厚规格35CrMo预硬型模具钢板的回火组织与硬度研究

通过扫描电镜的分析手段,研究了莱钢生产35CrMo预硬型模具钢板厚度方向显微组织对硬度分布的影响。结果表明:80mm厚度钢板经过900℃淬火和550~560℃回火后,钢板近表面硬度为HRC32~36,心部硬度超过HRC28,厚度方向硬度波动控制在HRC5以内;120mm厚度钢板经过920℃淬火和570℃回火后,钢板近表面硬度为HRC32~34,心部硬度下降到HRC28~30。回火态钢板表面硬度下降幅度大于心部硬度的下降幅度,钢板近表面处组织中的回火马氏体呈板条状,原始奥氏体被晶界不同取向的板条马氏体分割细化,组织中碳化物呈短棒状,数量相对较少;板厚1/2处组织为回火贝氏体和数量较多的碳化物。随着钢板厚度增加和回火温度升高,显微组织中回火马氏体体积分数逐渐减少,回火贝氏体体积分数逐渐增多,组织中的碳化物析出量逐渐增加,聚集长大趋势明显。     

冲击器用45CrNiMoV钢制管实验研究

对冲击器用45CrNiMoV钢进行了制管生产的实验尝试，研究了工艺参数对力学性能的影响。研究结果表明，该钢在1 100℃以下的热强度较高，达到2 kN以上，并且热强度的升高速率随温度的降低显著增大，制管时应避免低温轧制，控制轧管温度不低于1 100℃为宜；该钢的热轧态硬度较高，达到40 HRC，不利于机械加工，经过860℃退火处理后，硬度可降低到25～28 HRC；该钢在860℃正火+880℃淬火+不低于610℃回火时的冲击功可达到90 J以上，回火温度610℃为冲击功升高速率由小变大的拐点。     

调质处理工艺对微合金化Q960E钢70 mm板组织性能的影响

采用890～920℃淬火和560～600℃回火工艺对Q960E钢70 mm板进行性能测试,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对Q960E钢板显微组织进行分析。结果表明：采用920℃淬火和560℃回火工艺的钢板强韧性匹配最优(UTS 1048 MPa, YS 1005 MPa, el.14%,-40℃KV₂ 52～61 J),钢板全厚度方向性能分布相对均匀,硬度值为27.5～33HRC;组织从表面至心部为回火索氏体和残余奥氏体。     

500 MPa级S500QL调质高强钢板在线直接淬火(DQ)工艺研究及应用

开发了低碳（C≤0.12%）Nb-V微合金化S500QL高强度钢板,使用120 t BOF+LF+VD的洁净钢冶炼工艺,采用两阶段控制轧制（第一阶段9501070℃区间轧制,第二阶段开轧≤890 ℃、终轧≤850℃）及轧后以720℃/s的冷速在线直接淬火（DQ）,经620670℃,3min/（mm·T）回火生产了 1550 mm钢板。钢板组织为细化的粒状贝氏体+少量先共析铁素体,屈强比≤0.90、延伸率A≥19%,-50℃下冲击功≥100 J,满足市场需求。对DQ工艺钢板进行焊接裂纹敏感性试验及焊接接头性能检验,结果显示,采用该工艺生产的钢板具有良好的焊接性能。     

合金工具钢S2盘条的开发

通过80 kg真空感应炉试验及Gleeble 3800热模拟试验机测试了连续冷却相转变（CCT）曲线,设计了S2钢的化学成分（/%:0.630.69C,1.001.20Si,0.400.60Mn,0.200.40Cr,0.400.50Mo,0.150.25V,0.100.30Ni,0.0100.030Nb,≤0.015P,≤0.010S）,并进行120t BOF-LF-VD-300 mm×390 mm方坯连铸-开坯-高线轧制-斯太尔摩控冷流程的工业性生产。通过铁水脱硫,铁水硫含量≤0.010%,BOF终点[C]0.10%0.30%,[P]≤0.012%,钢水终点温度1620~1660℃,BOF出钢采用Si-Mn预脱氧,LF精炼渣（/%:8~10MgO,44~45CaO,5~10SiO₂,25~35Al₂O₃,LF精炼结束喂钙线,连铸钢水过热度≤25℃,拉速0.65m/min和轧制控冷等工艺措施,成功开发了合金工具钢S2盘条。检验结果表明,Φ8mm热轧盘条奥氏体晶粒度为8.5~9.0级,脱碳层厚度≤0.5%D,热轧盘条HRC硬度值50,同卷HRC硬度值波动小于6,各项性能满足技术要求。     

莱钢LGP20CH预硬型模具钢的开发生产实践

通过合理的化学成分设计,采用转炉、LF、RH、连铸、控制轧制与预硬化热处理工艺,成功开发出LGP20CH模具用钢并批量生产。实物质量检验表明,钢板钢质纯净度高,主要为B类夹杂物,级别在1．5级以下,钢板组织为回火索氏体,晶粒度达到9级以上,100％超声波检验合格,无气孔、针眼缺陷;整张钢板硬度波动值不超过4HRC,完全满足用户使用要求。     

水电站座环用S500Q-Z35钢245 mm特厚板的热处理工艺

S500Q-Z35钢（%:0.13C,0.25Si,0.007P,0.001S,0.010Al,0.39Cr,0.92Ni,0.44Mn,0.02Nb,0.01Ti,0.54Ceq）245 mm板由KR脱硫铁水-120 t转炉-LF-VD-42t模铸-轧制-热处理工艺生产。根据控制钢的晶粒长大原理,测定的CCT曲线和临界厚度,以及工艺试验,得出S500Q-Z35钢245 mm特厚板经快速升温至930℃,保温2.0min/mm,快冷至670℃的预淬火,快速升温至880℃,保温2.4 min/mm,循环水+气体搅拌冷至室温的亚温淬火,620~630℃,保温4 min/mm,空冷至400℃压平的回火处理,钢板表面组织为索氏体,其他部位为回火贝氏体+铁素体,具有良好的综合机械性能,钢板Z向性能良好。     

预硬型塑料模具钢4140的研制开发

在研制开发预硬型塑料模具钢4140过程中,以P20钢成分为依据设计了Cr-Mo和Cr-Mo-V两种成分体系,并根据现场实际情况制定了TMCP+回火工艺方案。Cr-Mo成分体系钢板硬度分布极不均匀,心部硬度在热处理前低于HRC28,不符合技术要求;Cr-Mo-V成分体系钢板平均硬度为HRC28～32,同板硬度差≤HRC2,组织为回火贝氏体。     

铌微合金化控冷HRB400钢筋的试制

将Nb微合金化技术和控制轧制、控制冷却技术进行综合应用,开发出了具有成本优势的HRB400钢筋。本文介绍了产品开发的技术思路、成分设计、生产工艺路线、冶炼和连铸工艺和轧制工艺。在20MnSi成分基础上,添加0.008～0.028%的Nb,可生产单线轧制的Φ12～25mm HRB400钢筋;添加0.021～0.036%的Nb、0.010～0.027%的Ti,可生产单线轧制的Φ28～32mm和切分轧制的Φ16～20mm HRB400钢筋。轧制时钢筋上冷床温度宜控制为810-870℃。钢筋的组织为铁素体+珠光体或铁素体+珠光体+少量贝氏体,表面无自回火组织。     

热处理工艺对F550海洋平台用钢组织与性能的影响

通过对不同淬火、回火工艺处理后的F550海洋平台用钢的力学性能、断口形貌、微观组织等进行分析,探讨了淬火、回火工艺参数对钢板性能及组织的影响。结果表明,淬火温度越高,组织晶粒越细小;随回火温度的升高,组织粗化,位错密度减少,钢板强度降低,塑性和韧性提高。16mm厚F550钢板最佳调质工艺为:880℃×120min淬火,630℃×220min回火。调质处理后钢板组织为粒状贝氏体+少量板条铁素体,屈服强度580MPa,抗拉强度660MPa,断后伸长率23%,-60℃冲击功稳定在210J以上。     

低焊接裂纹敏感性低碳贝氏体高强度钢板Q800CFE的研发

研发的25 mm Q800CFE钢板(/%:0.04~0.08C,0.20~0.50Si,1.50~1.80Mn,≤0.015P,≤0.005S,0.015~0.060Nb,≤0.30Mo,≤0.03Ti,0.0008~0.0030B;裂纹敏感性指数≤0.23)的冶金流程为铁水预处理-120 t转炉-LF-RH-220 mm CC-轧制工艺。成品板终轧≤850℃,水冷至≤400℃,冷却速度20~30℃/s,并进行530~635℃回火处理。测试了Q800CFE钢板的动态连续冷却转变(CCT)曲线,研究了回火温度对组织和力学性能的影响,以及试验了该钢的焊接性能。结果表明,随回火温度增加,板条组织尺寸增大;在530℃回火时,Q800CFE钢板具有较优的力学性能,抗拉强度≥900 MPa、伸长率≥15%,-40℃夏比冲击功≥100 J;25 mm板室温下预热75℃焊接接头即可防止产生冷裂纹。     

屈服强度750 MPa低合金钢高强度集装箱用钢的开发

设计和开发了屈服强度750 MPa低合金高强度集装箱用钢(/%:0.06～0.09C,0.25～0.35Si,1.60～1.80Mn, ≤0.015P,≤0.003S,0.10～0.20Mo,0.05～0.06Nb,0.09～0.11Ti,≥0.0015Ca,≥0.015Alt)。试验钢的工艺流程为260 t BOF-LF-RH-230 mm板坯连铸-热轧成2～6 mm板。通过Nb-Ti复合微合金化和Ca处理,控制精轧结束温度840～880℃,层流冷却速度≥60℃/s,卷取520～580℃,热轧钢卷的冷却速度≤10℃/h等工艺措施,热轧带钢具有良好的表面质量,组织为细晶铁素体+Nb-Ti碳氮化物,力学性能为上屈服强度760～790 MPa,抗拉强度860～910 MPa,伸长率21%～25%,满足用户要求。     

Study of New On‐Line Pre‐Hardening Technology of 3Cr2NiMo Plastic Die Steel

The thermal property parameters of 3Cr2NiMo plastic die steel were tested and the two‐dimensional finite element model was established in the paper. The temperature fields of 3Cr2NiMo plastic die steel plate with the thickness of 130 mm were calculated and analyzed under three quenching processes. The results showed that for all of the three processes the cooling rates could avoid the pearlite transformation zone when the temperature of the steel plate was more than 500°C. When the temperature was less than 500°C, the cooling rate of the third process was slower, and the temperature difference was effectively alleviated, which avoided large transformation stress appearance. For 3Cr2NiMo plastic die steel with the thickness of 130 mm, the third process was the best process. In the paper, the hardness and the microstructures were tested after the third process and tempering. After tempering process, the structures were all tempered sorbite, and the tempering hardness difference in the whole steel plate was less than 3HRC, and there were no cracks. The study provided references for on‐line pre‐hardening process formulation and optimization of large plastic die steel.     

热处理对Φ245 mmx l2 mm V150高抗挤毁套管用钢27CrMnMoV组织和性能的影响

试验用Φ360 mm 27CrMnMoV钢(/%:0.27C,0.25Si,0.92Mn,1.06Cr,0.75Mo,0.009P,0.003S,0.088V)铸坯经穿孔和Φ340连轧机组热轧成Φ244.48 mm×15.11 mm无缝管。试验研究了830～950℃水淬,880℃水淬+600～680℃ 30～120 min回火,以及880℃两次水淬+620～660℃回火工艺对该钢管组织和性能的影响。一般要求V150管屈服和抗拉强度分别为1034～1241 MPa和≥1103 MPa,0℃横向冲击功≥80 J。结果表明,一次淬火+630～655℃ 60min回火时Mo和V碳化物析出产生二次硬化,其屈服和抗拉强度分别为1 034～1 150 MPa和1 103～1 225 MPa,0℃横向冲击功为80～108 J。二次淬火+635～655℃ 60 min回火工艺,循环淬火使奥氏体晶粒细化,提高强度的同时显著改善韧性,其屈服和抗拉强度分别为1 034～1 170 MPa和1 103～1 240MPa,0℃横向冲击功为80～120 J,比一次淬火+回火工艺更容易实现V150高抗挤毁套管性能的稳定性控制。     

含钒非调质预硬型塑料模具钢48MnV的开发

通过实验室50 kg中频感应炉冶炼试验研究了（/%）:0.36~0.45C,0.42~0.46Si,1.41~1.49Mn,0.11~0.15V非调质预硬型塑料模具钢C、V含量对该钢硬度的影响。并根据回归分析开发含钒非调质预硬型模具钢48MnV（/%:0.45~0.50C,0.30~0.60Si,1.20~1.40Mn,≤0.020P,≤0.020S,0.15~0.20V）以取代调质P20塑料模具钢（/%:0.35~0.40C,0.40~0.60Si,0.80~1.00Mn,≤0.015P,≤0.015S,1.50~1.80Cr,0.30~0.50Mo）。经110炉120t转炉-360 mm×450 mm连铸坯-≤85 mm扁钢轧制-控制冷却速度0.6~1.0℃/s的在线预硬化处理的生产结果表明,非调质48MnV扁钢HRC硬度值为29.5~33.5,满足相关技术条件要求。     

调质热处理对55NiCrMoV7模具钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、硬度测试、V型冲击实验和单向拉伸实验结合有限元建模仿真,研究了55NiCrMoV7模具钢在不同淬火温度(790～910℃)、回火温度(100～650 ℃)下的微观组织演化和力学性能的变化规律。结果表明,随着淬火温度升高,球状碳化物逐渐溶解到马氏体基体中,马氏体组织不断长大、粗化,残余奥氏体逐渐增多;淬火后HRC硬度值基本稳定在42～46,屈服强度和抗拉强度先增大后减小,870 ℃淬火后均达到最大值1 380 MPa和1485 MPa,冲击韧性在850 ℃淬火后最大,为26 J。在不同温度回火过程中,马氏体组织含量基本稳定,随着回火温度继续升高,残余奥氏体逐渐溶解,碳化物从马氏体边界处析出,细小而弥散。870 ℃ 4 h淬火+560 ℃ 6 h回火可以使55NiCrMoV7钢具有良好的综合力学性能。     

热处理对塑料模具钢NAK80组织、硬度和时效动力学的影响

试验了830~910℃固溶处理和480~540℃时效对Φ20mm NAK80塑料模具钢（/%:0.15C,0.30Si,1.50Mn,3.00Ni,1.00Cu,1.00Al,0.30Mo,0.30Cr）组织和硬度的影响,并对其时效动力学行为进行了研究。结果表明,890℃固溶处理后,NAK80钢组织由板条马氏体和粒状贝氏体组成,HRC硬度值达到42.4,经过500℃保温4 h的时效处理后,该钢的组织为回火屈氏体和析出相,其HRC硬度值可达45.5。利用JMA方程得到480℃和500℃时效时的Avrami指数n分别为2.20和1.63,表观激活能为96.787J/mol。     

P110级25MnV钢石油套管热处理工艺的优化

通过CCT曲线测定和热处理正交试验,研究了890～930℃25～45 min淬火和570～610℃50～80min回火参数对25MnV钢(%:0.25～0.30C、1.50～1.80Mn、0.06～0.15V)245 mm×12 mm管组织和力学性能的影响。结果表明,采用910℃35 min水淬+590℃65 min回火,套管的综合力学性能最佳:屈服强度878～906MPa,抗拉强度923～963 MPa,伸长率16.6%～17.4%,满足标准要求。