Fe-Cr26-Ni13系中碳耐热铸钢的制备和组织性能分析

基于研制使用温度高达1200℃耐热铸钢的目的,通过化学成分设计,使用中频感应炉冶炼,研制了一种铁铬镍稀土耐热铸钢以及在其基础上分别加铝2wt%、4wt%、6wt%的三种耐热铸钢。通过金相显微镜、X射线衍射和扫描电子显微表征以及Gleeble热模拟机,研究了这4种耐热铸钢的显微组织、结构和高温力学性能。结果表明:铁铬镍稀土耐热铸钢的组织为奥氏体+碳化物,含铝耐热铸钢的组织为铁素体+碳化物+金属间化合物;在含铝耐热铸钢中,含6wt%的耐热铸钢的高温屈服强度和高温强度最高。     

ZG20CrMoV钢中钒的偏析和稀土的作用

本文着重研究钒和稀土对铸造CrMoV钢抗裂性能的影响,考察了钒和稀土对钢的凝固过程、枝晶偏析和碳化物形貌的影响。研究结果表明,当钢中合钒大于0．1%时,由于钒和铝具有强烈的枝晶偏析倾向,导致钢的组织和性能不均匀、枝晶间粗大碳化物形成,引起钢的塑性和韧性下降,导致裂纹产生。加入稀土,可以减小二次枝晶臂间距,减轻枝晶偏析和细化碳化物,从而提高钢的冲击韧性和裂纹扩展功,提高钢的抗裂性能。     

稀土、钒、钛变质处理对高硅铸钢晶粒细化的影响

研究了稀土、钒、钛变质剂对等温淬火高硅铸钢晶粒细化的影响.结果表明,经稀土、钒、钛变质处理后,高硅铸钢中形成大量的高熔点化合物,可以强烈地促进非均质形核,细化高硅铸钢的奥氏体晶粒;同时变质剂的加入可以明显提高钢液的过冷度,促进形核、细化奥氏体晶粒.高硅铸钢等温淬火组织中由一次结晶形成的树枝晶已经完全消除,全部转变为等轴晶;385℃等温时高硅铸钢淬火组织中的块状残余奥氏体的量明显减少,由未变质前的31.9%降低到5.5%,块状残余奥氏体的尺寸也明显减小.     

稀土在铸钢中的应用

作者总结了国内外近几年来稀土在铸钢中应用研究情况。结合个人的科研工作,着重总结了稀土对钢的凝固过程的影响;论述了稀土细化晶粒、减轻枝晶偏析、改善非金属夹杂物形态和分布及其对铸钢件质量的影响。文中还提出稀土作为孕育剂及与其它元素复合孕育将是提高铸钢件质量的重要措施之一。     

稀土-硼复合处理对14Ni5CrMoV铸钢强韧性的影响

通过力学性能试验及微观组织分析,研究了稀土-硼复合处理对14Ni5CrMoV铸钢强韧性的影响.结果表明,14Ni5CrMoV铸钢经稀土-硼复合处理后,夹杂物的形态、大小和分布得到改善,铸钢回火后可获得均匀的回火马氏体组织,碳化物弥散分布于马氏体晶内,从而提高了14Ni5CrMoV铸钢的强韧性,尤其显著地改善了钢的低温韧性.     

合金元素对铁基激光熔覆涂层显微组织和相结构形态的影响

利用CO2激光在45钢表面熔覆制备铁基合金涂层,研究4种合金元素对改变涂层组织形态以及枝晶间碳化物形状的影响规律.结果表明,随着V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO的依次加入,熔覆涂层原柱状晶形态逐渐改变为柱状树枝晶,最后转变为无明显柱状晶方向性的树枝晶;在激光熔覆涂层中,同时添加V,Nb元素,涂层枝晶间的连续长条状碳化物被打断成块状;同时添加V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO,涂层枝晶间的碳化物被球化.通过改善涂层树枝晶组织形态以及球化枝晶间碳化物,涂层的抗拉强度和断后伸长率明显提高,涂层的强韧性显著增加.     

稀土硼对30CrMn2Si铸钢组织转变的影响

本文通过光镜、透射电镜、扫描电镜研究了稀土硼对30CrMn2si铸钢组织转变的影响。研究结果表明:稀土硼减缓了奥氏体的分解,使钢的淬透性和临界淬透直径增加,Ms点升高。稀土硼还能使铸态组织细化,铁素体数量增多,并能抑制孪晶马氏体形成,增加位错马氏体比例,改善回火碳化物形状、数量及分布。增加淬火组织中残余奥氏体数量。从而使钢的性能得以改善。     

稀土对航空用铝合金铸态显微组织的影响

研究了Nd(0～0.37%)和混合轻稀土(0～0.52%)对航空用铝合金7075和2024铸态显微组织的影响.结果表明,两种稀土的加入均使7075和2024中粗大共晶的数量明显减少;一定量Nd的加入可显著减小2024和7075的二次枝晶间距;混合轻稀土对7075和2024二次枝晶间距的影响比较复杂.     

稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体转变的影响及机理

采用L78 RITA淬火热膨胀仪、QUANTA400扫描电镜和JEM-2100透射电镜研究镧铈混合稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体连续冷却转变动力学及显微组织的影响,采用电感耦合等离子体质谱仪测定稀土的固溶量,通过透射电镜探索固溶稀土在钢中的存在状态,结合对La的界面扩散系数的测定、计算,综合分析镧铈混合稀土的作用机理。结果表明,镧铈混合稀土使20MnCrNi2Mo耐磨铸钢CCT曲线整体向右下方移动,促进了连续冷却转变过程中下贝氏体的形成,提高了淬透性,使得板条马氏体组织中孪晶亚结构增加。分析认为,固溶于钢中的稀土原子富集于晶界等晶体缺陷处,降低晶界能、阻塞扩散通道,推迟新相的形核-长大过程,进而影响组织转变。     

稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体转变的影响机理

采用L78 RITA淬火热膨胀仪、QUANTA400扫描电镜和JEM-2100透射电镜等设备研究镧铈混合稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体连续转变动力学及显微组织的影响,采用ICP-MS电感耦合等离子质谱仪测定稀土的固溶量,通过透射电镜观察探索固溶稀土在钢中的存在状态,结合对La的界面扩散系数的测定计算,综合分析镧铈混合稀土的作用机理。结果表明,镧铈混合稀土使20MnCrNi2Mo耐磨铸钢CCT曲线整体向右下方移动,促进了连续冷却过程中下贝氏体的形成,提高了淬透性,使得板条马氏体组织中孪晶亚结构增加。分析认为,固溶于钢中的稀土原子富集于晶界等晶体缺陷处,降低晶界能、阻塞扩散通道,推迟新相的形核-长大过程,进而影响组织转变。     

齿轮钢大圆坯的铸态组织及轧制遗传性

基于φ500 mm大圆坯连铸连轧生产22CrMoH汽车桥齿钢的工艺,通过对铸坯低倍组织及高倍金相组织、轧后带状组织系统分析,开展了齿轮钢大圆坯铸态组织及轧制遗传性研究。研究发现,22CrMoH齿轮钢连铸大圆坯近表面细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区的枝晶尺寸存在明显差异;自表面至芯部二次枝晶间距逐渐增加,退火状态下枝晶主干位置以铁素体为主,枝晶间以珠光体为主;轧后带状组织形态主要受铸态组织二次枝晶间距和轧制变形的影响;轧后退火态铁素体带宽自表面至芯部呈现增加趋势。     

稀土对4145H锻材的组织及夹杂物的影响

采用金相显微镜和QUANTA-400型环境扫描电镜,对4145H钢锻轧组织和稀土夹杂物进行观察。结果表明,在钢材纵向上分布着明显铁素体+珠光体带状组织,造成带状组织的原因是枝晶偏析。采用高温扩散退火的方法,将温度升高到1250℃保温20 h,当温度降低到600℃时出炉空冷,即可完全消除带状组织,且随着稀土含量的增加铁素体逐渐减少,甚至消失。     

超高碳球墨铸钢热疲劳性能研究

研究了新型耐磨耐热材料——球墨铸钢。通过对钢液进行适当的球化处理，铸态组织直接获得一定数量的球状石墨、碳化物和珠光体，并有效地降低了有害杂质的含量。重点研究了球墨铸钢的热疲劳性能。研究表明：球墨铸钢的耐热性能优于传统铸钢与锻钢40Cr。     

添加稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢的组织与性能

针对添加镧、铈混合稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢,采用扫描电镜、透射电镜、洛氏硬度计、电子万能试验机和电子式摆锤冲击试验机进行组织观察和和力学性能测定,并分析试验钢显微组织和力学性能的关系。结果表明：添加镧、铈混合稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢铸态组织为粒状贝氏体,且存在较高密度位错;稀土含量为0.0092%的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢硬度达到32.11 HRC,抗拉强度为1128.48 MPa,冲击吸收能量(-40 ℃)为9.887 J。高密度位错能提高试验钢的硬度,但不利于塑性的改善;贝氏体组织中的(M/A)岛对于硬度和强度的提高有利,但会降低韧性;添加稀土元素使夹杂物变质,有助于改善韧性。     

添加Nb元素对耐热不锈钢组织和硬度的影响

采用高频感应加热设备熔配合Nb量为0～2.0％的耐热不锈钢样品.研究了Nb含量对耐热不锈钢基体组织、碳化物形态及合金硬度的影响规律.结果表明:随着Nb含量的增大,奥氏体枝晶形态由粗大枝晶→等轴晶→细小枝晶→粗大枝晶转变;碳化物由粗大长条状→细小短棒状/点块状→连续网状形态转变;相应的,合金硬度则呈现出先增大后减小的趋势,硬度值在125～175 HB之间.     

Ti对奥氏体耐热铸钢显微组织与硬度的影响

通过显微组织观察、硬度测试等手段,研究了Ti含量对Cr25Ni20奥氏体耐热铸钢显微组织与硬度的影响。结果表明:Cr25Ni20钢中添加一定量Ti,可使其基体组织得到细化。Ti含量为0.15wt%时,Cr25Ni20钢组织为细小的树枝晶,细化效果最好;同时其组织中碳化物含量明显增加,Cr25Ni20钢硬度得到提高。在0.02wt%～0.2wt%内,随着Ti含量的增加,Cr25Ni20钢的硬度先升高后降低。Ti含量1.5wt%的Cr25Ni20钢硬度达到最大值,为181 HB。     

CeO_2对AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层组织和硬度的影响

为探究稀土氧化物Ce O_2对高熵合金的影响,采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上制备了添加0%、0.5%、1%和1.5%(质量分数)Ce O_2的Al Co Cu Fe Mn Ni高熵合金涂层。利用SEM、EDS和XRD研究了Ce O_2对合金涂层组织和硬度的影响。结果表明:涂层组织呈枝晶成长特性,由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成。Ce O_2添加量越多,涂层组织越致密,晶粒越细小,细晶强化是涂层硬度提高的主要原因。     

混合稀土对ZL114A铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS和差示扫描量热法等手段研究了混合稀土(60%Ce、40%La)对ZL114A铝合金组织性能的影响。结果表明:当稀土添加量(质量分数)为0.15%~0.35%时,随着稀土添加量的增加,晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距减小;当稀土添加量为0.25%时,α-Al相的晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距达到最低,此时抗拉强度、伸长率和显微硬度达到最高。DSC结果显示,添加稀土降低了合金的共晶点温度和α-Al的熔化温度,减小了凝固温度区间。     

稀土、钛变质对贝氏体铸钢成分偏析及强韧性的影响

研究了稀土、钛和稀土 /钛复合变质对贝氏体铸钢成分偏析和强韧性的影响。结果表明 :采用稀土 /钛复合变质剂能基本上消除碳和其它元素 (Si、Cr)的枝晶偏析。复合变质后铸钢的硬度和冲击韧度同时提高。冲击韧度提高来源于晶粒细化、残余块状奥氏体较少、夹杂物改性等。硬度提高主要是由于成份偏析较小 ,使枝干碳和合金元素含量提高 ,从而使马氏体中的碳含量提高所致。     

垃圾焚烧炉用耐热铸钢护板腐蚀破坏分析及改进

通过耐热铸钢护板的化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察，结合服役环境对垃圾焚烧炉用铸钢护板腐蚀破坏的原因进行了研究，并针对原因提出了改进措施。结果表明，铸钢护板的腐蚀破坏是在垃圾渗滤液的化学腐蚀和高温氧化腐蚀两方面的综合作用下所导致，铸钢护板碳含量偏高，组织中存在较多碳化物，是铸钢护板沿晶腐蚀破坏的主要原因，铸钢护板内部存在明显疏松缺陷，铸件致密性差，加速了护板的腐蚀破坏。一方面可通过优化铸钢护板成分设计，降低其碳含量，同时在钢中加入适宜的合金元素，以提高铸件在服役环境下的耐蚀性，另一方面，应改进铸造工艺，提高铸件内部质量，从而保证铸钢护板的使用寿命。