高速钢坯料制备工艺的问题与对策

现行的高速钢坯料制备工艺主要是电渣重熔和粉末冶金两大类。其中电渣重熔锭比普通冶炼模铸钢锭的组织致密，明显改善了初始共晶碳化物的分布，但是电耗过高，生产中产生的氟化物对环境的污染严重，粉末冶金虽然从根本上解决了碳化物偏析和粗大的问题，但其工艺复杂，成本过高，应用受到限制。而半固态连铸工艺既粉末冶金成本高的缺点，解决了初始碳化物偏析和粗大问题，又克服了电渣重熔中电耗高、环境污染以及是值得重视的一个新工艺。     

不同制备工艺对锻造高速钢轧辊组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计和磨损试验机对比研究了电渣重熔、喷射成形以及粉末冶金工艺生产的锻造高速钢轧辊的组织性能。结果表明,采用电渣重熔工艺所得锻造高速钢轧辊组织中存在明显沿锻造方向分布的网状共晶碳化物,碳化物尺寸粗大,分布不均,导致其耐磨性最差;喷射成形工艺所得锻造高速钢轧辊网状碳化物组织得到明显改善,但局部区域碳化物偏聚较严重,碳化物尺寸较大且主要以M₆C型为主,其耐磨性比电渣重熔工艺有明显提升;粉末冶金工艺所得锻造高速钢轧辊组织晶粒细小,碳化物细小且弥散均匀分布,碳化物类型中MC型占比很高,表现出最优的耐磨性能。根据3种制备工艺下的组织和性能分析,并结合目前3种制备工艺的成熟度、经济性和制造能力,未来可对喷射成形工艺做进一步研究,并逐步在较大规格锻造高速钢轧辊中推广应用。     

H11锻制模块低倍碳化物剥落形成原因分析

针对?1,100mm电渣锭生产的H11钢锻制模块的低倍碳化物剥落形成原因分析,结果表明电渣重熔过程熔速过快,结晶器冷却强度不足,造成重熔过程中Cr、Mo、V元素的成分偏析,合金碳化物大量聚集,导致低倍热酸侵蚀后出现碳化物剥落缺陷。通过降低电渣重熔过程熔速至13kg/min、结晶器冷却水水温降至35℃以下,可以避免H11模块出现低倍碳化物剥落缺陷。     

高速钢的生产和质量控制技术

采用传统冶炼技术生产的高速钢存在碳化物粗大及其偏析严重等质量问题。高性能高速钢的生产技术有电渣重熔法、粉末冶金法和喷射成形法等。控制高速钢中碳化物的技术有稀土元素合金化、孕育剂变质处理等化学方法,以及电磁搅拌、脉冲电流技术、脉冲磁场技术、脉冲磁致振荡技术等物理方法。脉冲磁致振荡技术(pulse magneto-oscillation, PMO)是新一代电磁冶金技术,其改善高速钢凝固组织的效果更明显。今后,应进一步研究PMO细化高速钢碳化物的机制,优化适用于高速钢工业生产的PMO参数,探索PMO与稀土元素的共同作用对高速钢凝固组织的影响。     

电渣重熔M2高速钢共晶碳化物控制研究

采用普通电渣重熔工艺和新型抽锭式电渣重熔工艺制备M2高速钢,研究了熔池深度与局部凝固时间等参数对高速钢铸锭共晶碳化物形貌和类型的影响.结果表明,电渣重熔工艺不改变碳化物类型,两种工艺制备的M2铸锭都存在M6C、MC、M2C三种类型的碳化物.抽锭式电渣重熔工艺通过有效控制电渣锭直径(D=120 mm)、熔速(11 mm/min)及熔池深度(h=50 mm),减少局部凝固时间,促进平直层片状共晶碳化物转变为离异棒状、粒状碳化物,碳化物平均晶粒尺寸小于50 μm.加快冷却速度会降低组织中共晶碳化物的质量分数,同时也会降低共晶碳化物中强碳化物形成元素如W、Mo、V的含量,使更多碳化物及合金溶于基体中.     

电渣重熔连续定向凝固Rene88DT合金组织与偏析行为

利用电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)成功制备了Rene88DT高温合金铸锭。借助于金相显微镜,带有能谱的扫描电镜以及透射电镜,对电渣重熔连续定向合金Rene88DT铸锭进行分析,并与传统电渣铸锭进行了对比。研究结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金Rene88DT铸锭消除了最为严重的中心偏析,中心偏析在传统电渣铸锭中是普遍存在的,这种偏析存在于柱状晶与等轴晶交界处或者柱状晶之间相互交界面处。此外,电渣重熔连续定向凝固合金二次枝晶间距较传统电渣铸锭小,析出相尺寸也较小。由于微观偏析程度的降低,使得合金在经过1200℃/24h后的热处理即可达到均匀化效果。夹杂物统计结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金夹杂物最大尺寸为5.89微米,与传统电渣合金和粉末合金相比夹杂物数量降低60%。电渣重熔连续定向凝固合金宏观偏析和夹杂物水平的降低可提高热加工塑性,为铸&锻工艺实施提供基础。     

电渣重熔连续定向凝固Rene88DT合金组织与偏析行为（英文）

利用电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)成功制备了Rene88DT高温合金铸锭。借助于金相显微镜,带有能谱的扫描电镜以及透射电镜,对电渣重熔连续定向合金Rene88DT铸锭进行分析,并与传统电渣铸锭进行了对比。研究结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金Rene88DT铸锭消除了最为严重的中心偏析,中心偏析在传统电渣铸锭中是普遍存在的,这种偏析存在于柱状晶与等轴晶交界处或者柱状晶之间相互交界面处。此外,电渣重熔连续定向凝固合金二次枝晶间距较传统电渣铸锭小,析出相尺寸也较小。由于微观偏析程度的降低,使得合金在经过1200℃,24 h后的热处理即可达到均匀化效果。夹杂物统计结果显示,电渣重熔连续定向凝固合金夹杂物最大尺寸为5.89μm,与传统电渣合金和粉末合金相比夹杂物数量降低60%。电渣重熔连续定向凝固合金宏观偏析和夹杂物水平的降低可提高热加工塑性,为铸和锻工艺实施提供基础。     

电渣重熔生产30CrMnSiNi2A航空锻件用钢的探索

使用传统工艺"EBT电炉+LF+VD+VC+锻造"生产的30CrMnSiNi2A航空锻件常出现点状偏析和力学性能不稳定的现象。使用电渣重熔工艺对该锻件进行了研究,探讨了自耗电极和电渣锭成分的均匀性和气体含量以及电渣重熔过程元素的烧损情况,并对锻件的低倍组织和力学性能进行了分析。结果表明,电渣锭成分均匀性好于双真空工艺自耗电极的成分均匀性,电渣重熔过程元素烧损较小,锻件低倍组织无点状偏析,力学性能各项指标达到技术要求。     

H13模具钢锻件超声检测缺陷分析

为解决H13模具钢锻件超声检测心部轴向通长密集缺陷超标问题，对锻件进行解剖，利用酸洗、PT、MT、金相及扫描电镜等手段对缺陷进行定性分析，发现锻件心部氢含量高，会在枝晶间元素集聚及碳化物偏析薄弱处释放应力，形成微裂纹，造成锻件超声检测不合格。通过优化电极冶炼浇注、电渣重熔及热处理工艺参数后，后续锻件超声检测合格，从源头上有效解决了H13模具钢锻件质量问题。     

扩散退火对H13钢显微组织和成分偏析的影响

采用OM、SEM等微观组织分析手段研究了H13钢铸态组织和扩散退火过程中显微组织和成分偏析的演变规律。结果表明,H13钢电渣锭的铸态组织为粗大马氏体+贝氏体+液析碳化物,枝晶间和晶界处分布着高熔点液析碳化物和大尺寸二次碳化物,存在严重的枝晶偏析和成分偏析。随着扩散退火温度的升高,组织中的碳化物逐渐回溶到基体中,枝晶内的碳化物溶解速度和元素扩散速度明显快于枝晶间和晶界处,会优先达到成分均匀性要求。在1240℃进行扩散退火时,枝晶间的大尺寸二次碳化物几乎全部回溶到基体中,晶界处的高熔点液析碳化物数量明显减少,仅残存少量未完全溶解的小颗粒液析碳化物。从节能和提高成材率方面考虑,建议H13钢较佳的扩散退火工艺为1240℃×10 h。     

一种新型变质剂对高速钢组织与力学性能的影响

采用电渣重熔工艺制备高速钢材料,借助光学显微镜和摆锤冲击试验机研究变质剂对高速钢轧辊材料微观组织和冲击性能的影响。结果表明：制备过程中加入变质剂能改变高速钢中共晶碳化物的形貌,部分鱼网状的共晶碳化物组织发生断裂,颗粒状碳化物增多,基体中晶粒更加细小;经过热处理这种趋势变得更加明显,因此高速钢的冲击韧性得到提高,其冲击韧性由8.7 J/cm2增加到9.8 J/cm2。     

球形铸造碳化钨硬面材料生产新方法

介绍了球形铸造碳化钨先进的生产方法．并对新方法和传统方法生产的铸造碳化钨质量进行了比较。新方法生产的铸造碳化钨具有碳含量波动小、共晶组织率高、共晶尺寸小、孔隙率低、密度大、硬度高、耐磨性好和使用寿命长等优点。除此，新方法成粒率高、能耗少、成本低、售价高和效益好，是值得推广的方法。     

变质处理铸造高速钢的研究与应用

铸造高速钢共晶碳化物呈网状分布于晶界,其韧性受到严重削弱,因此使生产和应用受到限制。变质处理是改善共晶碳化物形态和分布,扩大铸造高速钢应用的有效途径。本文介绍了变质处理对高速钢组织与性能的影响和铸造高速钢的应用,提出了进一步推广使用变质铸造高速钢值得重视的若干问题。     

Effect of solidification rate on the morphology and distribution of eutectic carbides in centrifugal casting high-speed steel rolls

The morphology and distribution of the eutectic carbides has an important influence on the properties of high-speed steel (HSS) rolls. Manufacturing methods reported previously have not achieved effective refinement and dispersal of the eutectic carbides. In order to investigate the effect of the solidification rate (SR) on the eutectic carbides and find a way to refine them, the morphology and distribution of the carbides has been studied systematically under various solidification rates, which were controlled by using different moulds with several initial temperatures. The morphology and distribution of the eutectic carbides was assessed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by X-ray diffraction (XRD) and X-ray energy dispersive spectrum (EDS). It was found that, with the increase of SR, the eutectic carbides became finer and more uniformly dispersed. A high SR can be recommended as a good way to improve the wear resistance and thermal fatigue properties of high-speed steel rolls.     

微量Mg在M2高速钢中的作用

研究了Ｍｇ对Ｍ２高速钢凝固组织和共晶碳化物高温球化的影响，试验表明：加入适量的Ｍｇ可以使Ｍ２高速钢通常的片状Ｍ２Ｃ型共晶碳化物转变成鱼骨状的Ｍ６Ｃ和块状的ＭＣ型碳化物，Ｍｇ还阻碍鱼骨状共晶碳化物的高温球化。     

粉末高速钢的研究进展

粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品,简称PMHSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点,使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。本文综述了粉末高速钢的发展历程、钢种开发以及高速钢粉末制备技术和成形等方面的研究中一些引人注目的研究进展和发展动向。     

变质M2高速钢中共晶碳化物加热团球化的动力学研究

采用高温淬火、退火等方法研究了变质Ｍ２高速负名共晶碳化物在加热时的团球化过程。随加热温度的提高和保温时间的延长,碳化物的团球化是通过碳化物层片的聚集与粗化、共晶碳化物网的熔断和球化、晶内二次碳化物的弥散析出与长大实现的;在此基础上建立了共晶碳化物的粗化、聚集和二次碳化物长大的动力学模型,推导了碳化物长大的瞬时速度公式;计算表明,碳化物的团球化受合金元素的扩散速度、碳化物的形貌、加热温度等动力学因素     

Effects of electrode configuration on electroslag remelting process of M2 high-speed steel ingot

The electrode configuration determines the thermophysical field during the electroslag remelting(ESR) process and affects the final microstructure of the ingot. In this work, ingot with a diameter of 400 mm was prepared with two electrode configuration modes of single power ESR process, namely one electrode(OE) and two series-connected electrodes(TSCE). Finite element simulation was employed to calculate the electromagnetic field, flow field and temperature field of the ESR system. The results show that the temperature of the slag pool and the metal pool of the TSCE process is lower and more uniform than that of the OE process.The calculated temperature distribution of the ingot could be indirectly verified from the shape of the metal pool by the experiment. The experimental results show that the depth of the metal pool in the OE ingot is about 160 mm, while the depth of the TSCE ingot is nearly 40 mm shallower than that of the OE ingot. Microstructural comparisons indicate that coarse eutectic carbides are formed in the center of the OE ingot, whereas more even eutectic carbides appear in the center of the TSCE ingot. In general, compared with the OE process, the TSCE process is preferred to remelt high speed steel ingots.     

合金元素对高碳高速钢中碳化物形成及形态的影响

采用铸造方法制备了高碳、高钒和变质处理为特征的亚共晶（５％Ｖ）和过共晶（８％）     

离心铸造LGJW20钢结硬质合金热疲性能研究

在自约束型热疲劳试验机上对LGJW20钢结硬质合金进行了热疲劳试验,借助金相分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法观察了合金的显微组织,重点研究了LGJW20的热疲劳性能表现,分析了热处理工艺对合金热疲劳性能的影响。结果表明:合金中硬质相主要由鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物组成;合金的热疲劳裂纹在缺口根部萌生,以一条主裂纹形式沿碳化物扩展;合适的热处理工艺能提高基体的高温屈服强度,改善合金的组织结构,提高了合金的热疲劳性能。LGJW20经过980℃淬火、200℃回火处理后热疲劳性能最佳。