钒微合金化N80级无缝管成分和工艺优化的模拟研究

利用Gleeble模拟技术研究了不同N含量和热加工工艺对N80无缝管(33Mn2V成分)的影响.结果显示,在各种工艺条件下,N含量从0.005%增加至0.014%或0.021%,在保持钢的强度提高的同时,钢的韧性也显著增加.进一步研究表明,当降低再加热温度时,钢的强度略微损失,韧性提高;而钢的中间停冷温度从450℃提高至700℃,工艺从在线常化变化为非在线常化,则使钢的强度有较大提高的同时韧性明显降低.无缝管的上述力学性能变化和V在钢中的溶解和析出行为以及相应的显微组织变化有直接关系.N含量的增加则优化了V(CN)的析出行为.     

V-N微合金化高强度铁塔用角钢的研究

利用V-N微合金化技术,在16Mn钢基础上进行铁塔用角钢的合金设计,并结合角钢的孔型轧制要求,考察了V/N合金设计以及板坯加热温度、轧制工艺参数对角钢组织性能的影响。结果表明,随着钢中V/N含量的增加,钢中弥散析出的第二相粒子数量显著增加,屈服强度显著提高,其中0.01%的钒含量对屈服强度贡献约为23 MPa。V-N微合金化角钢坯料再加热过程中V(C,N)粒子的溶解温度低于1 150℃,控制低的坯料加热温度有利于提高角钢的低温冲击韧性。终轧温度对低钒钢的屈服强度和韧性存在显著影响,但对高钒钢的组织性能影响不大。采用V-N微合金化设计后,角钢的综合性能得到显著提高,且力学性能对轧制工艺参数变化不敏感,因此,V-N微合金化技术适用于角钢的实际生产应用。     

09V钢组织与性能的研究

研究了09V钢热轧工艺参数对奥氏体及铁素体晶粒的影响及铁素体晶粒对韧性的影响,以及冷速与组织性能的相互关系。试验结果表明:铁素体晶粒细化10μm,可使脆性转化温度下降8℃;控制热轧加热温度及形变量可有效地细化铁素体晶粒;提高轧后冷速可显著提高钢的强韧性。因此,09V钢在轧制型材时采用适宜的热轧工艺及轧后冷速,可全面提高钢的综合机械性能。     

氮对含钒20MnSi钢筋强化的影响

实验结果表明 ,在相同钒含量的情况下 ,0 .1 2 %V钢中增加约 1 0 0× 1 0 -6 的氮使钢的屈服强度 (σS)和抗张强度 (σb)分别提高 1 1 7.5MPa和 1 35MPa。钢中增氮后 ,改变了钒在钢中的分布 ,促进了细小V(C ,N)的析出 ,显著提高了钢的强度。因利用了廉价的氮元素 ,对σS 为 40 0MPa的Ⅲ级钢筋可节约钒 33.3%以上。     

15MnMoVNRE钢中钒铝化合物的溶解和析出

本文采用中途淬火的方法,运用化学和物理相分析的手段,研究了15MnMoVNRE钢在热处理过程中钒,铝化合物的溶解,析出规律。结果表明:该钢热轧状态下,70％钒以固溶状态存在,再加热时将发生钒化合物的析出和再溶解,800～850℃之间变化显著。故在两相区淬火或正火,将产生强韧性的波动.预淬火可提高钒的溶解量,增加析出强化的效果,稍许提高预淬火的加热温度是有益的。 钢中铝同样存在析出和再溶解的过程,该铜中铝对提高其奥氏体晶粒粗化温度起主要作用。     

锻造工艺对45V非调质钢力学性能的影响

研究了加热温度、终锻温度、冷却速度对45V非调质钢力学性能的影响。结果表明，提高加热温度和终锻温度可提高45V钢的强度，但降低了韧性；提高锻后冷却速度可提高强度，对于水汪空两级冷却、风冷、空冷、缓冷的四种冷却方式，风冷出现韧性低谷；水一空两级冷却是发挥非调质钢性能的理想冷却方式。     

化学成分和热加工条件对中碳非调质钢机械性能的影响

研究了化学成分和热加工条件对中碳非调质钢棒材机械性能的影响。在1000～1250℃下加热后,950～1200℃下锻造,锻后以不同方式冷却。其结果为:(1)C,Mn,V,N均提高钢的强度,其中C,V影响最大。Mn在一定含量范围内对中碳非调质钢的塑性和韧性无不良影响,其余几元素均使之降低。(2)在同一冷却条件下,强度随加热温度的升高而提高,塑性和韧性则降低。(3)当终锻温度在1050—1150℃范围内变化时,钢的各项力学性能指标变化不明显。要想得到满意的塑性和韧性指标,降低终锻温度至950℃以下是必要的。(4)在800—600℃温度范围内,在较低冷却速度范围内,冷却速度愈快,强度愈高,塑韧性不变。     

加热工艺对含铜钢表面氧化的影响

研究了加热工艺对含铜钢表面氧化的影响.结果表明,加热温度和加热时间对含铜钢表面氧化程度影响显著.含铜钢液态铜相出现在1 100～1 200℃的加热温度范围,而在1 000℃和1 300℃加热时,基体与氧化层界面处不出现液态铜相.加热温度为1 100℃时,液态铜相沿奥氏体晶界向基体的渗透能力比1 200℃时更强.高温加热时,随加热时间延长,含铜钢的氧化程度加重,同时也增强了液态铜相向基体的渗透.加镍可有效防止含铜钢在高温过程中形成液态铜相,避免铜发生热脆.     

组织细化对中碳Cr-Mo钢力学性能的影响

通过循环热处理和改变奥氏体化温度两种方法获得不同的原奥氏体晶粒尺寸,研究了不同晶粒尺寸对高温回火中碳Cr-Mo钢力学性能的影响.结果表明,当奥氏体化温度低于1 050℃时,实验钢的强度随奥氏体化温度的升高而提高.在相同的奥氏体化温度下,强度随着晶粒的细化而上升.在整个研究范围内,随着晶粒的细化,实验钢的韧性有一定的提高,塑性略有下降.晶粒细化显著提高了钢的低温冲击韧性.     

热锻用非调质钢45V、40MnV的研制

用回归分析的方法所究了中碳锰钒非调质钢机械性能与化学成分的关系,设计了686MPa(70kg级)热锻用非调质钢45V和784MPa(80Kg)级热锻用非调质钢40MnV的化学成分。冶炼工艺试验表明钢包喷吹CaSi粉可提高钢的热望性;微量钛可使钢的强度略有下降。提高钢坯加热温度可使钢材强度提高、韧性降低;降低终轧(锻)温度可提高钢的韧性,而强度,塑性变化不大;提高冷却速度可使钢韧性提高,轧(锻)后空冷即可获得较好的机械性能,采用水一空两级冷却可获得最佳机械性能.     

铬对高速车轮钢显微组织和力学性能的影响

研究了微量铬对高速车轮钢组织和性能的影响.实验结果显示,加入微量的铬,可以细化珠光体的片层间距,在保持韧塑性基本不变的情况下,显著增加材料的强度和硬度,从而提高车轮钢的耐磨性和抗剥离性能.     

Experimental and Numerical Investigation of the Thermal Effects on Railway Wheels for Shoe-Braked High-Speed Train Applications

An improved railway wheel steel containing higher contents of C, Mn, Si, and V than the traditional ER7 steel was developed by alloy design for shoe-braked high-speed train applications. The effects of the thermal load on the microstructure and mechanical properties of a wheel made from this steel were investigated using a combined experimental and numerical approach. The wheel braking was studied using finite element simulations that account for the thermal loading of the wheel in order to find the temperatures reached in the wheel rim. Hardness measurements, tensile tests, toughness tests, fatigue crack growth tests, and microstructural observations were carried out on samples extracted from real wheels, with and without heat treatments simulating the modification of the microstructure due to the shoe braking. The results on the un-treated samples showed that the improved steel has a better combination of strength and toughness than ER7 steel. The results on the heat-treated samples showed that the improved steel maintains acceptable mechanical properties provided the maximum temperature during braking is below the A₃ temperature of the steel (around 790 °C).

     

Effect of Carbon Reduction on the Toughness of 9CrWVTaN Steels

Nitride-strengthened, reduced activation, martensitic steel is anticipated to have higher creep strength because of the remarkable thermal stability of nitrides. Two nitride-strengthened, reduced activation martensitic steels with different carbon contents were prepared to investigate the microstructure and mechanical property changes with decreasing carbon content. It has been found that both steels had the microstructure of full martensite with fine nitrides dispersed homogeneously in the matrix and displayed extremely high strength but poor toughness. Compared with the steel with low carbon content (0.005 pct in wt pct), the steel with high carbon content (0.012 pct in wt pct) had not only the higher strength but also the higher impact toughness and grain coarsening temperature, which was related to the carbon content. On the one hand, carbon reduction led to Ta-rich inclusions; on the other hand, the grain grew larger when normalized at high temperature because of the absence of Ta carbonitrides, which would decrease impact toughness. The complicated Al₂O₃ inclusions in the two steels have been revealed to be responsible for the initiated cleavage fracture by acting as the critical cracks.     

S含量对高速车轮钢性能和夹杂物的影响

 研究了S含量对高速车轮钢性能和夹杂物的影响。借助扫描电镜（SEM）对车轮钢中MnS,Al2O3等夹杂物进行了观察和统计分析,结果表明：随着S质量分数的增加（0.002%~0.014%）,车轮钢的强度基本保持同一水平但冲击韧性先增加后降低,在S质量分数为0.011%时韧性最优。其原因在于S含量的增加可以有效地促进塑性较好的MnS对硬性的Al2O3相的包裹,从而改善钢的韧性;但S含量过度增加则导致MnS量过多,反而对韧性不利。     

调整处理对0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢组织与力学性能的影响

实验室研究了调整处理工艺对0cr17Ni4Cu4Nb不锈钢组织与力学性能的影响,通过力学性能测试和金相显微组织观察,结果表明：随调整处理温度的提高,强度逐渐增加,塑性、韧性逐渐下降;816℃整处理后,随时效温度的提高,强度逐渐下降,塑性、韧性逐渐增加;在相同的时效温度下,与固溶态相比,调整处理后的强度显著较低但塑性、韧性较高。     

退火温度对非调质960 MPa高强钢组织和性能的影响

为了稳定热轧高强钢的组织和性能,需进行退火处理。了解不同的温度对组织的影响规律至关重要,为此对相同终轧温度条件下退火温度对非调质960 MPa高强钢组织和性能的影响进行研究。结果表明,试验钢在不同退火温度下处理后,均得到回火马氏体组织,并出现明显的纤维组织,使得马氏体板带具有明显的方向性,且随着退火温度的升高马氏体组织粗化。经不同退火温度处理后,试验钢的强度在RD方向(轧制方向)的下降趋势低于TD方向(轧件宽度方向),说明TD方向的强度对温度变化较敏感;同时随着退火温度的升高,伸长率和冲击韧性在RD方向为先升后降,在TD方向伸长率持续升高,冲击韧性几乎不变。综合考虑,确定退火温度为500 ℃时为最佳退火工艺方案。     

回火对20SiMn3NiA钢组织和力学性能的影响

研究了20SiMn3NiA钢860℃正火,900℃40 min油淬,180～650℃90～150 min回火的组织和力学性能。结果表明,该钢较佳的回火温度为200～250℃,230℃回火后得到板条马氏体、细棒状碳化物析出相和残余奥氏体,在250℃回火时该钢的抗拉强度(Rm)超过1 500 MPa,冲击韧性(AKY)超过80 J,有较好的强韧性匹配。20SiMn3NiA钢在320℃中温回火时,碳化物析出相呈连续的片状分布,使得该钢的冲击韧性值很低,当在320～600℃区间回火时,20SiMn3NiA钢具有明显的回火脆性。     

预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响

 采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响。结果表明,980 ℃以下正火,随着温度的提高,M6C碳化物逐渐溶解,晶粒细小,淬火后马氏体板条均匀细小,碳化物呈球状或椭球状弥散分布在板条界和晶界上,碳化物体积分数和位错密度较高,强度和冲击值逐渐增加。980 ℃以上正火,M6C碳化物溶解增多,晶粒开始长大,淬火后马氏体板条束尺寸也长大,碳化物体积分数和位错密度下降,强度和冲击值降低。推荐的预备热处理制度：正火温度为980～1 010 ℃,回火温度为680～700 ℃,经性能热处理后,AMS 6308钢体现出良好的强韧性匹配。     

调质工艺对Q690D钢综合力学性能及组织的影响

 以60mm厚Q690D高强度结构钢板为研究对象,在相同轧制条件下,系统地研究了淬火、回火温度对试验钢综合力学性能及显微组织的影响,并对第二相析出进行理论分析。试验结果表明：随淬火温度升高,试验钢强度升高,韧性下降;随回火温度升高,试验钢强度下降,但韧性明显升高。该钢采用930℃淬火(保温10min)650℃回火(保温40min)的调质热处理工艺具有良好的强韧性匹配,综合力学性能最佳,满足国标GB/T 16270—2009要求。