Ce含量对U75V钢力学性能的影响

摘要：利用真空感应炉冶炼了含有不同Ce含量的U75V钢,并对其进行热轧。借助Gleeble 1500型热压缩试验机、JB-300B型冲击试验机、HVS-1000硬度测试仪以及Stemi-508显微镜对实验钢的力学性能及显微组织进行了分析。结果表明,相同的压缩温度,由于加工硬化作用大于再结晶的软化作用,峰值应力随着压缩速率的增加而提升;相同的压缩速率,峰值应力随着压缩温度升高而降低。较高的变形温度有利于动态再结晶的发生,流变软化作用更加显著。添加微量稀土后实验钢峰值应力略微降低,由109.54MPa降至104.05MPa,降低了5%,说明添加微量稀土Ce后实验钢的塑性略微提升。随着压缩温度的提升添加多量稀土与微量稀土实验钢的峰值应力没有发生明显变化,即实验钢的塑性没有明显变化。未添加稀土时,当应变速率不变时,峰值应变随变形温度的升高而呈降低趋势。而添加稀土后,压缩温度为1050℃时峰值应变均延迟发生,说明添加稀土Ce改变了U75V钢动态再结晶的驱动力条件。添加稀土会使U75V钢的常温冲击性能降低,微量稀土可以一定程度地提升其低温（-20℃）冲击性能,但是添加过量稀土后实验钢的常温和低温冲击性能均会降低。原始U75V钢的硬度为948.8N/mm2,大大超出国标规定的硬度范围。添加质量分数为13×10-6的稀土Ce后硬度降低为368N/mm2,添加440×10-6稀土Ce后硬度进一步减小至327N/mm2。加入微量稀土元素后有助于U75V钢硬度降低至国标范围的中值。实验钢加入稀土元素,珠光体晶粒尺寸减小,粒状珠光体的数量减少,片状珠光体的数量增加,有利于提高实验钢的力学性能。     

稀土Ce及热处理对铸态U75V钢中夹杂物的影响

以铸态U75V为实验钢种,研究了向钢中添加稀土Ce、热处理工艺及二者共同作用对钢中以MnS为主的夹杂物的影响。结果表明,原始铸态U75V钢中主要有三类夹杂物：纯MnS、Al₂O₃-SiO₂-MnO复合夹杂物及MnS半包裹Al₂O₃-SiO₂的复合夹杂物;其平均尺寸为4.75μm,平均长宽比为1.27。将原始铸态U75V钢加热至1 300℃保温1 h后空冷,钢中夹杂物的种类和成分未发生明显变化,但夹杂物平均尺寸降低至3.8μm,降低了约20%,平均长宽比也减小约4.7%。向钢中添加0.001 3%稀土Ce后,夹杂物成分复杂化,除了纯MnS以外,还有三种不同形态的含Ce夹杂物;与原始铸态U75V钢相比,添加稀土Ce后,夹杂物平均尺寸显著降低,减小了1.91μm(约40%),但长宽比略增(约1.6%)。向钢中添加稀土Ce再加热至1 300℃保温1 h后空冷,与原始铸态U75V钢相比,夹杂物平均尺寸降低约34%,长宽比降低约2.4%。综合对比,在U75V钢中添加0...     

高强度高韧性贝氏体钢轨研究

采用合金化方法生产的高强度高韧性贝氏体钢轨及道岔,其热轧态抗拉强度大于1 250 MPa,比U75V提高25%;轨腰冲击韧性大于30 J/cm2,比U75V提高3倍以上.介绍了热轧贝氏体钢轨的强化机理、生产工艺及各项检验结果.用贝氏体钢制作的铁路道岔在线路运行已一年半以上,货运量达2亿t,目前仍在使用.在北京铁路局铺设的全贝氏体组合道岔,其使用寿命进一步提高,高强度高韧性贝氏体钢在铁路使用将得到较大的社会和经济效益.     

在线余热淬火对U75V钢轨组织性能的影响

 为进一步掌握在线余热淬火处理对钢轨组织性能的影响关系和机理,采用扫描电镜对热轧态钢轨和在线余热淬火处理后的钢轨进行了全断面的组织观察,利用维氏硬度仪和拉伸试验机对比分析了在线余热淬火对钢轨力学性能的影响。结果表明,在线余热淬火和热轧态钢轨全断面的组织全部为片层状珠光体组织,但淬火轨珠光体片间距明显较小,热轧态钢轨珠光体片间距为0.113~0.284 μm,淬火轨片间距为0.076~0.148 μm。热轧态钢轨全断面显微硬度相差不大,在线余热淬火钢轨显微硬度普遍较热轧态钢轨高。在线余热淬火可以有效提高U75V钢轨性能,热处理后钢轨抗拉强度和伸长率分别较热轧态提高16.6%和20%,有效改善了钢轨的使用性能。     

202不锈钢中稀土Ce对冲击韧性的影响

通过扫描电镜、能谱分析和力学性能检测,研究了加入稀土Ce后202不锈钢冲击韧性的变化情况.研究结果表明:钢中加入稀土Ce可改变夹杂物形态,并且在一定范嗣内可显著提高202不锈钢的冲击韧性.当钢中稀土Ce的质量分数为0.016%时,202不锈钢可获得最佳的冲击韧性.     

稀土对V微合金重轨钢高温塑性的影响

U76CrRE钢(/%:0.71～0.80C、0.50～0.80Si、0.80～1.10Mn、0.04～0.10V、0.25～0.35Cr、0.02RE)和U75V钢(/%:0.70～0.78C、0.50～0.70Si、0.75～1.05Mn、0.04～0.08V)的冶炼工艺流程为铁水预处理-150 t复吹转炉-LF-VD 280 mm×380 mm连铸,LF精炼后通过喂稀土包芯线加入稀土。对钢的铸坯进行热塑性试验结果表明,加入稀土主要在第Ⅲ脆性区提高V微合金重轨钢的高温塑性,950～1225℃U76CrRE钢和U75V钢的平均断面收缩率Z值分别为83.34%和65.17%,1250℃U76CrRE钢和U75V钢的Z值分别为58%和12%。为防止铸坯出现裂纹,铸坯的矫直温度应≥900℃。     

Ce微合金化钢轨组织及耐腐蚀性能研究

文章以U75V钢轨化学成分为基准,向其中分别添加含量为0%、0. 002%、0. 004%、0. 006%,0. 008%的稀土元素Ce,经25 kg感应电炉冶炼、铸锭、轧制等工艺流程制备样品,探究铈元素对钢轨钢组织与腐蚀性能的影响。本实验条件下Ce元素加入后对于钢轨钢的珠光体片层间距起到了一定的影响,随着Ce元素的加入珠光体片层间距先减小后增大,在加入0. 004%时达到最小,耐腐蚀性能也最好。     

裂扩门槛值试验数据与钢轨性能关系的探讨

文章在U71Mn、U75V和U20Mn淬火轨、以及加稀土镧和铈的U75V试验钢裂扩门槛值ΔK_th试验的基础上,通过试验获取的数据和图表,分析了钢轨组织、夹杂物、氢超标和残余应力等因素与Crack Length-Cycle曲线的关系,以及钢轨加入稀土镧合金、铈合金之后对钢轨裂纹扩展的影响,为分析钢轨性能、延长钢轨寿命提供新的手段。     

核伤突出路段的钢轨合理选用研究

通过对核伤突出路段钢轨伤损特点和伤损原因的研究,以及在成昆线、陇海线的钢轨核伤突出路段进行U75V、U76CrRe热轧钢轨和U75V、PG4热处理钢轨的铺设使用试验,提出了核伤突出路段的钢轨合理选用建议。结果表明,热处理钢轨具有较好的抗疲劳核伤伤损性能,在钢轨核伤突出路段不宜使用热轧钢轨,而应该使用热处理钢轨。     

接触疲劳伤损突出路段钢轨合理选用研究

在客货混运主干线的接触疲劳伤损突出路段,进行了1 100 MPa级热处理钢轨和U75V、U71Mn热轧钢轨的铺路试验.结果表明1 100 MPa级热处理钢轨的抗接触疲劳伤损性能明显优于U75V和U71Mn热轧钢轨.在客货混运主干线钢轨接触疲劳伤损突出的大半径曲线和直线路段选用1 100 MPa级热处理钢轨,将有效减少钢...     

包钢重轨钢稀土加入工艺实践

通过在包钢U75V重轨钢加稀土的工业试验,明确了VD后稀土加入工艺的控制目标,并通过在钢轨取样,分析稀土成分和夹杂物特征,明确了稀土对重轨钢典型夹杂物的变质处理的效果。     

稀土Ce对X80钢低温冲击韧性的影响

为了探究Ce对X80钢的低温冲击性能的影响,对X80钢进行稀土微合金化,制备试样在SANS-ZBC2752A型冲击试验机进行-20℃冲击实验,并采用扫描电子显微镜观察显微组织和断口形貌并进行夹杂物能谱分析。实验结果表明,Ce可以改善X80的低温冲击韧性。在Ce含量小于0.0093%时,随着Ce含量的增加,冲击功提高明显;Ce含量在0.0093%～0.0250%时,Ce含量增加,冲击功呈下降趋势。     

PD3 75 kg/m含钒微合金热处理钢轨

采用双频电感应加热、压缩空气欠速淬火技术研制的PD375kg/m含钒微合金热处理钢轨,钢轨成分(%)C0.74～0.81,Si0.60～0.90,Mn0.70～1.05,V0.05～0.12。热处理钢轨硬化层深度≥15mm,HRC≥36.0,硬化层组织为全细珠光体,σ0.2=890～1010MPa,σb=1290～1390MPa,δ5=10%～13%,常温aku=20～32J/cm2,KIC平均值为46.3MPa*m1/2。该钢轨强度高、韧性好。使用寿命比同线路的U74和U71Mn热轧钢轨大幅度延长。     

稀土对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响

采用工业试验生产了稀土质量分数为0%、0.016 8%、0.028 5%和0.037 0%的HRB400E螺纹钢,使用DVN(Direct V-notched)冲击试样进行了低温冲击试验,以研究稀土含量对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响,并借助OM、SEM、EDS和全自动夹杂物分析仪表征了稀土处理前后螺纹钢的微观组织和夹杂物的形貌、化学成分和尺寸。结果表明,在-20、-40、-60 ℃ 3个试验温度下,试验钢的低温冲击韧性随稀土含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。其中,稀土质量分数为0.016 8%的试验钢低温冲击韧性最佳,-20 ℃时其冲击功为276 J,相比未添加稀土的试验钢提高了117%。未添加稀土时,试验钢中的夹杂物主要为MnS、MnO-SiO₂和Al₂O₃,添加0.016 8%稀土后试验钢中MnO-SiO₂和Al₂O₃的比例(数量)大幅降低,MnS的比例明显提高,并生成了小尺寸、形状相对规则的稀土复合夹杂物,从而阻碍裂纹的萌生与扩展,改善了试验钢的低温冲击韧性。然而,过量添加稀土会导致试验钢中稀土夹杂物的尺寸增大,大尺寸的稀土夹杂物促进裂纹扩展,对试验钢的低温冲击韧性具有不利影响。     

Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

摘要：以U75V重轨钢为实验钢种,分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物,即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂,其平均长宽比为3.3,平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后,钢中夹杂物的种类和成分没发生变化,但是球化作用显著,平均长宽比降为1.3,降低了约61%,平均尺寸也有所减少,减少了约25%;添加微量稀土Ce后,夹杂物种类和成分均复杂化,除了纯MnS以外,还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比,添加Ce后,夹杂物球化作用与退火处理效果相当,平均长宽比降为1.4,降低了约58%,但是对平均尺寸减小作用甚微,只减小了9%;进一步地,对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷,夹杂物球化率没有变化,即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小,与原始U75V钢相比,减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比,夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说,退火和添加稀土2种处理方式的效果相同,考虑其节能环保因素,后者更具明显优势。另一方面,从夹杂物细化方面来说,单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显,要想使夹杂物尺寸更小,需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。     

球化剂稀土含量对大断面球铁石墨组织及低温冲击韧性的影响

选用3种具有不同Ce含量的球化剂FeSiMg6RE2、FeSiMg8RE3和FeSiMg8RE5对铁液进行盖包法处理,球化处理后浇注成180mm×180mm×200mm的球铁试块。通过室温拉伸、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和低温冲击试验机等分析手段,研究了稀土元素Ce对大断面低温球铁的石墨组织、力学性能和低温冲击韧性的影响。结果表明:用稀土含量低的球化剂FeSiMg6RE2进行处理,试样的石墨组织细小均匀,石墨形态好,低温冲击韧性高,冲击功平均值约为14.5J;用稀土含量高的球化剂FeSiMg8RE3和FeSiMg8RE5分别进行处理,试样中出现了大面积碎块状石墨等变异组织,低温冲击韧性差,冲击功平均值分别约为6.5和5.1J。能谱分析结果表明:高稀土含量球化剂处理的球铁试样,石墨组织晶界上发生了稀土元素Ce的富集,其质量分数分别约为0.36%和0.42%,这是造成铸件中碎块状石墨等变异组织产生的根本原因,严重恶化了铸件的力学性能。     

980 MPa耐蚀钢轨U68CuCr的开发和应用

通过制定合理成分和铁水脱硫-120 t顶底复吹转炉-吹氩-LF—RH-280 mm×380 mm坯连铸-轧制工艺,开发了980 MPa热轧耐蚀钢轨U68CuCr（/%:0.65~0.75C,0.40~0.80Si,1.00~1.30Mn,≤0.030P,≤0.025S,≤0.50Cu,≤0.50Cr,≤0.05Nb）。试验结果表明,耐蚀钢轨U68CuCr抗拉强度≥1060 MPa,伸长率≥12%,踏面硬度HB值为300~310,珠光体片间距为0.2μm,耐磨性能优于同一强度级别的U75V钢轨。2%NaCl溶液腐蚀试验显示,耐蚀钢轨U68CuCr腐蚀速率为U75V钢轨的57%。在京广线使用3年,通过总重量超过3亿吨,耐蚀钢轨U68CuCr使用性能良好,其各项指标均满足铁路运输要求。     

稀土对含磷钢耐腐蚀性能的影响

通过周期浸润加速腐蚀试验,利用扫描电镜、X射线衍射和电化学测量等方法,研究了稀土对含磷钢(0.12%,质量分数)耐腐蚀性能的影响.结果表明,稀土的加入可将含磷钢的腐蚀率降低到不含稀土钢的55%,有效提高了含磷碳钢的耐腐蚀性能,同时获得较好的低温冲击韧性.分析其原因是:钢中稀土在腐蚀过程中产生Ce3 、Ce4 和La3 离子,Ce4 离子能将Fe2 氧化成Fe3 ,促进锈层中稳定相α-FeOOH的形成;同时这些稀土离子可与腐蚀过程中产生的PO43-、H2PO4-、SO42-离子形成难溶的稀土复盐覆盖在钢基表面,阻碍了腐蚀介质进入到基体,从而提高钢的耐腐蚀性能.     

微量稀土Ce对无镍白铜(CuMnZn)组织性能的影响

在无镍白铜(CuMnZn)中分别添加微量稀土Ce(0.04%,0.06%,0.08%),研究稀土Ce含量及加工工艺参数对铸态、热轧态和冷轧态组织及性能的影响。探索用无镍白铜(CuMnZn)替代目前广泛使用的弹性合金材料——锌白铜的可行性。研究结果显示:当稀土含量小于0.04%时,随合金中稀土Ce含量的增加,铸态合金的α晶粒尺寸减少,细化晶粒,提高合金的抗拉强度、伸长率,且合金具有较好的冷加工性能。当稀土Ce含量超过0.04%后,合金的晶粒又有长大的趋势。材料的性能在0.04%左右达到峰值,随着稀土Ce含量的增加,其性能呈下降趋势。对含0.04%稀土Ce的无镍白铜(CuMnZn)合金,采用合理加工工艺和热处理制度加工而成的0.3 mm厚的带材的洛氏硬度、抗拉强度及伸长率分别为85HRB,567.4 MPa及5%,与Y状态BZn15-20材料的性能相当,满足弹性材料的使用要求。且无镍白铜(CuMnZn)合金中的元素都是国内富有元素,可有效降低成本,具有实用价值。     

稀土铈对1Cr18Mn8Ni5N不锈钢力学性能的影响

通过金相、扫描电镜观察、能谱分析和力学性能检测,研究了稀土Ce对1Cr18Mn8Ni5N不锈钢力学性能的影响。在相同的热处理工艺条件下,分别加入不同含量的稀土Ce,与不添加稀土Ce的1Cr18Mn8Ni5N不锈钢的力学性能进行比较。研究结果表明:稀土Ce加入量在适当的范围内可显著提高不锈钢的强度、塑性、冲击韧性。当稀土Ce的质量分数为0.016%时,1Cr18Mn8Ni5N不锈钢可获得最佳的综合力学性能。