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ISSN 1001-0963
CN 11-2133/TF
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2018年, 第30卷, 第7期 刊出日期:2018-07-16
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综合论述
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低碳高强贝氏体钢的研究现状
田亚强,田耕,郑小平,宋进英,魏英立,陈连生
. 2018, 30(7): 505-514.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20180082
摘要
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概述了近些年低碳硅锰系贝氏体钢的国内外研究现状,介绍了贝氏体相变机制及形成过程;并通过分析合金元素对低碳硅锰系贝氏体钢组织与性能的影响,论述了在双相区保温过程中合金元素Mn的配分行为,揭示了低碳高强贝氏体钢的强化机制;最后详细阐述了低碳高强贝氏体钢的工艺、组织、性能三者的相互关系,重点介绍了几种能获得屈服强度与伸长率分别高于1000MPa、15%的制备工艺,并在此基础上展望了低碳高强贝氏体钢的主要研究方向。
冶炼与加工
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炭化温度对高炉喷吹用竹炭微观结构的影响
徐润生 ,郑恒 ,王炜 ,姜曦,刘全国5,薛正良
. 2018, 30(7): 515-522.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170407
摘要
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为了研究炭化温度对高炉喷吹用竹炭微观结构的影响,采用元素分析仪、红外光谱、XRD、拉曼、扫描电镜等先进的表征手段解析了不同炭化温度条件下竹炭的化学成分、官能团、微晶结构、石墨化结构以及微观形貌特征。研究结果表明,随着炭化温度的增加,竹炭的挥发分大幅降低,固定碳大幅增加,H和O元素含量逐渐减少。炭化温度高于500℃后,竹炭基本完成了含氧官能团和不饱和侧链的分解。随着炭化温度的升高,竹炭的芳香微晶逐渐长大,碳基质有序化程度逐渐变好,竹炭的空心管壁逐渐产生微孔。此外,炭化温度高于500℃后,竹炭的空心管壁发生破碎、坍塌,有助于降低其机械强度,改善竹炭的可磨性。
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拉坯方向铸坯温度场和冷速分布对微合金钢表面横裂纹的影响
杜辰伟 ,汪春雷,李波,李斌,马炳川,张家泉
. 2018, 30(7): 523-528.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170362
摘要
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基于已开发的板坯连铸二维传热与凝固模型,结合实际连铸工艺条件,计算并重点揭示了沿拉坯方向铸坯表层(0~5mm)宽面中心和角部温度场与冷速分布。结果表明,铸坯在结晶器内浇注温度迅速下降至1200~900℃,随后在二冷区内缓慢冷却,角部比宽面中心低约200℃;表层铸坯在结晶器内冷速最大达40℃/s,平均冷速约为10℃/s;二冷区内,足辊区冷速约3~6℃/s,随后维持在0. 1~0. 5℃/s之间。研究结果可用于优化连铸工艺,为从凝固与相变角度控制连铸坯表面及角部横裂纹缺陷提供依据。
材料研究
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电渣重熔M2高速钢铸锭的组织均匀性
肖志霞 ,李海鹏 ,冯建航 ,米永旺,聂义宏5,殷福星
. 2018, 30(7): 529-535.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170290
摘要
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利用实验结合数值模拟的方法研究了直径为400mm的电渣重熔M2高速钢铸锭的组织均匀性,比较了靠近铸锭中心及边缘的微观组织差异,分析了局部凝固时间对共晶碳化物形态的影响规律。结果表明,靠近中心区域为粗大的柱状晶,莱氏体共晶包直径从100μm到400μm不等,共晶碳化物层片最宽可达几十微米,长度可达一百多微米。计算得到铸锭心部的局部凝固时间最长约1300s。而靠近铸锭边缘处,柱状晶更加细小,共晶包直径介于50~200μm之间,共晶碳化物层片宽度约10 μm左右,长度约几十微米。计算得到铸锭边缘的局部凝固时间最短为365s。电渣锭凝固至准稳态时,金属熔池呈锅底状,实测熔池深度约178mm,与模拟结果基本吻合。
冶炼与加工
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轴承钢铸坯中大型夹杂物来源分析
杨锋功,邓志银,马玉强,迟云广,朱苗勇
. 2018, 30(7): 536-541.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170420
摘要
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为提升轴承钢品质,尽可能去除大型夹杂物,结合某钢厂轴承钢生产实际,采用大样电解方法分析了轴承钢中大型夹杂物类型,并结合引流砂检测结果分析了大型夹杂物的来源。结果表明,开浇时铸坯大型夹杂物总量比浇注中期明显偏高,但浇注中期的夹杂物种类与开浇铸坯中类似。铸坯中共发现5类大型夹杂物,其中铝酸钙大型夹杂物来源于钢液中的夹杂物;氧化铝、尖晶石和氧化钙大型夹杂物来源于引流砂;含少量K的TiO2- SiO2- FeO- CaO- Al2O3系复合夹杂物并非一定源自结晶器保护渣,也可能来源于引流砂及烧结产物。除了在精炼过程要尽可能地去除大尺寸的夹杂物,在连铸过程仍需采用有效措施,将引流砂及烧结产物排尽,才能有效提升轴承钢的产品质量。
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Assel轧机轧制薄壁管壁厚螺旋性不均研究
尹元德,李修叶,黄浩,杨青青
. 2018, 30(7): 542-547.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170329
摘要
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针对Assel轧管机轧制薄壁管时出现内螺纹缺陷问题,采用三维有限元分析软件Simufact,对X20Cr13钢管典型规格160mm×6. 5mm Assel斜轧过程进行数值模拟。研究了不同芯棒运动方式、送进角及轧辊辗轧带线型对斜轧后荒管内螺纹深度的影响。结果表明:全浮动芯棒轧后荒管所产生的内螺纹深度最小,固定芯棒次之,拉力芯棒最差;随着送进角逐渐增大,轧后荒管的内螺纹深度逐渐加深;双曲线型辗轧带更有利于控制轧后荒管的内螺纹深度,双曲线辗轧带条件下,轧件在轧制过程中所产生的扭? 湫瘟恳现毕咝驼吩〈笤?5%。
材料研究
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高温蒸汽环境中CO2分压对3Cr钢腐蚀的影响
曾德智,董宝军,石善志,于会永,陈禹欣,鲁文婷
. 2018, 30(7): 548-554.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170349
摘要
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为了研究CO2分压对3Cr钢在高温蒸汽环境中腐蚀的影响。利用高温高压釜模拟CO2辅助蒸汽驱注气井工况,在160℃,CO2分压为1~4MPa的条件下,对3Cr钢进行了失重挂片腐蚀实验,得到3Cr钢的腐蚀速率,并利用SEM、EDS、XRD及XPS观测了3Cr钢的腐蚀形貌及产物组成。结果表明:在实验条件下,3Cr钢的腐蚀速率均小于油田腐蚀控制指标(0. 076mm/a),且随着CO2分压的升高,其腐蚀速率先升高后降低;CO2分压为1~2MPa时,腐蚀产生的FeCO3逐渐沉积在试样的表面,使FeCO3晶体的数量逐渐增多;CO2分压为3~4MPa时,腐蚀产物中的FeCO3晶体有少量溶解,FeCO3晶体棱角逐渐变圆,形成的腐蚀产物变得更加致密。含CO2高温蒸汽环境中,CO2分压主要影响FeCO3的沉积和溶解,从而影响了3Cr钢腐蚀产物膜的保护性,进一步影响3Cr钢的腐蚀速率。
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高氮轴承钢高温疲劳性能与裂纹萌生扩展机理
张志慧,杨卯生,孙世清,李建新,罗志强,李南
. 2018, 30(7): 555-562.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170343
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200℃下,40Cr15Mo2VN高氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能测试结果表明其安全疲劳极限强度为883MPa,较室温条件下降了17%。通过SEM疲劳断口观察发现,疲劳破坏类型主要? 砻嫒毕萜鹆押湍诓糠墙鹗艏性游锲鹆选S胧椅孪啾龋?00℃条件下疲劳应力强度因子门槛值ΔKth下降了20%,导致疲劳裂纹起始的临界非金属夹杂物尺寸减小;200℃条件下表面起裂中疲劳源附近细小裂纹的相互作用使得应力强度因子KI增加,加速表面初始裂纹扩展。同时,根据高氮轴承钢中非金属夹杂物所在位置的名义应力幅度与缺陷疲劳极限强度的比值,分析了非金属夹杂物尺寸、位置及温度对疲劳寿命的影响。
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低温取向硅钢初次再结晶织构及晶界特征分析
刘兵兵,鲍思前,赵刚,黄祥斌,柯珊珊,胡晓
. 2018, 30(7): 563-569.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170279
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应用EBSD技术对低温取向硅钢初次再结晶样品表层、次表层及中心层微观组织进行了研究并基于HE与CSL晶界理论对各层的晶界特征分布进行了分析。结果表明:各层初次再结晶织构以γ织构及{114}〈418〉织构为主,Goss晶粒主要分布在表层与次表层,平均晶粒尺寸由表层至中心层逐渐减小。基体与Goss晶粒取向差分布主要集中在能构成高能晶界关系的20°~45°间,并且次表层所占比例最高。基体中CSL晶界类型以∑3为主,在Goss晶粒周围分布着极少量的∑5、∑7、∑9晶界。
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预置硅铁对高铬堆焊合金组织及耐磨性的影响
龚建勋,张立成,姚惠文
. 2018, 30(7): 570-575.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170283
摘要
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共晶碳化物形态影响高铬合金的致脆性。采用药芯焊丝自保护明弧焊方法熔化预置粉末形成高铬堆焊合金,借助金相显微镜、X射线衍射仪及扫描电子显微镜等手段,考察了预置硅铁含量对其组织和耐磨性的影响。结果表明,随着预置硅铁增加,合金初生M7C3相(M代表Fe、Cr、Mn等金属元素)由板条状? 湮娇樽疵稚⒎植迹渌闹芄簿蓟镄翁善醋. 湮帕W矗灾煌诔9娌闫垂簿А:傅涝ぶ靡┬竞杆咳鄯蠼鹗糁柿?0%~60%的合金粉末,在焊接热输入总量不变的条件下,不仅可使单位熔敷金属的热输入量减小28%~38%,降低焊缝残余热应力,而且使熔敷效率提高36%~55%,并改善了共晶碳化物形态。合金磨损失重随预置硅铁增加而梯次减小,耐磨性提高了40%;该合金磨损机制包括磨粒的显微切削和显微剥落2种,其显微剥落量因共晶碳化物形态改善而持续减小。
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X100管线钢的修正超组元模型计算
李智勇,曹延峰,郝齐齐,齐亮,敬凤婷,林新博
. 2018, 30(7): 576-580.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170382
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考虑了合金元素间的交互作用,对超组元热力学模型进行修正,并利用该修正后的模型计算得到X100管线钢中合金元素和形变储能对铁素体相变参数的影响规律。结果表明:模型计算的奥氏体? 湮靥宓奈露華3高于Thermo- calc软件计算结果;形变储能增加提高了铁素体相变驱动力与形核驱动力,但随温度变化不显著;随着合金元素含量的增加,Mo比Ni、Cr更能显著降低铁素体和珠光体相变驱动力。
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工艺参数对SWRCH35KM组织与力学性能的影响
涛雅,周乐育 ,董捷,赵晓敏,吕刚,谭晓东
. 2018, 30(7): 581-584.
https://doi.org/10. 13228/j.boyuan.issn1001- 0963. 20170342
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以实现免退火冷镦钢SWRCH35KM在线软化处理为目标,研究了变形和冷却工艺制度对中碳冷镦钢组织演变和力学性能的影响。结果表明,采用分段缓冷制度,850~750℃终轧后均获得体积分数为60%~63%的铁素体加部分球化珠光体,随着终轧温度降低,铁素体量略有增加,晶粒尺寸从15~16. 9μm细化至约10μm,珠光体球化趋势趋于显著。冷却制度对于实验钢力学性能有显著影响。采用轧后分段缓冷制度后,抗拉强度约为490~510MPa,伸长率为36. 5%~40. 5%,洛氏硬度为73HRB~78HRB;与直接空冷工艺相比,不同终轧温度下抗拉强度降低约为30~40MPa,伸长率提高1%~3%,洛氏硬度降低2HRB~3HRB。