碲改质C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能

采用升降法和成组法对碲改质C70S6非调质钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了试样的旋转弯曲疲劳性能,分析了碲改质作用机理。结果表明:当置信度为95%,失效概率分别为10%,50%时采用升降法得到的疲劳强度分别为385.0,458.8 MPa,采用成组法时分别为379.9,432.0 MPa,两种方法所测疲劳强度均高于企业要求和未经碲改质C70S6非调质钢;试验钢中硫化物为MnS和Mn(S,Te),大多呈曲率半径小的椭球状,评级结果为细系1.5级,粗系2.0级,其尺寸小于国内未经碲改质C70S6非调质钢,与国外未经碲改质C70S6非调质钢相当;碲改质主要通过调控硫化物形态、减小硫化物尺寸来改善C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能。

C70S6非调质钢锻造连杆的组织力学性能和胀断性能研究

用国产非调质钢C70S6开发试制了胀断连杆。对不同锻造工艺的国产非调质钢C70S6胀断连杆的组织及性能进行了测试，并且运用裂解装置分析了连杆的胀断性能。结果表明：四种不同锻造工艺连杆的组织均为铁素体和珠光体．铁素体含量低于5％；屈服强度在580～630MPa、抗拉强度在970-1010M：Pa、硬度在280~330HV，均符合胀断连杆技术要求；且胀断断口呈现解理断裂形貌，属脆性断裂。

胀断连杆用C70S6高碳非调质圆钢冷剪过程开裂分析和改进措施

Φ5 mm C70S6非调质钢(/%:0.72C,0.20Si,0.58Mn,0.015P,0.065S,0.12Cr,0.05Ni,0.035V,0.008Al)生产流程为60 t UHP EAF-LF-VD-240 mm×240 mm方坯连铸-轧制。通过对剪切下料时开裂钢棒的组织、断口和剪切工艺进行分析,得出剪切过程开裂钢棒和未开裂钢棒组织、硬度无明显差别,因棒材在剪切过程受剪切力作用,出现水平方向移动,造成平刀和圆刀之间的间隙增大,使棒材剪切面弯曲变形,造成端部开裂。通过安装时将间隙由0.5 mm减少至0.3 mm,棒材夹持力由3 t增至3.5 t,对钢材进行淋水锈蚀处理以增大摩擦力等措施,剪切30 tΦ35 mm C70S6钢材结果表明,剪切开裂率由原10%降为0。

C70S6可裂解锻钢的微观组织和力学性能

通过锻造后控制冷却的方法得到可裂解锻钢C70S6锻坯,观察其微观组织,并采用高频疲劳试验机与拉伸试验机测定了其断裂韧性及应变速率敏感性。结果表明,在室温下该材料为珠光体加断续的铁素体,而且铁素体大致呈网状包围在珠光体周围,二者比例大致为10%的铁素体和90%的珠光体。抗拉强度为900～1050MPa,屈服强度为585MPa,最大延伸率为10%。材料断裂韧性为39.74MPa.m1/2,断口基本无塑性变形,为脆性的解理断裂。随着应变率的上升,屈服强度随之增加,而抗拉强度随应变率的上升变化幅度不大。

胀断连杆用C70S6钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳实验研究了胀断连杆用两种成分(%:0.69C-0.034V-<0.005Ti-0.015N和0.72C-0.036V-0.023Ti-0.014N)C70S6钢的高周疲劳性能。结果表明,疲劳断裂均起源于试样的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响;含0.023%Ti的C70S6钢中珠光体片层间距较大,析出粗大(Ti,V)(C,N),导致0.023%Ti钢疲劳性能低于不含Ti的C70S6钢。

C70S6钢连杆疲劳试验过早开裂原因分析

通过化学成分分析、力学性能测试、宏观及微观检验对C70S6钢在疲劳试验中发生早期开裂的原因进行了分析。结果表明:裂纹源位于螺栓孔下端螺纹V型槽底部。切削丝锥加工的螺纹存在细小的刀痕,化学成分中硫、铬、钒含量超标,材料局部出现疏松,这些因素共同作用使得连杆在疲劳试验中过早开裂。因此,建议改善螺纹加工工艺和锻件锻造工艺。

连杆用C70S6钢的胀断性能

对比分析了传统连杆用非调质钢F38MnVS(/%:0.37C、1.32Mn、0.18Si、0.008P、0.060S、0.12Cr、0.12V)锻坯的胀断性能和胀断连杆用非调质钢C70S6(/%:0.72C、0.57Mn、0.32Si、0.020P、0.060S、0.17Cr、0.03V)锻坯的胀断性能。结果表明,C70S6钢的胀断性能明显优于F38MnVS钢。C70S6钢的组织以片层状珠光体为主,铁素体的含量极低,胀断面以脆性断裂为主,达到胀断技术的要求。

胀断连杆用C70S6 BY钢连轧材探伤不合格原因分析和工艺改进

非调质钢C70S6 BYΦ60 mm棒材的生产流程为60 t UHP EAF-LF-VD-240 mm×240 mm坯连铸-连轧。连轧材经现场超声波探伤并对缺陷定位取样,通过低倍、金相显微等检验方法对缺陷进行分析,得出该缺陷为心部裂纹,其产生原因主要是铸坯加热不均和轧后冷却应力较大造成。通过改善铸坯加热工艺,将加热二段温度从1 239℃提高至1 248℃,总加热时间≥2.0 h,均热段1 232℃20～40 min,轧后冷却由堆冷24 h改成坑冷38 h,探伤不合格率由36. 80%降至0. 78%。

涨断连杆C70S6锻钢毛坯与粉末冶金毛坯的差异研究

本文针对当前应用广泛的C70S6锻钢和粉末冶金两种不同材料的涨断连杆的差异性进行研究,从材料特性、制造工艺、产品性能、以及成本等多方面比较其各自的优势和劣势,为涨断连杆材料选择提供指导意见。

高碳微合金非调质钢C70S6的开发和工艺实践

开发的高碳微合金非调质钢C70S6(/%:0.68~0.73C,0.15~0.25Si,0.45~0.55Mn,≤0.030P,0.055~0.070S,0.10~0.15Cr,0.04~0.08Ni,0.03~0.04V,0.0120~0.0140N)的生产流程为120 t顶底复吹转炉-LF-RH-240 mm×240 mm方坯连铸-Φ39 mm棒材轧制。生产结果表明,通过控制Mn/S≥3,采用碱度[(CaO)/(SiO_2)]4.32的LF精炼渣(/%:59.87CaO,13.86SiO_2,5.55MgO,16.34Al_2O_3,0.64S,0.072MnO),钢水过热度15~30℃连铸拉速0.65 m/min,弱二冷比水量0.5 L/t;二冷Ⅲ段采用气雾冷却,终轧温度≤880℃等工艺措施,高碳微合金非调质钢C70S6抗拉强度≥950 MPa,屈服强度≥550 MPa,伸长率≥10%,断面收缩率≥20%,硬度HB值为240~290,其各项指标均满足胀断连杆要求。

微合金化C70S6胀断连杆断裂面掉屑缺陷分析与工艺改进

采用金相显微镜、电子显微镜等分析得出,C70S6钢表面严重脱碳以及内部质量缺陷均会造成连杆胀断掉屑,通过优化Al、V、P含量,钢中铁素体含量由原5.5%-8.6%降至2.7%-4.8%;连铸过热度由≤35℃降至≤30℃,拉速由0.80-0.90m/min降至0.65-0.75m/min,末端电磁搅拌电流由200A提高至300A;轧制前铸坯涂涂料,加热炉加热时高温段空燃比由0.7-0.8降至0.5-0.6,加热温度提高至1200-1250℃;并采用提高轧后冷速等措施后,C70S6钢中心C偏析降为0.99-1.04,表面脱碳层深度≤0.50%d,晶粒度5.5-6.0级,铁素体含量≤5.0%,成功解决了连杆批量掉屑质量问题。

提高C70S6胀断连杆钢钢水纯净度的工艺优化

针对下游用户在C70S6胀断连杆钢加工过程中出现的切削性差、刀具磨损严重、A类超级别以及黑点缺陷等问题,分析了原因,并实施了一系列工艺优化。通过优化炉前脱氧造渣、LF硫铁矿入炉、连铸防氧化控偏析等措施,提高了钢水的纯净度和高硫钢的可浇性,有效降低了钢中A类、B类夹杂物的级别及比例,改善了钢中硫化物的分布,降低了轧材中硫化物的聚集,提高了钢材的切削性能。

C70S6材料连杆用螺尖丝锥的优化设计与应用

针对C70S6高硬度钢材料连杆螺纹的难加工性,为改善螺尖丝锥在加工连杆螺纹孔时出现易磨损、折断、寿命短和不稳定等问题,通过优化螺尖丝锥的结构参数和加工工艺,对优化后的螺尖丝锥进行了寿命对比试验。结果表明,该优化设计能有效改善螺尖丝锥在加工高硬度钢C70S6材料连杆螺纹过程中出现的易磨损和易断裂问题,同时提高了螺尖丝锥的使用寿命及稳定性。

C70S6非调质钢胀断连杆的制造工艺及其实物质量

对C70S6非调质钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线进行了合理测定,采用力学性能测试、金相检验、疲劳性能测试等方法对C70S6非调质钢胀断连杆的品质进行了分析。结果表明:轧钢过程中采用高温扩散加热及控轧控冷工艺可得到均匀稳定的轧后组织;控制锻造后冷却速率可使连杆显微组织中的铁素体占比远低于10%,并有效防止出现马氏体等异常组织;最终制作的C70S6非调质钢胀断连杆的各项理化性能指标和疲劳寿命测试结果均能满足使用要求。

连杆用易切削非调质钢对比

采用金相检验、非金属夹杂物对比的方法对国内外C70S6钢进行分析。结果表明:国外材料的致密性好,而国内材料的枝晶偏析严重,且带状组织较国外材料严重;国外材料的硫化物形貌以短杆的纺锤体状为主,有利于提高切削性能,而国内材料的硫化物以细长状为主;国内材料中含有较大颗粒的非金属夹杂物,其钢水纯净度较国外材料差。

正火处理对胀断连杆用C70S6非调质钢组织和力学性能的影响

利用OM、SEM、拉伸测试分别对胀断连杆用C70S6非调质钢的正火组织与性能进行研究,结果表明,在不同正火温度下,C70S6非调质钢的组织均为珠光体+断续网状铁素体,正火温度由1000℃升到1200℃时,晶粒度从5级增加到4级,铁素体从1.31%降至1.05%(面积分数),原始奥氏体晶粒尺寸变大,奥氏体晶界处析出的不连续铁素体减少,这些组织变化导致抗拉强度增强,塑韧性下降,材料的缺口敏感系数维持在1.05左右,断口均呈现解理脆性断裂形貌。

中碳微合金非调质钢涨断连杆的开发

为提高发动机连杆性能,用中碳微合金非调质钢36MnVS4试制了发动机连杆,并对试制连杆的性能进行了检测。结果表明,试制的36MnVS4连杆的化学成分、显微组织、力学性能、疲劳性能、台架耐久性能和道路试验性能等性能不仅满足技术要求,且比高碳微合金非调质钢C70S6连杆的性能优异,可代替C70S6生产连杆,提高连杆性能。