连杆用36MnVS4钢的胀断性能

对国内新开发的的胀断连杆用非调质钢36MnVS4性能进行了研究,结果表明,材料的显微组织为极细的铁素体+珠光体混合组织,钒等微合金化元素的加入使得晶粒更加细化;胀断结果显示,材料断口为典型的脆性解理断裂,胀断变形量很小,达到或超过传统C70S6胀断效果;碳含量的降低引起组织变化,改善了切削加工性能;材料的强度增加,屈强比也显著提高,对连杆的轻量化设计和可靠性有显著的意义,可以用于胀断连杆。     

一种新型胀断连杆用中碳非调质钢

 采用降低铁素体相韧性、提高铁素体相硬度及适当脆化原奥氏体晶界的方法,开发出一种新型胀断连杆用铁素体-珠光体型中碳非调质钢,从钢种设计、微观组织、力学性能及胀断特征等方面对此钢种进行了介绍。硅和磷元素的铁素体固溶强化作用及钒元素析出强化和组织细化作用,使得开发钢不仅具有较高的强度水平和屈强比,同时具有远高于传统的胀断连杆用高碳钢C70S6的优异高周疲劳性能。此外,模拟胀断试验结果表明,开发钢的断口呈典型脆性解理断裂,胀断前后的变形量很小,具有优于C70S6钢的胀断性能,可采用胀断工艺制造连杆。     

胀断连杆用中碳非调质钢的析出强化行为

 利用金相显微镜、透射电镜及X射线衍射仪等分析了2种不同钒质量分数(0.15 %、 0.28 %)的胀断连杆用中碳非调质钢在热锻及空冷后的微合金碳氮化物析出相的成分及粒度分布等特征,并探讨了其析出强化行为。结果表明,随着钢中钒质量分数的增加,组织细化,铁素体增加,珠光体片层间距减小,同时含钒、铬的M(C,N)型析出相的数量增多。2种试验钢中分别约有质量分数48 %、64 %的钒处于M(C,N)相中,M(C,N)相中又分别有约质量分数42.6 %、56.7 %的颗粒尺寸小于10 nm,这些细小粒子主要弥散分布在铁素体内,其沉淀强化增量分别为140.0和232.6 MPa。当试验钢中钒质量分数较高时,不仅可获得与传统胀断连杆用C70S6钢相当的抗拉强度和冲击功,而且还可获得远高于C70S6钢的屈服强度和屈强比,因而适合用来制造高性能胀断连杆。     

连杆用C70S6钢的胀断性能

对比分析了传统连杆用非调质钢F38MnVS(/%:0.37C、1.32Mn、0.18Si、0.008P、0.060S、0.12Cr、0.12V)锻坯的胀断性能和胀断连杆用非调质钢C70S6(/%:0.72C、0.57Mn、0.32Si、0.020P、0.060S、0.17Cr、0.03V)锻坯的胀断性能。结果表明,C70S6钢的胀断性能明显优于F38MnVS钢。C70S6钢的组织以片层状珠光体为主,铁素体的含量极低,胀断面以脆性断裂为主,达到胀断技术的要求。     

胀断连杆用C70S6钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳实验研究了胀断连杆用两种成分(%:0.69C-0.034V-<0.005Ti-0.015N和0.72C-0.036V-0.023Ti-0.014N)C70S6钢的高周疲劳性能。结果表明,疲劳断裂均起源于试样的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响;含0.023%Ti的C70S6钢中珠光体片层间距较大,析出粗大(Ti,V)(C,N),导致0.023%Ti钢疲劳性能低于不含Ti的C70S6钢。     

控制冷却对中碳高钒非调质钢组织性能的影响

 利用Gleeble- 3800热模拟试验机研究了锻后控制冷却对一种胀断连杆用中碳高钒非调质钢37MnSiVS微观组织及硬度的影响。结果表明,冷却速度对试验钢的组织性能具有显著的影响,即随着冷却速度的增加,试验钢中的珠光体体积分数和硬度均逐渐增加;当冷却速度增加到1. 5 ℃/s以上时,组织中开始出现贝氏体组织,硬度不再提高。锻造变形有助于获得细小的组织和较多的铁素体,但使钢的硬度有所降低。试验钢变形后快冷到600 ℃左右进行合适的等温处理,通过大量细小弥散的V(C,N)粒子的析出强化作用,可使试验钢的强度得到显著提高。结果表明,通过控制锻后冷却方式而控制组织及V(C,N)粒子的析出程度可实现对锻件硬度(强度)的差异化控制。     

轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法,研究了轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用微合金非调质中碳钢的组织和性能的影响。结果表明,提高轧后冷却速度有利于钢中珠光体比例的增加,降低铁素体晶粒尺寸和减少珠光体片层间距;钢中的第二相沉淀析出相主要是弥散分布在铁素体基体中的(V,Ti)(C,N)复合相,粒度在30~170 nm,随着轧后冷却速度的增加而减小;而其屈服强度随轧后冷却速度的增加而提高,在高的冷却速度下,其屈服强度达到770 MPa,其中析出相对屈服强度的贡献达到174 MPa。     

45钢活塞杆矫直断裂原因分析

通过光学金相及扫描电镜等分析手段,对45钢油缸活塞杆在矫直过程中发生断裂的原因进行了分析。结果表明,断裂主要原因是中频回火时回火不充分,圆钢的表面淬硬层形成了硬且脆的回火马氏体组织。     

大规格高碳硬线82B拉拔脆断原因分析

采用金相组织检验分析等方法,分析了大规格82B拉拔劈裂脆断问题.结果表明:劈裂断口试样的中心处,由于锰、铬偏析而出现异常的马氏体组织,导致其变形与基体不一致,在拉拔过程中中心马氏体断裂成为裂纹源.断口附近表面存在结疤和擦伤等表面缺陷,中心马氏体和表面缺陷共同导致大规格82B拉拔劈裂脆断.通过优化合金元素锰、铬的成分含量...     

节能低成本高品质非调质钢的研发

 结合近年来国内外的发展趋势,从化学成分的精确稳定控制、硫化物控制,前轴、半轴和胀断连杆等典型零部件用非调质钢的开发,及非调质钢的长疲劳寿命化技术等方面对中国近年来非调质钢的部分研发工作进行了综合论述。为了进一步提高非调质钢的技术经济性,非调质钢的少无微合金化元素的低成本化、精确成分和尺寸控制是其中的重要发展方向。此外,随着冶金生产和零件制造技术的不断进步,为了替代调质处理的合结钢等以制造更多的保安件,具有更高的强韧性配合的贝氏体型非调质钢必将得到更多的应用。     

裂解连杆用高强度非调质钢的研制

设计了用于裂解连杆的高强度非调质钢及其生产工艺,通过金相显微镜、扫描电镜等方法,分析了钢的显微组织、析出相及其对力学性能的影响。结果表明:组织由铁素体和珠光体组成,向钢中添加高的V和N元素,有利于增加更多的弥散析出相,提高其强度。轧后加速冷却,有利于铁素体晶粒细化、珠光体球团尺寸和珠光体片层间距减少、析出相增多,使其抗拉强度和屈服强度分别达到1 000 MPa和750 MPa以上。     

碳含量和控冷工艺对盘条ER70S-6性能及组织的影响

对3炉不同碳含量的焊接用钢盘条ER70S-6控冷工艺进行了研究，发现提高吐丝温度虽可以降低盘条的强度，但盘条中易出现混晶组织，碳含量小于0.08%可以使盘条的强度控制在较低水平。盘条拉拨试验结果表明，马氏体组织是引起脆断的重要原因，对盘条化学成分和冷却速度的控制是生产具有优良加工性能焊接用钢盘条的必要措施。     

控轧控冷中碳非调质钢的高周疲劳性能

 采用中碳非调质钢制造的轴类等零件常承受交变载荷，因而对钢材疲劳性能具有高的要求。为了评估控轧控冷工艺生产的非调质钢棒材的疲劳性能，利用旋转弯曲疲劳试验机研究了一种常用的钒微合金化中碳非调质钢38MnVS及对比钢38MnS的高周疲劳性能。结果表明，与38MnS钢相比，38MnVS钢中铁素体体积分数增加，组织明显细化；相分析表明约有54%的钒处于M（C，N）相中，且尺寸小于10 nm的M（C，N）粒子质量分数为32%，这些细小粒子的析出强化增量约为116 MPa。38MnVS钢的疲劳极限较38MnS钢提高了62 MPa，提高幅度约为18%；疲劳极限比从38MnS钢的0.43提高到38MnVS钢的0.48。M（C，N）相的析出强化及组织细化是38MnVS钢较38MnS钢具有优异疲劳性能的主要原因，但其疲劳性能仍低于锻态非调质钢。根据试验结果及文献数据，给出了预测铁素体＋珠光体型非调质钢疲劳极限的简便方法。     

Microstructural analysis of fracture in heat-affected zone of two ×70 pipeline steel weldments

In the previous study, different crack propagation behaviours (ductile fracture and brittle cleavage fracture) were observed in two ×70 pipeline steel weldments (13.4 and 17.8-mm-thick) during single-edge notched bend testing. To further understand these two fracture behaviours, detailed microstructures of the base metal (BM), fine-grained heat-affected zone (FGHAZ), and coarse-grained heat-affected zone (CGHAZ) of these two ×70 pipeline steel weldments have been analysed. The results show that the initial structure of the two pipe BMs and different welding cooling rates owing to different thicknesses contributed to structural variations of the correlated sub-regions of the HAZ. For both weldments, the FGHAZ close to the BM has the highest fraction of the high-angle grain boundaries, the finest grain size, the lowest local strain levels, and the highest fraction of recrystallised ferrite grains. The CGHAZ of the 17.8-mm-thick pipe welds exhibits the lowest toughness with the highest hardness, a high frequency of deformed grains, the highest local strain level, and the highest density of preferred {100} cleavage planes than the other sub-regions in the HAZ. The high density of the {100}<011> texture components in the HAZ may cause the cleavage micro-cracks to propagate toward the BM at an approximate 45° angle to the original crack plane during bending tests.     

微合金化C70S6胀断连杆断裂面掉屑缺陷分析与工艺改进

采用金相显微镜、电子显微镜等分析得出,C70S6钢表面严重脱碳以及内部质量缺陷均会造成连杆胀断掉屑,通过优化Al、V、P含量,钢中铁素体含量由原5.5%～8.6%降至2.7%～4.8%;连铸过热度由≤35℃降至≤30℃,拉速由0.80～0.90 m/min降至0.65～0.75 m/min,末端电磁搅拌电流由200 A提高至300 A;轧制前铸坯涂涂料,加热炉加热时高温段空燃比由0.7～0.8降至0.5～0.6,加热温度提高至1 200～1 250℃;并采用提高轧后冷速等措施后,C70S6钢中心C偏析降为0.99～1.04,表面脱碳层深度≤0.50%d,晶粒度5.5～6.0级,铁素体含量≤5.0%,成功解决了连杆批量掉屑质量问题。     

高碳钢盘条马氏体形成临界冷却速率的数值模拟

通过JMatPro软件和根据钢厂生产的70钢（/%:0.67C,0.17Si,0.50Mn,0.010P,0.010S,0.10Cr）盘条,模拟对比高碳钢盘条中C（0.65%~1.00%）,Si（0.20%~0.55%）,Mn（0.50%~1.45%）,Cr（0.10%~0.75%）,S（0.010%~0.070%）,P（0.010%~0.060%）和奥氏体晶粒度级别（5.0~8.0）对马氏体形成临界冷却速率(CCR_Mf)的影响,建立了预测高碳钢CCR_Mf的表达式:CCR_Mf/(℃·s^-1)=4.088-9.88×[C]/%-3.58×[Si]/%-5.12×[Mn]/%-0.001×[P]/%+23.45×[S]/%-7.42×[Cr]/%+2×G_m,G_m-奥氏体晶粒度。结果表明,CCR_Mf随C、Mn、Si、Cr含量的增大而减小,随S含量和原奥氏体晶粒度的增大而增大,P对CCR_Mf几乎没有影响;C和Mn对CCR_Mf的影响最大;70钢马氏体临界冷却速率实测值8.51℃/s,计算值8.79℃/s,误差为0.28℃/s。建议高碳钢连铸过程应重点控制C、Mn偏析,并在轧制过程细化奥氏体晶粒尺寸,以减少马氏体组织的形成。      

裂解连杆用高强度非调质易切削钢的研制

 设计了用于裂解连杆的高强度非调质易切削钢及其生产工艺,通过金相显微镜、扫描电镜等方法,分析了研制钢的显微组织、析出相及对力学性能的影响。结果表明：研制钢是由铁素体和珠光体组成,向钢中添加高的V和N元素,有利于增加更多的弥散析出相,提高其强度。轧后加速冷却,有利于铁素体晶粒细化、珠光体球团尺寸和珠光体片层间距减少、析出相增多,使其抗拉强度和屈服强度分别达到1000MPa和750MPa以上。     

High strain-rate-induced cleavage fracture in mild carbon steel

The brittle and/or cleavage fracture behavior of 1008 carbon steel was characterized under dynamic spall loading conditions. The roles of grain size, carbide morphology, and high strain-rate plastic deformation on the spall-induced cleavage fracture were quantitatively estimated following the analysis of Linet al.     

残留奥氏体对微纳贝氏体钢塑韧性的影响

采用高碳和中碳低温贝氏体转变工艺（095C钢为200℃等温10d,030C钢为320℃等温1d）研究了残留奥氏体对微纳结构钢塑韧性的影响,对不同试样的显微组织、各相体积分数、伸长率和冲击韧性进行观察、检测和分析。试验结果表明,中碳钢贝氏体转变的塑韧性明显高于高碳钢贝氏体转变,主要原因是中碳钢贝氏体转变中存在一定的亚微米级薄膜状残留奥氏体,在拉伸或冲击过程中引起的残留奥氏体的塑性变形,使断裂的能量增加,可以显著提高样品的塑韧性。     

高牌号无取向硅钢70 mm连铸板坯Φ13 mm锻材的高温力学性能

通过Gleeble-1500应力-应变热模拟试验机测试了由70 mm连铸坯锻成的Φ13 mm棒材的高牌号无取向硅钢(/%:0.002 7C,3.06Si,0.32Mn,0.013P,0.004S,0.50Al,0.002 7Ti,0.004 2 N)的高温(600~1 250℃)力学性能。结果表明,在应变速率为1×10^-3s^-1时,高牌号无取向硅钢中仅存在第Ⅰ脆性温度区(1 250℃至熔点),第Ⅱ脆性温度区和第Ⅲ脆性温度区均未出现,主要原因是超低碳(≤50×10^-6)、高硅(3%Si)致使硅钢凝固冷却过程中不经历α-γ-α相变,避免了固溶的硫、氧等元素以(Fe,Mn)O、(Fe,Mn)S、AI₂O₃等形式在奥氏体晶界沉淀和长大导致晶界强度降低,产生裂纹。