49MnVS非调质钢锻造过程中硫化物和力学性能变化

利用金相显微镜、SEM、拉伸及冲击试验机研究了49MnVS非调质钢在锻造过程中硫化物和力学性能的变化规律。结果表明,随着变形程度的增加及锻造温度的降低,硫化物变细变长,长宽比逐渐增加,单位面积中硫化物数量有所增加;铁素体含量逐渐增加,组织不断细化,其中锻造温度的影响更为显著。随着锻造温度的降低,抗拉强度逐渐降低而屈服强度逐渐提高;纵向的塑性和韧性逐渐提高,而横向的韧性有所降低,塑性变化不明显。试验钢的塑性和韧性各向异性显著,且各向异性随变形程度的提高和锻造温度的降低而有所增加。

两种不同碳含量铁素体+珠光体型非调质钢的缺口高周疲劳破坏行为

采用旋转弯曲疲劳实验和疲劳裂纹扩展速率实验研究了两种不同碳含量的铁素体+珠光体型非调质钢30MnVS和49MnVS的光滑样和缺口样(应力集中系数Kt=4)的高周疲劳破坏行为。结果表明,缺口对实验钢的疲劳极限具有显著的影响,30MnVS和49MnVS钢缺口样的疲劳极限较光滑样降低了约69%,呈现出较高的疲劳缺口敏感性。与49MnVS钢相比,30MnVS钢的光滑疲劳极限提高了11.0%,缺口疲劳极限提高了8.5%,但30MnVS钢的疲劳缺口敏感性及疲劳裂纹扩展速率均略高。两种实验钢的疲劳裂纹往往萌生于试样或缺口根部表面基体组织中的铁素体/珠光体边界,并优先沿着该边界扩展。实验结果及文献数据的拟合分析表明,可采用Kt的二次多项式拟合公式来简便地计算Kf值。

贝氏体非调质钢FAS2225轧坯孔洞缺陷分析及工艺改进

FAS2225钢(/%:0.26C,0.35Si,1.99Mn,0.013P,0.046S,0.54Cr,0.12V,0.02Mo,0.08Ni,0.001 20,0.007 0N)的生产流程为铁水预处理-60t顶底复吹转炉-LF-VD-300 mm×360 mm坯连铸-连轧。在215 mm×213mm轧坯上出现中心开裂形成孔洞。经分析得出,加热速度过快及温度梯度过大产生的热应力和组织应力使连铸坯发生开裂造成轧制过程孔洞缺陷。通过预热段加热温度从900℃降至750℃,延长加热时间、温度梯度从△200℃降至△100℃有效遏制了孔洞缺陷的产生。

控轧控冷中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用中碳非调质钢制造的轴类等零件常承受交变载荷,因而对钢材疲劳性能具有高的要求。为了评估控轧控冷工艺生产的非调质钢棒材的疲劳性能,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了一种常用的钒微合金化中碳非调质钢38MnVS及对比钢38MnS的高周疲劳性能。结果表明,与38MnS钢相比,38MnVS钢中铁素体体积分数增加,组织明显细化;相分析表明约有54%的钒处于M(C,N)相中,且尺寸小于10 nm的M(C,N)粒子质量分数为32%,这些细小粒子的析出强化增量约为116 MPa。38MnVS钢的疲劳极限较38MnS钢提高了62 MPa,提高幅度约为18%;疲劳极限比从38MnS钢的0.43提高到38MnVS钢的0.48。M(C,N)相的析出强化及组织细化是38MnVS钢较38MnS钢具有优异疲劳性能的主要原因,但其疲劳性能仍低于锻态非调质钢。根据试验结果及文献数据,给出了预测铁素体+珠光体型非调质钢疲劳极限的简便方法。

硫化物变性处理45MnVS非调质钢的高周疲劳性能

长条状的硫化物夹杂往往会导致热轧/锻造含硫钢的力学性能呈现出明显的各向异性。为了明确硫化物变性处理铁素体-珠光体型非调质钢的疲劳性能各向异性,采用轴向力控制高频疲劳试验机(应力比R=-1)研究了工业生产的45MnVS非调质钢锻态及调质态的高周疲劳断裂行为。结果表明,试验料纵向样中的MnS夹杂分布较为均匀,多呈短棒状或纺锤形,平均长宽比为3.4±1.7。与未变性处理的含硫非调质钢相比,试验料塑性和韧性的各向异性得到显著降低。锻态与调质态横向样的疲劳性能略低于纵向样,调质态样的疲劳极限比(0.52~0.54)明显高于锻态样(0.46)。在ΔK值大于约35MPa·m^(1/2)时,横向样的疲劳裂纹扩展速率略大于纵向样。疲劳断口分析表明,2种状态横向样的疲劳裂纹均主要起源于钢中条棒状MnS夹杂,且调质态样受影响的程度更大。上述结果表明,试验钢硫化物变性处理后的疲劳性能各向异性很小,锻态组织的各向异性程度略低于调质态组织,但后者具有更为优异的疲劳性能。