。

高硼低碳耐磨合金磨料磨损性能研究

借助光学显微镜和SEM电镜观察,运用磨损试验手段及对比研究法,研究了高硼低碳耐磨合金的磨料磨损性能。结果表明,在中、低冲击工况下,高硼低碳耐磨合金的磨损质量损失、相对磨损率均小于高铬铸铁和高锰钢,且磨面磨损形成的沟槽少,压坑小,这显示出了良好的耐磨料磨损性。

热处理对Ni基高硼合金组织的影响

研究了一种含硼量为0.11%的高温高强合金的相变,以及热处理对其组织的影响。结果表明,合金的铸态组织主要由γ相、二次γ′相、γ/γ′共晶和硼化物组成。固溶处理时,方块状二次γ′相和硼化物发生固溶,且随着固溶温度的升高,二次γ′相和硼化物尺寸减小;时效过程中,从过饱和的γ相中重新析出细小的三次γ′相,且数量随固溶温度的升高而增加。经过1120℃×4 h,AC+900℃×10 h,AC的固溶时效处理后,合金可以获得细小弥散分布的硼化物、以及二次和三次γ′相综合强化的理想组织,合金在800℃的抗拉强度可达1030 MPa,并兼具良好的塑性。

利用碳锰熔渣生产低碳锰硅合金的工艺探讨

直接利用碳锰热熔渣生产低碳锰硅合金,利用熔渣潜热的同时又可实现渣中锰的回收,通过增加熔渣电弧炉工序和硅热还原搅拌炉工序,经成本核算可以得出在增加熔渣电弧炉工序的情况下,利用碳锰熔渣热装生产低碳锰硅合金完全可行,对生产高碳锰铁规模较大的企业效益会更好。

硼对热轧超低碳带钢甩尾的影响机理与工艺改进

针对含硼超低碳钢在精轧过程中经常出现甩尾的问题,分析了硼对热轧超低碳带钢轧制过程中精轧甩尾的影响机理,并提出了改进措施。结果表明:在超低碳钢中,微量硼元素的添加虽然对奥氏体区的高温强度和先共析铁素体相变的开始温度影响不明显,但阻碍了铁素体晶界的移动,降低了铁素体的高温塑性,在高应变条件下容易在铁素体相中生成微孔甚至裂纹,因此塑性变形过程中容易在两相区或者铁素体区轧制时造成延伸不均匀,增加了带钢精轧过程中的不稳定性。通过提高终轧温度和带钢横断面温度的均匀性、降低后机架带钢的应变程度、调整化学成分等措施,使含硼超低碳钢的甩尾现象得到了有效控制。

硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响

采用多功能材料试验机和光学显微镜分析了硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明,在其它条件基本一致的前提下,加入0.005%硼元素对提高低碳贝氏体钢的综合力学性能非常有效。其中轧制后直接油淬至室温的钢板,含硼钢的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为687 MPa、891 MPa及21.3%,比不含硼钢分别高71 MPa、137 MPa和1.3%。硼元素对试验钢的回火工艺及回火处理后的力学性能也有显著影响,不同温度回火的含硼钢的综合力学性能均优于不含硼钢,且对于含超微量合金元素硼的钢,在600℃回火较为适宜;而对于不含硼的钢,在650℃回火更合适。微观组织观察表明,轧制及不同温度回火处理后,试验钢均由准多边形铁素体、粒状贝氏体、板条状贝氏体及极少量的针状铁素体组成,含硼钢与不含硼钢中各种组织所占的比例有很大不同;钢中加入0.005%硼对获得细小的微观组织极为有效。

热处理对新型含硼低碳高锰合金组织影响的热力学分析

研究了一种新型含硼低碳高锰合金并讨论了热处理对其组织的影响。研究表明,合金铸态组织由铁素体基体(少量残留奥氏体)、M2B硼化物、M23(C,B)6以及Ti(C,N)相组成,且硼化物呈断续网状分布;高温淬火后基体并没有发生马氏体相变,基体中残留奥氏体的含量增加,硼化物因部分溶解体积分数减少,且硼化物的分布更加弥散。从热力学角度分析了热处理对合金组织的影响。

高硼中碳合金在低真空环境下的高温磨损行为

研究了在低真空环境下,200~600℃温度区间内高硼中碳合金的高温磨损性能。结果表明:高硼中碳合金在200~500℃温度区间内磨损量随温度提高而线性增大,在600℃时摩擦系数的波动越来越剧烈,摩擦表层金属产生相变而使磨损量增大了一个数量级。低温环境下磨损表现为局部的塑性变形疲劳和氧化磨损,高温环境下摩擦表层软化并形成带状组织,产生更强的塑性流动和氧化磨损,粘着磨损不明显。在600℃时磨损亚表层的共晶硼碳化合物为颗粒状,且磨损亚表层的厚度最厚。

高碳铬铁熔盐电解精炼制备低碳纯净铬铁

以NaCl-KCl熔盐为电解质、高碳铬铁为工作电极、钨丝为对极、Ag/AgCl为参比电极,在阳极电极电势为0.3 V（vs.Ag/AgCl）的恒压条件下一步熔盐电解高碳铬铁制备低碳纯净铬铁;通过方波伏安法研究了阴极铬铁沉积机理,对阴极电解产物进行了微观分析和物相表征.结果表明,阴极铬离子沉积是由扩散控速的一次性得失2个电子的可逆反应,且阳极中金属铬先于铁氧化进入熔盐;低碳铬铁合金为粒径0.5~2mm的球状颗粒,阴极产物低碳铬铁的碳含量仅为0.24wt%.