不同热处理工艺对0.29C-Mn-Si-Cr钢组织与性能的影响

研究了不同热处理工艺对0.29C-Mn-Si-Gr中碳贝氏体钢的组织与力学性能的影响。结果表明,空冷及油冷后的中碳钢的拉伸强度分别为1 575 MPa、1 580 MPa;随着回火温度的升高,中碳钢的塑性提高,强度下降,强度积下降,在550℃回火时出现回火脆性现象,塑性明显降低;经过淬火-碳分配(Q-P)工艺处理后的中碳钢在保证强度的同时,使得钢的塑性提高到22.9%,强塑积提高到30.2 GPa·%。同时,Q-P工艺处理后的钢的冲击韧性明显改善,冲击功由空冷的78 J提高到99.5 J。力学性能改善的原因归根于Q-P处理的钢的组织主要是由马氏体和贝氏体组成的,同时有少量的残余奥氏体形成,通过控制残余奥氏体和马氏体的含量改善试样钢的力学性能。     

15CrMoG钢Φ450 mm管坯连铸二冷工艺的优化

建立了15CrMoG钢(%0.12～0.18C,0.80～1.10Cr,0.40～0.55Mo)弧形连铸Φ450 mm圆管坯的二冷工艺模型以优化连铸二冷工艺.生产结果表明,在0.4～0.6 m/min拉速下生产Φ450 mm 15CrMoG钢圆管坯时,采用弱二冷工艺,二冷比水量0.30～0.35 L/kg,延长二冷区长度,控制铸坯进入矫直点前表面温度在950 ℃以上,则铸坯的等轴晶率达47.0%～49.3%,无中心缩孔,近表面和中间裂纹0级,中心裂纹0～0.5级,断面碳偏析ΔC%为0.02%,硫偏析ΔS%为0.005%,满足了生产无缝管的铸坯质量要求.     

舵杆用Q345D钢热处理工艺对组织和性能的影响

试验研究了Q345D级钢(%:0.18C、0.41Si、1.34Mn、0.05Nb、0.08V、0.024A1)Φ280 mm锻材淬-回火处理和正火处理后的组织和性能。结果表明,经890℃空冷200 s,水冷+570℃回火后的钢抗拉强度R_m≥630MPa,屈服强度R_e≥455 MPa, -20℃冲击功A_KV 28～40 J;910℃空冷正火后R_m≥575 MPa, Re≥390 MPa, -20℃ A_KV42～59 J,均满足舵杆产品对力学性能的要求;淬-回火工件距表面30 mm的组织为回火索氏体+粒状贝氏体,中心组织为珠光体+少量粒状贝氏体,正火处理后工件表面与心部均为珠光体+铁素体组织。     

夹杂物和组织对20R钢低温冲击韧性的影响

在实验室用200kg真空感应炉和500mm轧机研究了成分(%)为0.15C、0.008P、0.008S、0.06Mo和0.18C、0.009P、0.004S、0.01Mo两种20R钢纯净度和轧制工艺对低温冲击性能的影响。结果表明,降低钢中S含量和夹杂物可明显改善钢的低温冲击韧性:钢在1180℃加热、1020℃开轧和800℃终轧的情况下,0.008%S钢热轧空冷态和热轧+880℃正火态的-40℃纵、横向冲击功分别为14.7 J、10 J和13 J、9 J,钢中夹杂物为A类1.5级,B类1.5级;0.004%S钢热轧空冷后-40℃纵、横向冲击功分别为180 J、98 J,钢中夹杂物为D类0.5级;0.004%S钢经热轧后控冷(水冷),带状组织改善,-40℃纵向和横向冲击功分别增至210 J和146 J。     

高硅贝氏体钢的抗高应力冲击磨损特性

研究了两种硅含量贝低体钢的抗高应力冲击磨损性能与失效机制。实验结果表明，增加钢中硅的含量，可显著地提高贝氏体钢在高应力冲击条件下抗磨损性能。这是由于高硅钢的贝氏体组织中分布有较多细条状残余奥氏体，在高应力的冲击下，近表层内的残余奥氏体发生应变诱发马氏体相变，从而减轻了磨损表面白层的剥落失效。     

高应力冲击磨损的白层剥落机制

研究了贝氏体钢经高应力冲击磨损后，试样表层内的组织变化及裂纹形成与扩展特征。实验发现，高应力冲击磨损后，磨损试样表层形成高硬度的白层与变形层。在白层与变形层内均产生不同程度的损伤裂纹。受力后损伤裂纹将向基体内和白层内扩展。裂纹在白层内的快速扩展造成表面白层的脆性剥落。在实验的基础上，作提出了高应力冲击磨损的白层剥落机制模型。     

影响MnSiB贝氏体耐磨铸钢力学性能的因素

研究了成分、铸造工艺及空冷工艺对新型空冷贝氏体耐磨铸钢力学性能的影响。结果表明,硅能显著提高贝氏体铸钢的冲击韧性。与低硅贝氏体铸钢相比,在相同硬度的前提下,添加硅能使贝氏体铸钢的韧性提高１倍以上。通过透射电镜观察发现,韧性提高的主要原因是较高的硅含量能抑制贝氏体中碳化物的析出,即用高韧性的残余奥氏体代替脆性的渗碳体。研究还表明,钢中碳含量、铸造工艺及空冷工艺对贝氏体铸钢的强韧性影响极大。采用中低碳、高硅及适当的铸造工艺和空冷工艺可使贝氏体铸钢有优良的强韧性配合：ＨＲＣ≥４５,ａｋ＝３０～５０Ｊ／ｃｍ２（１０ｍｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ,Ｕ型缺口）。     

微合金元素Ti-Nb对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

试验的700 MPa级低碳贝氏体钢由30 kg真空感应炉熔炼铸成断面100 mm×50 mm扁锭-轧成12mm板。通过CCT曲线和3～30℃/s冷却速度下组织的分析,研究0.01Ti-0.03Nb和0.06Ti-0.05Nb两种微合金化对(%)0.059～0.066C、1.41～1.67Mn、0.30～0.36Si、0.37～0.48Cu、0.21～0.24Ni、0.18～0.22Mo、0.000 8～0.002 2Bs、0.002 6N低碳贝氏体组织和力学性能的影响。结果表明,0.06Ti-0.05Nb钢的强度高于0.01Ti-0.03Nb钢,但前者Ti含量高,-40℃冲击功较后者低。700 MPa级低碳贝氏体钢合适的微合金化Ti-Nb成分为0.04%～0.05%Nb-0.015%～0.025%Ti。     

空冷低碳贝氏体钢DB590的组织和性能

试验用空冷低碳贝氏体钢DB590(%:0.06C、0.92Mn、0.49Mo、0.65Cr、0.02Nb、0.08V、0.001 0B)由50 kg真空感应炉熔炼、铸成22 kg锭、锻成(mm)100×100×150钢坯,并控制轧成16 mm板,空冷。通过Gleeble 1500热模拟机得出该钢的CCT曲线。DB590钢轧后空冷(3℃/s)的组织为贝氏体+铁素体基体,钢板的抗拉强度645 MPa,屈服强度471 MPa,伸长率32%,0℃冲击功94 J以及优良的冷弯性能。     

新型超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢

采用增加碳含量和合金含量的方法来提高耐大气腐蚀钢强度，会导致冷裂纹敏感性的增加、焊接热影响区硬度的提高和焊接热影响区韧性的降低。为此，川崎制铁开发了超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢，其碳含量约为0．02％。该产品的特点如下：     

Recent Development of Air-Cooled Bainitic Steels Containing Manganese

The superiorities of air-cooled bainitic steels were described. A series of air-cooled bainitic steels containing manganese were developed and presented, which include low carbon granular bainitic steels, low carbon grain-boundary allotriomorphic ferrite/granular bainite dual phase steels, medium and medium high carbon bainite/martensite dual phase steel, low carbon carbide free bainite/martensite dual phase steels and casting bainitic steels.The development of ultra-low carbon bainitic steels in China was also introduced.     

硅对贝氏体铸钢高应力冲击磨损性能的影响

研究了不同硅含量（0．7％－2．4％,质量分数,下同）贝氏体铸钢的抗高应力磨损性能和失效机制。结果表明：高效硅贝氏体铸钢的耐磨性能较低硅钢显提高,其磨损失重约是低硅贝氏体铸钢的1．2,这是因为硅使氏体铸钢在高应力冲击磨损下表现出不同的失效机制。低硅（0．7％）贝氏体铸钢由于韧性低、组织结构粗大及树枝晶的微区成分偏析,故材料抵抗冲击的能力很低,常在表面还未形成强烈变形层（白层）甚至变形层时,就在变形层和材料基体内产生裂纹并扩展,故低硅贝氏体铸钢的失铲方式为变形层和基体剥落机制。而硅含量为1．65－2．4％的高硅贝氏体铸钢,因脆性的渗碳体被韧性的残余奥氏体所代替,钢的韧性显提高,失效方式表现为白层的剥落机制。     

Creation of Air-Cooled Mn Series Bainitic Steels

The development and mechanical performances of new type air-cooled Mn series bainitic steels including granular bainitic steels, FGBA/BG duplex steels, CFB/M duplex steels, medium carbon bainite/martensite steels, cast bainitic steels invented by the authors are summarized. The novel series of bainitic steels are alloyed with Mn, and several series bainitic duplex microstructures can be easily obtained under the condition of air cooling through unique composition design. The invented idea, the principle of alloying design, the strengthening mechanism, and the evolution of the microstructure of new type air cooled Mn series bainitic steels are presented. Furthermore, the applications in different fields of these Mn series air cooled bainitic steels with different strength level are also introduced. It is suggested that the significance of the development of the air cooled Mn series bainitic steel can be summarized as follows： reducing costs of both raw materials and production; good combination of strength and toughness; self-hardening with high bainitic hardenahility by air cooling from hot working without additional quenching-tempering treatment or quenching procedure; large savings in energy resources; and reduced environmental pollution.     

新型中锰马氏体高强度钢的耐磨性能

 利用销盘式磨料磨损试验和三体冲击磨料磨损试验研究碳质量分数分别为0.12%和0.19%新型中锰马氏体高强度钢的磨损行为,并与Hardox450钢和21C钢进行耐磨性能对比。用磨损失重量表征耐磨性能,利用LOM、SEM和XRD等设备研究材料磨料磨损机制。结果表明,新型中锰钢耐磨性能与Hardox450钢及21C钢相当。在销盘式磨料磨损试验和三体冲击磨料磨损试验中,马氏体高强钢的耐磨性能与材料的硬度呈线性关系,硬度越高,材料耐磨性越好。由于锰的添加,新型中锰钢的优点不仅在于具有锰的固溶强化特性提高耐磨性能,还在于该钢的淬透性几乎与该钢的冷却速度无关,因而该钢具有大规模工业生产的潜力。     

转向节用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能

 利用旋转弯曲疲劳试验方法对比研究了新开发的两种转向节用贝氏体型非调质钢的高周疲劳性能。结果表明, 两种不同碳含量的贝氏体型非调质钢具有细小均匀的贝氏体铁素体+M-A岛组成的粒状贝氏体组织;两者具有相当的强度水平和疲劳性能,但其疲劳性能低于同等强度水平的调质钢。与锻态相比,正火处理后,试验料的抗拉强度和疲劳强度均有一定程度的降低,但屈强比和疲劳极限比明显提高。对疲劳断口的分析表明,试验料的疲劳裂纹均起源于表面基体,疲劳裂纹以准解理机制扩展。裂纹扩展速率试验表明,含碳量较低的试验料的疲劳裂纹扩展速率da/dN明显低于含碳量较高的试验料。     

Cr元素对热轧耐磨钢显微组织和耐磨性的影响

对两种热轧耐磨钢(Cr质量分数分别为0和0.65%)经过在线层流冷却后的组织性能进行了研究,使用磨损试验机MLG-130在60 N载荷下进行摩擦磨损试验,利用场发射扫描电镜分别对试样磨损表面进行观察。两种耐磨钢冷却后组织为铁素体和马奥岛,由于Cr元素的加入,含Cr钢组织中以马奥岛为主,体积分数为82.6%。此外,在不同磨损时间下含Cr钢的耐磨性均优于无Cr钢。经过0.5、1和1.5 h磨损后,含Cr钢的磨损失重分别为0.357 8、0.769 5和1.427 2 g,其耐磨性分别为1.40、1.30和1.05 g-1。无Cr钢磨损表面出现了明显的犁沟和剥落坑,磨损机制主要为微犁削和微断裂。而含Cr钢由于屈服强度和表面硬度更高,塑性变形被抑制,因此磨损表面更加光滑平整,主要磨损机制为微切削和微断裂。     

载荷对高氮不锈钢和304不锈钢磨损行为的影响

以高氮不锈钢(18.8%Cr-12.6%Mn-4.5%Ni-0.55%N)和304不锈钢为研究对象,利用沙盘磨损试验机在不同载荷下进行干摩擦磨损试验,通过场发射扫描电镜(SEM)分别对试样磨损表面进行观察。结果表明,在低、中和高载荷下,高氮不锈钢的耐磨性均优于同条件下的304不锈钢,高氮不锈钢的耐磨性分别为0.48、0.30和0.22 h/g,而304不锈钢的耐磨性分别为0.44、0.25和0.18 h/g。在低载荷下,304不锈钢的磨损机制主要为犁削和凿削,随着载荷的增加,磨损机制变为塑性变形和微切削;对于高氮不锈钢,在低载荷下磨损机制为犁削和微切削,随着载荷的增加,磨损机制为微切削。在高载荷(100 N)下,304不锈钢和高氮不锈钢的XRD图谱显示基体组织仍为单相奥氏体,说明未发生明显的马氏体转变。     

钒微合金化低碳贝氏体钢的连续冷却相变特性

 采用热膨胀法测定6种不同成分低碳贝氏体钢的连续冷却转变(CCT)曲线。CCT曲线表明,加入微量硼能使含钒低碳贝氏体钢在大于03℃/s的冷速下获得贝氏体组织,而V-N微合金化的低碳贝氏体获得全贝氏体的临界冷速要高于V-B钢,且贝氏体转变的开始温度也要较V-B钢高20℃左右。在含钒、氮低碳贝氏体钢中加入钼、铬将会促进钢的贝氏体相变,但钼的作用要优于铬;钼、铬的加入可使含钒、氮低碳贝氏体钢的贝氏体转变温度降低至少30℃,且贝氏体组织得到了细化,钢的维氏硬度也提高了HV10~30。     

Development of New Type Mn-Series Bainitic Steels in China

The alloying design idea,strengthening-toughening mechanism,microstructure,mechanical performances,development and application in China of new type Mn-series bainitic steels are introduced.Mn-series air-cooling bainitic steels including granular bainitic steels,FGBA /BG duplex steels,CFB/M duplex steels,medium carbon bainite/martensite steels,cast bainitic steels are presented.The invented idea mechanical performances,development and application of second generation of Mn-series bainitic steels,i.e.water quenching Mn-series bainitic steels invented by the authors newly are introduced.The water quenching Mn-series bainitic steels cover severe series steels containing ultra-low carbon,low-low carbon,medium-low carbon,and high-low carbon content etc,which can reduce the amount of alloying content,increase hardening capability and improve weldability.It should be pointed out that the application of both air cooling and water quenching Mn-series bainitic steels are complementary and mutually reinforcing,and the new type Mn-series bainitic steels can meet the performance requirements of most steels used in engineering structure.Some newest technologies of Mn-series bainitic steels in China are discussed in this paper.It is suggested that the significance of the development of the Mn-series bainitic steels can be summarized as:significantly reducing costs of both raw materials and production;good combination of strength and toughness;excellent weldability;simple procedure;large savings in energy resources and reduced environmental pollution.     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.