轧制温度制度对一种高强度耐候钢性能影响研究

采用添加Cu,Ni,Cr耐大气腐蚀元素并有效结合Nb,Ti,Mo等微合金元素的成分设计思路,结合控轧控冷技术研制开发了屈服强度达550 MPa的高强度低合金耐候钢.该铜种P含量极低,在保证优良耐大气腐蚀性能的同时有效地保证了焊接性.系统地研究了温度及轧制工艺对钢种综合性能的影响,结果表明合理控制加热温度制度、终轧温度工艺以及卷取工艺制度,能够保证在微观组织上形成超细化铁素体晶粒,通过细晶强化和析出强化等强化机制的结合,在大幅提高强度的同时,保证优异的低温冲击韧性.该钢种的耐大气腐蚀性能与传统耐候钢相当,满足国家相关行业标准要求.     

天铁Ti微合金化Q345B的生产实践

为了减少C-Mn钢Q345B中Mn合金消耗,采用Ti微合金化的成分设计思路,通过细晶强化和析出强化保证Q345B钢的强度.该钢种在天铁1 750 mm半连续热连轧机组实现了工业化生产.热轧加热温度1 200℃,终轧温度在840～880℃,卷取温度在550～620℃.通过采用合理的控轧控冷工艺,使钢板获得了良好的金相组织和力学性能,显著降低了生产成本.     

400mm特厚低合金结构钢Q345E的研发

通过合理的钢种成分设计,模铸、钢锭加热和3 800mm轧机轧制及热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,研发了厚度400mm的特厚板Q345E。钢板的屈服强度控制在305～350MPa,平均为335MPa;抗拉强度控制在470～555MPa,平均达到530MPa;伸长率控制在23%～28%,平均达到26%;-40℃纵向冲击功控制在109～287J,平均达到了198J,实现了强度和韧性的良好匹配,并具有较高的内部质量。     

Cu-NiAl纳米复合析出强化钢回火工艺

 为了研究不同回火工艺下Cu-NiAl纳米复合析出强化钢的组织和力学性能,采用OM、TEM对在300～650 ℃范围内回火后的试验钢组织进行分析并对其力学性能进行讨论。结果表明,在300~550 ℃回火时,贝氏体铁素体板条逐渐粗化为等轴铁素体,并且在基体上形成纳米级析出相;在600~650 ℃回火时,基体完全转变为等轴铁素体,纳米级析出相逐渐粗化。采用回火工艺制备Cu-NiAl纳米复合析出强化钢的最佳回火温度区间为550～600 ℃,此时屈服强度为855~917 MPa,-40 ℃冲击功为77~86 J,具有较好的综合力学性能。     

Ti微合金化Q345D钢中厚板的组织和力学性能

研究了铁水脱硫处理-150 t转炉-RH-保护浇铸-控轧控冷工艺生产的Ti微合金化Q345D钢(/%:0.15C,0.27Si,1.36Mn,0.019Ti,0.011P,0.003S,0.026Als)30 mm×2500 mm中板的力学性能、组织和析出物。结果表明,Ti微合金化Q345D钢的抗拉强度≥525 MPa,屈服强度≥390 MPa,延伸率≥29%,-40℃冲击功125 J;该钢组织为珠光体+铁素体+少量索氏体,晶粒度为12~14级;钢中夹杂物主要为MnS和Ti_4C_2S_2,钢中析出物为50~250 nm弥散分布的TiN;钢的强度增加主要是TiN细晶强化作用引起的。     

轧后冷却工艺对V-N-Cr微合金化Q550E高强钢组织性能的影响

对低碳V-N-Cr微合金化钢进行了控轧控冷实验,终冷后采用了随炉冷、保温毡缓冷、空冷3种冷却制度,并对3种不同冷却制度钢板进行了显微组织、综合力学性能和断口形貌的分析。研究表明,空冷钢板显微组织为细小多边形铁素体及针状铁素体复相组织,铁素体晶粒尺寸5～8μm,针状铁素体由交织的板条组成,宽度1～3μm。在随炉冷及保温毡缓冷时,由于冷却速率缓慢,多边形铁素体及针状铁素体发生了回火,并析出细小弥散的碳化物。3种冷却条件下,屈服强度均≥585 MPa,抗拉强度≥694 MPa,延伸率≥27%,而且1/2试样-60℃冲击功≥36 J,综合力学性能优于Q550F级国标要求。细晶强化、析出强化、组织强化为本钢种的主要强化方式,冲击断口均由韧窝组成,呈现韧性断裂模式,控轧控冷引起的晶粒细化及针状铁素体的形成有效阻碍解理裂纹的扩展,从而增强低温韧性。     

高Ti微合金化工程机械用钢控轧控冷工艺研究

主要介绍了高Ti微合金强化机制及控轧控冷工艺在500 MPa级别工程机械用钢板生产中的作用。通过高Ti微合金化成分设计、控制轧制及控制冷却工艺优化等措施,在保证强度的前提下不降低钢板韧性,得到理想的F+P组织,获得优良的力学性能,生产成本低廉。     

喷雾组合控冷技术对弹簧钢54SiCr6组织性能的影响

采用金相、硬度、拉伸等试验方法,研究高速线材不同控冷技术对54SiCr6弹簧钢组织形貌、力学性能和表面质量的影响。结果表明,54SiCr6弹簧钢采用喷雾组合控冷的各项性能明显优于传统风冷控冷工艺。当采用传统风冷工艺时,盘卷通盘力学性能稳定性稍差,铁素体析出较多,铁素体析出增加脱碳层深度;当吐丝温度为850℃,喷雾压力为1 MPa时显著增加冷却速度,抑制铁素体析出降低脱碳层深度,盘卷力学性能均匀性优于风冷工艺;当吐丝温度为850℃,喷雾压力为4 MPa和3 MPa时,冷却速度显著提升,盘卷基体出现马氏体组织,较大降低盘卷的力学性能稳定性;当吐丝温度为850℃,喷雾压力为2 MPa时可以显著提高盘卷力学性能和均匀性,抑制铁素体析出,从而降低脱碳层深度,同时硬度的提升降低了盘卷表面磕碰伤,提高客户拉拔表面质量和作业率。     

B元素对SWRCH6A-Ti钢显微组织及性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等设备研究了超量B元素对SWRCH6A-Ti钢显微组织能的影响。结果表明:在相同控及性轧控冷工艺条件下,当B元素含量为0.0148%时,晶界呈粗化特征,细小夹杂物从晶界上析出,且铁素体组织出现混晶现象;屈服强度由355 MPa升高到423 MPa,抗拉强度由255 MPa升高到324 MPa;同时,断面收缩率由32%下降到22.5%。断面收缩率下降主要是过量B元素使晶界粗化,呈现混晶组织,细小夹杂物在晶界上析出导致的。因此加强对冶炼工艺的成分控制,才能有效保证钢的组织和性能,提高产品质量,满足用户需求。     

高强度低合金耐磨钢NM400的强韧化机制

采用控轧控冷工艺生产的高强度低合金耐磨钢NM400,具有高强度、高硬度和较高的韧性,其屈服强度为1 170MPa,抗拉强度为1 369MPa,平均硬度为403HB,伸长率为23%,-20℃冲击功为47J。光学显微镜观察发现,NM400的组织为回火马氏体,淬透性良好;透射电镜下观察发现,钢中存在大量纳米尺寸级析出物,能谱分析表明,析出物为Ti,Nb的碳氮化物。分析结果表明,耐磨钢NM400的强化机制主要为位错强化、细晶强化和析出强化;细晶强化是韧性提高的主要原因。     

500 MPa级Nb Ti微合金化方矩形管用钢的强化机制

采用光学显微镜和透射电子显微镜等对500 MPa级Nb Ti微合金化方矩形管用钢的组织与性能进行了分析，研究了其强化机制。结果表明，终轧温度和卷取温度对试验钢的组织和力学性能有显著影响，在研究的温度范围内，终轧温度和卷取温度的降低均有利于获得更加细小的铁素体晶粒与细小弥散的第二相析出物；当卷取温度不变时，随着终轧温度的下降，屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均升高；当终轧温度不变时，随着卷取温度的逐渐下降，屈服强度和抗拉强度呈现出先上升后下降的规律，而断后伸长率呈现出单调上升的规律；试验钢在终轧温度为840 ℃和卷取温度为570 ℃时可获得最优的综合力学性能，其屈服强度和抗拉强度分别为537和578 MPa，断后伸长率为33.5%；细晶强化是试验钢最主要的强化机制，由晶粒细化引起的强度增量占总强度的49%～51%，由固溶强化引起的强度增量次之，占总强度的23%～27%，由析出强化引起的强度增量较小，仅占总强度的3.8%～8.2%。     

热轧工艺对390 MPa级高铁转向架用钢组织性能影响

高铁转向架的服役要求其屈服强度不低于390 MPa，抗拉强度不低于510 MPa，-40 ℃低温冲击功不低于34 J，满足30年服役寿命。研究设计了一种具有高韧性、耐腐蚀和易焊接的试验钢化学成分，通过控制轧制和控制冷却方法，调整其组织和力学性能。经过拉伸试验、冲击试验、扫描电镜对试验钢的力学性能和显微组织进行了检测与分析。结果表明，390 MPa高铁转向架用耐候钢的成分设计合理，各项力学性能符合要求，其中当终轧温度为850 ℃、以7 ℃/s的冷速冷却至550 ℃时综合性能最好，屈服强度为487 MPa，抗拉强度为596 MPa，-40 ℃低温冲击功为216 J。     

不同屈强比的冷轧DP780钢工艺调控技术分析

采用不同的工艺调控技术，实现了一种成分体系可生产具有不同屈强比的经济型冷轧DP780钢，并通过分析力学性能测试结果、TEM和SEM组织形貌特征，得到热轧初始组织、冷轧压下量、连续退火工艺对屈强比的影响。结果表明，当热轧初始组织为F＋P(铁素体＋珠光体)时，随着平均晶粒尺寸细化至约7.5 μm，屈服强度增加了50 MPa，屈强比由0.48增至0.56；当热轧初始组织变为F＋B(铁素体＋贝氏体）、以贝氏体为主时，屈服强度达到532 MPa，屈强比增至0.65，同时有利于保证DP780钢的扩孔性和塑性，扩孔率达到86%，特别适用于有扩孔翻边要求的汽车结构件和加强件。此外，适当增加冷轧压下量和降低退火保温温度，均有利于增强基体的强化效应，从而提高屈强比。     

钛强化对700MPa高强耐候钢性能的影响及改进

针对10和14mm厚规格700MPa级高强度耐候钢屈服强度和抗拉强度偏低的情况,利用金相显微镜和扫描电镜进行了组织观察,调查了炼钢和热轧工艺过程控制情况,研究了碳化钛的固溶和析出强化对力学性能的影响。结果表明,加热制度执行不够导致碳化钛未完全固溶,冷却温度控制偏高导致钛析出物粗化是造成性能不合的主要原因。通过成分优化及工艺制度调整,实现了碳化钛的充分固溶,提高了钛析出强化效果,解决了力学性能不合的问题。     

钛微合金化HRB400E钢筋组织性能及强化机理

为系统研究含钛钢连续冷却相转变和强化机理,利用热模拟试验机、高分辨透射电镜及金相显微镜等设备进行试验。结果表明,低冷速下(0.5~1 ℃/s),组织主要为铁素体和珠光体;冷速逐步增加(1~5 ℃/s),贝氏体组织出现,且贝氏体比例逐渐增加;高冷速后(5~10 ℃/s),组织以贝氏体为主。含钛试验钢强化机制为析出强化和细晶强化。晶粒内部弥散析出10~20 nm的TiN。优化冷速为(1.5±0.5) ℃/s开展20 mm HRB400E钢筋工业试制,屈服强度不小于430 MPa,断后伸长率不小于20%,最大力总伸长率不小于15%,强屈比不小于1.4。     

500 MPa级V-N 微合金化热冲压桥壳用钢的开发

采用OM、SEM和TEM对500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的组织与性能进行了研究。结果表明,其屈服强度、抗拉强度分别达到了373和544 MPa,断后伸长率达到25.5%,低温冲击性能优异,在-60 ℃时的冲击功达到了145 J。其显微组织主要为铁素体和少量珠光体的混合组织,其中,铁素体基体上存在大量球形析出物,该析出物在规格上分为尺寸为30～50 nm且能谱分析显示主要为VCN的大颗粒第二相和尺寸在20 nm以下且能谱分析显示主要为VC的小颗粒第二相。热冲压后,500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的屈服强度和抗拉强度分别达到305和450 MPa,屈服强度和抗拉强度的下降率分别控制在18.2%和17.3%。     

500 MPa级高延性方管用钢的开发及加工硬化行为

 为了开发满足二次加工性能要求的500 MPa级高延性方管用钢,采用OM、SEM和TEM等对500 MPa级高延性方管用钢制管前后的组织与性能进行分析,研究了其强化机制与加工硬化机理。结果表明,两种试验钢的组织均由铁素体和少量珠光体组成,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢铁素体晶粒与珠光体球团尺寸更加细小,第二相析出物尺寸稍大,位错密度相似。两种试验钢制管前力学性能相似,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢屈强比较高;制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢加工硬化程度显著,屈服强度、抗拉强度分别增加了45与26 MPa,伸长率降低6.0%,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度分别增加了22与10 MPa,伸长率降低4.0%。固溶强化与细晶强化是两种试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的52.9%~61.8%,由固溶强化引起的强度增量占总强度的17.2%~25.3%;析出强化与位错强化对强度的贡献较小。制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢位错强化增加显著,达到了82 MPa,明显高于高C-高Mn-Nb微合金化试验钢位错强化的贡献(65 MPa);对于制管用途而言,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢制管后综合力学性能更加优异。     

不同相区轧制对螺纹钢组织和性能影响

为了降低螺纹钢生产线坯料的生产成本,通过安装在16号轧机之后的预水冷装置对进入17号轧机的螺纹钢进行不同温度的控制,再经过17号和18号轧机对不同温度的螺纹钢进行轧制。探究了钢坯在不同相区进行轧制时对其组织性能的影响,结果表明,当钢种为HRB400-1NbS(Nb质量分数为0.025%)的螺纹钢在奥氏体未再结晶区轧制时(进入17号轧机的温度为(880±20) ℃),其屈服强度为437 MPa,抗拉强度为595 MPa;当钢种为HRB400-0NbS(Nb质量分数为0.015%)的螺纹钢在两相区轧制时(进入17号轧机的温度为(780±20) ℃),其屈服强度为435 MPa,抗拉强度为605 MPa;两者力学性能相差不大,这是因为HRB400-0NbS钢种在两相区轧制时,其晶粒度/级为10.5,相比HRB400-1NbS钢种在奥氏体未再结晶区轧制时晶粒度/级为9.5更加细小,通过细晶强化弥补了Nb所产出的第二相强化作用,为螺纹钢生产线坯料节约了每吨40~50元的成本。     

多向锻造对超高强度不锈钢组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)对多向锻造淬火后的马氏体超高强度不锈钢的显微组织进行定量表征,分析多向锻造对试验钢显微组织的影响;同时进行力学性能测试,分析多向锻造对试验钢力学性能的影响,讨论不同强化机制对试验钢强度的贡献。结果表明,随着锻造道次的增加,试验钢的原奥氏体晶粒、马氏体板条束(Packet)、板条块(Block)尺寸均逐渐细化,5个道次后原奥氏体晶粒从226.1细化到3.2 μm,Packet尺寸从106.1细化到2.9 μm,Block尺寸从2.3细化到1.5 μm;试验钢的力学性能显著提升,屈服强度由1 030增加至1 175 MPa,冲击功吸收功由140增加至194 J,伸长率也从9.3%增加到了11.6%;试验钢强度的提升主要归功于位错强化与细晶强化并以位错强化为主,且位错强化与细晶强化并不遵从线性叠加强化机制,而更接近均方根叠加机制。     

600 MPa级低合金高强钢的组织调控与工艺优化

为了开发并稳定600 MPa级低合金高强钢的生产工艺参数，利用连续退火模拟机对试验钢进行了连续退火试验，并通过扫描电镜和拉伸试验机研究了均热温度和过时效温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明，随着均热温度的升高，试验钢的屈服强度和抗拉强度均逐渐减小，伸长率逐渐增大；随着过时效温度的升高，屈服强度逐渐增大，抗拉强度逐渐减小，伸长率则先增大后减小。试验钢在820 ℃均热、390 ℃过时效时，获得最优的力学性能，其中抗拉强度为627 MPa，屈服强度为493 MPa，总伸长率超过20%。此外，利用透射电镜观察到钢中存在大量的纳米尺度析出物，这些析出物对试验钢强度的提升有较大的贡献。