高合金马氏体钢一次碳化物电渣重熔控制及其对冲击韧性和耐磨性的影响

采用电渣重熔工艺,利用OM,SEM,TEM等手段研究了高合金马氏体钢中一次碳化物的特征演变及其对冲击韧性、耐磨性的影响.结果表明,电渣重熔有效细化了一次碳化物并改善了其分布,促进了高合金马氏体钢冲击韧性及耐磨性的提升.与真空冶炼铸锭相比,电渣重熔处理后铸锭冲击断口中由一次碳化物引起的裂纹长度及宽度明显减小,冲击功由5.5 J提升至7.8 J.电渣重熔铸锭热处理后一次碳化物分布的均匀化以及二次碳化物的析出阻挡了磨粒对马氏体基体的切削,提升了马氏体钢的耐磨性.     

热处理工艺对AM355不锈钢力学性能的影响及机理

 研究了改变热处理工艺对使用真空感应+电渣重熔工艺冶炼、经锻造成型的[?]80 mm AM355不锈钢棒的力学性能的改进及相关机理。试验结果表明,与传统热处理工艺(1 070 ℃×1 h空冷＋(－70 ℃)×8 h＋200 ℃×2 h空冷）相比,新的热处理工艺(1 000 ℃×1 h空冷＋(－70 ℃)×8 h＋450 ℃×2 h空冷＋200 ℃×2 h空冷)可使[?]80 mm AM355不锈钢棒得到较高的强度和硬度,并保留一定的塑韧性。新的热处理工艺处理的AM355不锈钢棒的抗拉强度可提高120 MPa、屈服强度可提高400 MPa、硬度可提高5HRC,同时,冲击吸收功可保持大于40 J。对该钢棒经2种热处理工艺后产生的碳化物的类型和析出行为进行了观察研究之后指出,淬火温度对AM355不锈钢的晶粒度、碳化物类型及分布、残余奥氏体的转变都具有较大的影响,M23C6型碳化物的存在对钢的强化非常重要。     

冷却强度对连续定向凝固电渣重熔GCr15轴承钢中碳化物的影响

观察并研究了连续定向凝固电渣重熔前后及电渣过程不同冷却强度下,GCr15轴承钢中碳化物的行为和组织变化.结果表明,GCr15轴承钢中主要以M3C型的液析碳化物为主,铸态轴承钢中心偏析严重;经过电渣重熔,钢锭表面光洁,致密度高,碳化物细小且分布均匀.随着电渣重熔冷却强度的增大,GCr15轴承钢中粗大的碳化物数量明显减少,破碎成粒径小、形状规则、分布弥散均匀的圆粒状,能够有效改善碳化物偏析.增大电渣重熔冷却强度,能够缩短凝固时间,缩小树枝晶间距,可以大大减轻树枝偏析.     

电渣重熔速度对H13钢组织和冲击性能的影响

利用双极串联电极坯电渣重熔直径φ385mm H13钢锭,研究了快速重熔与慢速重熔对电渣锭的铸态组织、锻造成品的退火组织和冲击性能的影响。结果表明:快速重熔比慢速的电渣锭的二次枝晶间距大,并且一次碳化物等枝晶间显微偏析严重;慢速重熔的锻造成品的退火组织均匀和带状偏析减轻,横向冲击性能明显提高,达到NADCA207-90标准规定的优质H13钢的水平。     

化学成分和热处理对AM355不锈钢组织和力学性能的影响

 为满足飞行器用材需求,进一步提高AM355不锈钢的强度和硬度,研究了3种成分的使用真空感应+电渣重熔工艺冶炼、经锻造成型的80mm AM355不锈钢棒。钢棒经不同温度淬火后,再进行深冷+回火处理并测试其力学性能。试验结果表明,在相近的w(Creq)/w(Nieq)下,钼含量较高的不锈钢棒容易得到较高的强度和硬度,并具有一定的塑韧性。经最佳热处理工艺（1000℃×1h空冷+（-70℃）×8h+450℃×2h空冷+200℃×2h空冷）处理后,该AM355不锈钢棒的强度和硬度有大幅度提高,抗拉强度提高约100MPa,硬度提高约HRC5。力学性能可达到：抗拉强度1630MPa、屈服强度1380MPa、伸长率16%、面缩率59%、冲击值51J、硬度50HRC。对该AM355钢棒中碳化物的类型和析出行为进行了扫描电镜和透射电镜观察,探讨了强化机制。结论认为钼元素含量和淬火温度对AM355的强度和硬度影响较大。     

电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢中碳化物的影响

研究电渣重熔过程冷却强度对含镁H13钢凝固组织和碳化物偏析的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等分析凝固组织及碳化物的特征.研究发现,钢锭的凝固组织均为马氏体组织、残余奥氏体及一次碳化物.H13钢电渣锭中主要析出的一次碳化物为V₈C₇、MC、M₂₃C₆及M₆C.随着冷却强度增加,电渣锭边部碳化物的尺寸减小且分布更加均匀,但是碳化物的类型不发生变化.电渣重熔过程中冷却强度增加促进钢中镁对夹杂物的变性能力,经过镁变性后生成的MgO·Al₂O₃为TiN的析出提供形核质点,MgO·Al₂O₃和TiN的复合夹杂物能够促进一次碳化物异质形核,从而细化一次碳化物.      

新型铸&锻FGH4096合金涡轮盘研究

针对先进航空发动机用高合金化程度的镍基涡轮盘合金铸锭凝固偏析及热加工组织均匀性控制困难的特点,开发了电渣重熔连续定向凝固冶炼、多向锻造制坯和等温锻造成型相结合制备FGH4096合金涡轮盘的铸锻工艺路线。从合金铸态组织特点、热加工塑性、组织控制、性能特点以及变形强化机理等方面,对铸锻FGH4096合金涡轮盘锻件制备进行了研究。研究结果表明,定向凝固铸锭能避免出现大尺寸η相、硼化物相以及碳氮化物条带,铸锭具有优异的热加工塑性;饼坯采用多向锻造技术制备,消除了变形死区,同时饼坯各部位晶粒组织均匀细小,晶粒尺寸范围ASTM 9~10级;涡轮盘锻件不同部位晶粒组织均匀细小,超声可探性提高;随着固溶温度增加,合金拉伸屈服强度降低;在亚固溶温度下热处理时,随着固溶后冷却速率的增加,合金蠕变性能增强;涡轮盘缘处试样在704℃/690 MPa条件下蠕变主要变形机制为微孪晶剪切机制。     

电渣重熔对高氮17Cr-17Mn-2Mo奥氏体不锈钢冶金质量和性能的影响

通过50 kg真空加压感应炉+气氛保护电渣重熔(ESR)熔炼的超低碳17Cr-17Mn-2Mo-0.8N奥氏体不锈钢,研究了该钢ESR前后的夹杂物含量和尺寸、冶金质量和力学性能。结果表明,经电渣重熔,钢中夹杂物含量明显降低,夹杂物平均尺寸由重熔前的2.36μm降低至1.81μm,钢中硫含量由重熔前0.004%降低至0.001%;电渣重熔后Φ20 mm锻材组织均匀细小,力学性能R_m、A和A_(KU)分别从重熔前924 MPa、30.5%和248 J提高到1 053MPa、50.0%和296 J;电渣重熔消除了电极中的气孔缺陷,电渣锭成材率较电渣前提高了30%以上。     

提高R521钢组织均匀性的研究

通过电渣重熔各工艺因素和主要锻造工艺参数等对R521钢的组织均匀性影响的试验研究,进一步优化R521的冶炼工艺、热加工工艺,以达到提高R521钢的组织均匀性和综合性能的目的。     

大规格MC3A平整辊坯的研制开发

采用电渣重熔+压实锻造+锻后正火+球化退火方式研制质量要求严格的直径大于1 000 mm的MC3A平整辊辊坯获得成功.本文着重讨论电渣重熔、压实锻造以及锻后热处理的工艺控制要点.     

喷射成形高合金工具钢的组织与力学性能

采用喷射成形工艺制备了高合金工模具钢,对沉积坯进行了热锻致密化处理和淬火+回火热处理.对比分析了喷射沉积态合金和电渣重熔态合金的组织形态和力学性能.结果表明:喷射成形材料晶粒组织为均匀细小的等轴晶,碳化物细小且弥散分布,有效解决熔铸态合金热锻后仍无法完全消除的成份偏析和粗大网状碳化物的问题.由于喷射沉积态材料具有良好的组织形态,使得喷射沉积态的强度和冲击韧性比电渣重熔态分别提高了40%和18%.由于喷射沉积态材料中非金属夹杂物的影响,使得材料的冲击韧性值偏低,有待进一步优化工艺,减少夹杂物的含量,提高材料的力学性能.     

Influence of Rare Earth Elements on Microstructure and Mechanical Properties of Cast High-Speed Steel Rolls

The influence of rare earth （RE） elements on the solidification process and eutectic transformation and mechanical properties of the high-V type cast, high-speed steel roll was studied. Test materials with different RE additions were prepared on a horizontal centrifugal casting machine. The solidification process, eutectic structure transformation, carbide morphology, and the elements present, were all investigated by means of differential scanning calorimetry （DSC） and scanning electron microscopy energy dispersive spectrometry （SEM-EDS）. The energy produced by crack initiation and crack extension was analyzed using a digital impact test machine. It was found that rare earth elements increased the tensile strength of the steel by inducing crystallization of earlier eutectic γ-Fe during the solidification process, which in turn increased the solidification temperature and thinned the dendritic grains. Rare earth elements with large atomic radius changed the lattice parameters of the MC carbide by forming rare earth carbides. This had the effect of dispersing longpole M C carbides to provide carbide grains, thereby, reducing the formation of the gross carbide and making more V available, to increase the secondary hardening process and improve the hardness level. The presence of rare earth elements in the steel raised the impact toughness by changing the mechanism of MC carbide formation, thereby increasing the crack initiation energy.     

T型结晶器抽锭电渣重熔高速钢90 mm方锭新工艺

 晶界处碳化物严重影响高速工模具钢的红硬性和耐磨性能,电渣重熔工艺能够有效地改善钢锭中碳化物尺寸及分布。传统电渣重熔生产较小钢锭的截面尺寸约为[?]200 mm,减小钢锭截面尺寸和增大冷却速率将会进一步减轻碳化物的偏析程度,但将降低生产效率、提高生产成本。采用双极串联、T型结晶器、抽锭电渣重熔新工艺生产90 mm方锭,并与相同熔化速度传统电渣重熔生产[?]200 mm钢锭进行对比试验。对钢锭成分、低倍、夹杂物、显微组织进行检验分析结果表明,90 mm方钢锭中碳化物尺寸和分布明显优于[?]200 mm钢锭,碳化物在后序锻造或轧制过程中更容易被破碎。新工艺电耗也低于传统电渣重熔工艺。     

Effect of Heat Treatment on Microstructure of Modified Cast AISI D3 Cold Work Tool Steel

 High chromium high carbon AISI D3 steel is used as cold-work tools and dies in industry. Microstructure of this wrought steel usually consists of chromium carbides homogenously dispersed in a ferritic or martensitic matrix. On the other hand, a eutectic network consisting of chromium carbide and austenite forms in a cast D3 steel, at the end of solidification due to the segregation of carbon and chromium. This heterogeneous microstructure gives rise to the reduced mechanical properties such as toughness, impact strength, and tensile strength. In this research, modified AISI D3 steel was developed by replacing part of Cr with Nb and Ti, in which chromium carbide was partially replaced with MC carbides. The cast samples produced by investment casting were heat treated at different conditions. The microstructures of the samples were studied by light and scanning electron microscope attached with EDS analyzer. To determine the optimized homogenizing process, the effects of homogenizing treatment on the microstructure and the morphology of carbides were also studied.     

回火温度对改进型T23钢冲击吸收功的影响

 T23钢较高的再热裂纹敏感性严重危害了超超临界火电厂的安全运行。前期通过成分改进得到的改进型T23钢再热裂纹敏感性得到了较大的改善,但冲击吸收功较低。为了提高改进型T23钢的冲击吸收功,研究了回火温度对改进型T23钢显微组织、硬度和冲击吸收功的影响。测量改进型T23钢750~810 ℃回火后的硬度和冲击吸收功,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显微组织。结果表明,随着回火温度升高,改进型T23钢硬度不断降低,冲击吸收功先升高后降低并在790 ℃回火后达到最大值。回火过程中基体组织软化、M-A组元分解和贝氏体板条宽化是造成改进型T23钢硬度不断下降的主要原因。与750 ℃回火相比,改进型T23钢790 ℃回火后的大尺寸M-A组元数量少且尺寸小,晶界仍存在一些尺寸较小的M₂₃C₆相,且贝氏体板条宽化程度较小,有效阻碍了裂纹的扩展,冲击吸收功最高。回火温度提高到810 ℃,小尺寸的M-A组元数量减少且M₂₃C₆相大量溶解,特别是贝氏体板条的严重宽化降低了对裂纹扩展的阻碍作用,冲击吸收功下降。     

半高速钢冷轧辊材料的锻后淬火工艺

 研究了半高速钢冷轧辊材料的锻热淬火工艺,并与传统热处理工艺获得的力学性能和微观组织进行比较评价,得到如下结论：半高速钢冷轧辊材料锻热淬火（终锻温度大于等于900℃、油冷）+750℃回火后的碳化物尺寸适中,分布均匀弥散,细小的碳化物在最终热处理时容易固溶,对最终热处理组织较为有利;新工艺轧辊的强度、塑性和冲击韧性介于球化退火和调质热处理之间,有着比较均衡的强韧性,而且硬度适中,易于机械加工。因此,新的锻热淬火工艺可以代替传统的锻后热处理工艺,达到节能降耗、提高生产效率的目的。     

磁场对离心铸造高碳高速钢组织和性能的影响

 用自制的电磁离心铸造机,在离心机转速为960r/min,磁场强度分别为005、010、015、020T的条件下,制备了高碳高速钢,试验研究了不同磁场强度下的高碳高速钢的铸态组织和热处理后的组织与性能。结果表明：随着磁场强度的增加,高碳高速钢的铸态组织中角状、点状碳化物的分布逐渐趋于均匀、弥散,共晶碳化物呈现出先减少、变短,后增加、变长的趋势;热处理后组织中的共晶碳化物变细、变短,且在磁场强度为015T的试样中硬度、冲击韧度和耐磨性能达到最佳。     

模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。