曲轴热锻发展近况

在曲轴制造中,西德等国已采用微合金曲轴钢取代通常的碳钢,通过对终锻后的冷却温度进行控制以满足性能要求,这样,锻后不需淬火和回火,可以有效地降低成本。用作曲轴材料的典型微合金钢是49MnVS 3(其中,C—0.44～0.54%,Si—0.30～     

微合金钢

微合金钢是普通碳钢在冶炼时加入微量合金元素而获得的。加入微量元素使碳钢的机械性能得到改善,尤其是提高了碳钢的强度和硬度,细化晶粒。另一优点是可以省去零件锻后热处理工序。微合金技术可以用于任何牌号的普通钢。目前,微合金技术已用于型钢的生产和汽车、拖拉机的连杆、平衡杆、螺栓、万向节等零件的生产。微合金元素的作用机理冶炼过程中,通过控制钢的化学成份,加入微量元素改变钢的机械性能,提高碳钢等级。微合金元素含量一般低于0.5％,有时甚直低于0.03％,最常用的微合金元素有钶(Cb)、钒(V)和硅(Si),有时     

一种新型700 MPa级低碳高强度钢的研制

通过控制轧制与控制冷却，研制出下屈服强度为700MPa级的低碳高强度钢，并对其组织及强化机制进行了分析。结果表明：该高强度钢的组织为铁素体，其强化相为细晶铁素体及在铁素体基体上分布的细小析出相，且析出强化量为250MPa，这是过去热轧微合金钢板的2～4倍。铁素体基体中较高的位错密度和分布细小的析出物改善了钢材的塑性，使材料具有良好的伸长率。     

500 MPa级叉车门架型钢C250b的研制

为满足用户定制的C250b门架型钢屈服强度不低于500 MPa,抗拉强度不低于610 MPa,断后伸长率不小于17％,-20℃冲击功不低于27 J的指标要求,设计了C-Mn-Nb-V-Cr-N体系钢,参考实际生产工艺,在不同的开轧温度和终轧温度下对试验钢进行精轧,研究了试验钢的组织和力学性能,分析了其强化机制.结果表明:设计试验钢的化学成分(质量分数/％)为0.16～0.20 C,0.40～0.50 Si,1.50～1.60 Mn,0.35～0.45 Cr,微量Nb+V,试验钢经精轧和空冷后的组织为铁素体+珠光体组织;当开轧温度控制在920～970℃,终轧温度控制在820～870℃时,试验钢的平均晶粒尺寸不大于7μm,力学性能参数满足指标要求;试验钢固溶强化对屈服强度的贡献值约为240 MPa,细晶强化的贡献值为177～191 MPa,第二相析出强化的贡献值约为100 MPa.     

控轧控冷双相高强度X100管线钢的组织与性能

为了提高石油输送管线钢的等级及韧性,对超低碳微合金钢通过控制轧制后的三阶段冷却,在实验室试制了X100高钢级管线钢,并对其显微组织与力学性能进行了分析。结果表明:试验钢在拉伸过程中没有明显的屈服点,屈服强度达770 MPa,屈强比为0.80,伸长率达到21.3%,-20℃冲击功为179 J,均符合标准要求,具有良好的综合力学性能;试验钢在冷却过程中发生了位错回复、亚晶形成、形变诱导析出、针状铁素体以及板条贝氏体的转变、析出物长大和碳化物偏聚等,形成了针状铁素体和贝氏体双相组织为主及部分M-A岛和孪晶的显微组织。     

低碳Nb钢和低碳Nb—Ti钢的屈服强度分析

对低碳Nb钢和低碳Nb-Ti钢在等温处理和正火处理条件下的屈服强度进行了分析。结果表明在等温处理条件下沉淀强化是Nb-Ti钢重要的强化机制。当正火加热温度低于临界粗化温度T_C时,含Nb微合金钢和Nb-Ti复合微合金钢的强度主要来自细晶强化,沉淀强化效应很小。为了获得强度和塑性、韧性的优良配合,建议采用控制轧制工艺。     

水平楔锻造余热淬火

水平楔是我厂生产的M20金属支柱中的零件。材料为45钢,要求调质后硬度HB 240～280,为了节约能源、提高质量,我们采用了锻后余热淬火工艺。该件锻造后温度在900～1050℃经切边和校平后淬火,因淬透性高,可采用较缓和的冷却剂冷却。锻后余热淬火和普通淬火后,同在580℃回火,α_k提高23％,σ_b提高8％,硬度提高13.5％。锻后余热淬火后     

新的热挤压模钢——4XM2φ(4CrMo2V)

苏联最近研制成功了一种化学成分为:0.30～0.40％碳,0.30～0.50％硅,0.50～0.80％锰,12.0～1.40％铬,1.30～1.60％钼,0.40～0.60％钒的4XM2φ钢。这种新热挤压模钢在室温下的机械性能为:抗拉强度G_b=1700～1800MPa;冲击能a_k=0.3～0.45MJ/m~2。在600℃高温下的机械性能是G_b=1100～1200MPa,冲击能a_k=0.4～0.5MJ/m~2。试验结果表明,增加含碳量不可能显著地提高钢的耐热性,反而会降低钢的冲击韧性。因此,为了保证热挤压模钢的耐热性和冲击韧性,含碳量应该限制     

07MnNiMoDR钢火灾后力学性能及组织研究(二)——拉伸性能

对07MnNiMoDR钢进行不同温度、保温时间和冷却速率的热处理来模拟材料的受火过程,对经历不同热处理后的材料进行了拉伸试验。结果表明,07MnNiMoDR钢受火后其拉伸性能急剧变化的温度临界值为650℃;当温度高于650℃时,07MnNiMoDR钢从有屈服变为无屈服现象;当温度低于临界值时,保温时间对拉伸性能影响不明显;在同一温度和保温时间下,水冷时的屈服强度和抗拉强度分别高于空冷时的强度;抗拉强度和硬度具有较好的线性关系。当温度高于临界值时,空冷下屈服强度和抗拉强度随温度升高而下降,850℃时屈服强度和抗拉强度分别下降到260MPa和550 MPa;水冷下抗拉强度随温度升高而增大,850℃时增大到775 MPa,而屈服强度随温度先下降后增大,800℃时达到最小值390 MPa,随之增大到850℃时的550 MPa。     

高温应变时效对P92钢高温低周疲劳性能的影响

分别在应力与应变控制下对P92钢进行550℃高温低周疲劳试验,研究该钢在不同应变幅(0.2％～1.0％)和应力幅(280～350 MPa)下的疲劳行为;对P92钢进行不同预拉伸应变(0～4％)和温度(250～350℃)下的应变时效处理后,研究该钢的高温拉伸与低周疲劳性能.结果表明:在应变控制下,P92钢的应变与疲劳寿命关系符合Manson-Coffin方程,在低应变幅(低于0.7％)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;在应力控制下,应变与疲劳寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,高应力幅(350 MPa)下P92钢出现先循环硬化后循环软化现象;应变时效处理可提高P92钢的屈服强度,且高温拉伸曲线出现Portevin-Le Chatelier屈服效应;应变时效处理后P92钢在应力控制下的应变与寿命关系不遵循Manson-Coffin方程,且其低周疲劳寿命大幅降低.     

14Cr1MoR(H)钢奥氏体化后冷却方式对组织和性能的影响

通过控制奥氏体化后的冷却方式获得了14Cr1MoR(H)钢三种原始组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸和冲击试验机研究了组织对14Cr1MoR(H)钢力学性能的影响。结果表明,14Cr1MoR(H)钢奥氏体化后以风冷的方式冷却时获得板条贝氏体组织,以12℃/min控冷方式冷却时获得铁素体+粒状贝氏体组织,这两种组织690℃保温20 h时效处理前后抗拉强度均高于540 MPa、-10℃冲击吸收能量均不低于160 J;14Cr1MoR(H)钢奥氏体化后以2℃/min控冷方式冷却,获得铁素体+珠光体组织,抗拉强度为480 MPa,低于标准要求30 MPa,经时效处理,钢的-10℃冲击吸收能量从154 J降低至58 J。     

700MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变组织及强韧性

利用Gleeble-3500型热/力模拟试验机测定了700 MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变(CCT)曲线,分析了冷却速率对该钢连续冷却相变及显微组织的影响,研究了该钢的强韧性。结果表明:该钢CCT曲线呈现扁平状,可在较大冷速范围内获得低碳贝氏体组织;冷却速率对试验钢各相的形态、数量、分布和显微硬度均有影响;随着冷却速率的提高,显微组织中依次出现多边形铁素体(PF)、针状铁素体(AF)、粒状贝氏体(GB)和板条贝氏体(LB),且各相的显微硬度也依次增加;当冷速在10~30℃·s-1范围时,显微组织主要为板条贝氏体组织,M/A组元弥散分布于晶界上,且晶粒随着冷却速率的增加而逐渐细化;利用冷却制度控制中温转变组织类型能优化其综合力学性能。     

锻造Cr12型钢的操作技巧

锻钢是通过压力加工,使钢料产生塑性变形,在获得所需要的形状和尺寸的同时,也改善金属的内部组织,提高金属的力学性能,为用户提供质量优良的锻材。由于锻钢生产的品种较复杂,各类钢的性能又不同,因而锻制操作方法及生产难度也不同。由于高合金钢特点是塑性低,变形抗力大,且锻造温度范围窄,因此操作稍不注意,就会将钢料锻坏产生内部质量问题(中心裂),造成废品。所以高合金钢锻造生产难度较大。但锻造Cr12型这类高合金钢(冲模钢)具有以下技巧。     

55~#钢锻后空冷工艺的探讨

对55#钢采用锻造后控制冷却速度的方法来细化晶粒,控制硬度,在不同终锻温度、锻后冷却速度、冷却方式等条件下进行试验,结果表明,加快终锻温度至600℃的冷却速度可以很好地细化晶粒,使最终的铁素体晶粒度≥3级,硬度为13~23 HRC。     

钒微合金化钢的强韧性研究

测定了不同成分的钒微合金化钢的静态相变点和动态CCT曲线；分别采用再结晶轧制（RCR）和控制轧制（CR）工艺进行轧制，测试了热轧板的拉伸性能和冲击功。结果表明：有效钒、氮含量的增加对钢的Ac1和凡相变点的影响不大，而Ar1-和Ar3则下降。当冷却速率大于约5℃／s时，钢中出现贝氏体组织；当冷却速率超过约9℃／s时，组织由贝氏体＋铁素体组成。RCR钢的强度高于CR钢，但断裂伸长率和冲击功较低。有效氮含量越高，两种不同工艺轧制对钢的强度和韧性的影响越大，钢中每增加0．001％的有效氮含量，CRC和CR钢的屈服强度分别提高16．8和8．2MPa。     

温轧原始组织及冷却速率对低碳微合金钢终态组织的影响

为了研究温轧原始组织及冷却速率对材料终态组织的影响,利用两种低碳微合金钢在不施加变形的前提下结合快速加热及冷却工艺,对不同条件下的终态组织进行了比较。结果表明：舍金元素含量较高的钢中,温轧组织不同对终态组织的影响比较显著,其中以原始组织为温轧回火马氏体的更能有效获得细化和多相的终态组织;随着冷却速率的增加,铁素体平均晶粒尺寸减小,且在合金元素含量较高的钢中,更容易获得贝氏体和马氏体组织,而合金元素含量较低的钢中,冷却速率对终态组织的影响不大。     

温轧原始组织及冷却速率对低碳微合金钢终态组织的影响

为了研究温轧原始组织及冷却速率对材料终态组织的影响,利用两种低碳微合金钢在不施加变形的前提下结合快速加热及冷却工艺,对不同条件下的终态组织进行了比较。结果表明:合金元素含量较高的钢中,温轧组织不同对终态组织的影响比较显著,其中以原始组织为温轧回火马氏体的更能有效获得细化和多相的终态组织;随着冷却速率的增加,铁素体平均晶粒尺寸减小,且在合金元素含量较高的钢中,更容易获得贝氏体和马氏体组织,而合金元素含量较低的钢中,冷却速率对终态组织的影响不大。     

热轧冷却方式和冷轧压下率对含钛IF钢冷轧板组织和力学性能的影响

以工业生产的、采用层流冷却和超快速冷却的含钛IF热轧板为试验材料,在实验室研究了热轧冷却方式和冷轧压下率对退火后试验钢组织和力学性能影响。结果表明:当冷轧压下率为65%和75%时,与层流冷却相比,超快速冷却试验钢的Rp0.2约低10MPa左右,n值高0.02,r值稍高;当冷轧压率在55%~85%时,试验钢的Rp0.2为100~120MPa;最佳工艺为热轧后采用超快速冷却,PY400温度约为780℃、冷轧压下率为65%~75%、退火温度为730℃;在此最佳工艺下,试验钢具有较低的屈服强度和优良的冲压成型性能。     

锻造工艺对非调质钢38MnVS6组织及力学性能的影响

研究了锻造加热温度、终锻温度及冷却速度等工艺参数对38MnVS6非调质钢组织及力学性能的影响。试验表明,该钢种的锻造加热温度在高于1050℃低于1300℃时,终锻温度及冷却速度对该钢综合力学性能的影响十分明显。     

亚温淬火在40Cr钢螺栓上的应用

螺栓是机械设备上应用最广泛的连接件,应用的条件不同,对其强度要求也不同。我厂液压挖掘机用强度螺栓材料为40Cr钢,强度等级8.8级,其力学性能要求:σ_a≥883MPa,σ_a/σ_b≥0.88,δ_5≥9%,a_k≥39J/cm~2。制造工艺为:锻制毛坯→热处理(调质)→切削加工。锻制螺栓毛坯杆部直径为20～36mm。