DP590钢薄板单道次焊接区的组织和性能

在不同焊接参数下分别通过Φ3 mm E4303碳钢焊条（/%:≤0.12C、≤0.25Si、0.30～0.60Mn）和Φ1mm H10MnSi焊丝（/%:0.14C、0.65～0.95Si、0.80～1.10Mn）对3.8 mm DP590钢薄板（/%:0.07C、0.45Si、1.61 Mn）进行手工电弧焊接和CO₂气体保护焊接,并利用ZEISS光学显微镜、LEICA显微硬度计分别对焊接接头的组织和显微硬度进行了观察和分析。结果表明,在焊缝区手工电弧焊焊缝组织为沿柱状晶分布的先共析铁素体和珠光体,CO₂气体保护焊为针状铁素体和少量贝氏体,在粗晶区手工电弧焊为贝氏体和先共析铁素体,CO₂气体保护焊为板条马氏体和贝氏体,且其粗晶区晶粒尺寸大于手工电弧焊;采用CO₂气体保护焊,选择较大的热输入,焊缝和粗晶区的魏氏组织消失;显微硬度最大值均出现在粗晶区,手工电弧焊的热影响区宽度小于CO₂气体保护焊。     

20MnSi钢连铸方坯的原位统计分布分析

连铸方坯生产过程中由于连铸工艺参数的不合理会出现元素的偏析现象,严重的会导致裂纹或缩孔等缺陷的产生。选取存在明显纵向裂纹的20MnSi钢连铸方坯试样进行原位统计分布分析,实验表明裂纹的存在会导致元素含量的原位统计结果异常,从而影响元素含量统计分布分析。通过OPA-200软件的裁剪功能对异常数据进行处理是一种可行的处理方法。对20MnSi钢连铸方坯整个横截面进行原位统计分布分析, C、Si、Mn、P、S元素含量的二维等高图显示在中心区域以及距横截面边部1/4处元素存在富集的情况,通过统计偏析度定量分析表明,C、P、S元素的偏析情况较为严重,而Si、Mn元素的偏析不太严重。此外,通过在方坯横截面横向中心线位置进行钻孔取样分析C、P、S元素的含量,验证了传统偏析分析方法与原位统计分布分析技术的一致性。     

微合金钢凝固前沿脆性区溶质的偏析特性

 针对目前微合金钢凝固过程中产生大量裂纹缺陷的现状。以B-F偏析模型为基础对微合金钢凝固过程进行了理论分析,并结合Gleeble-1500热模拟试验,系统研究了SAPH440微合金钢凝固前沿脆性区的溶质偏析及裂纹敏感性。结果表明：微合金钢凝固过程中,固相率在0.75~1.00之间时,C、Mn元素偏析较轻,S、P、Ti元素偏析严重,Mn对S偏析有抑制作用,Mn的质量分数增加到1.2%时,S的偏析度降低至20.7;对凝固脆性区的影响程度顺序为Mn>S>C>P>Ti,S的质量分数由0.002%增加至0.02%,凝固脆性区由25K扩大至33K;Mn的质量分数从0.2%增大到1.6%时,裂纹敏感区间由15K扩大至38K。同时Gleeble-1500热模拟试验证实钢脆化的原因与试样的凝固组织无直接关系。     

轮辋用车轮钢380CL焊后扩口开裂原因分析

采用光学显微镜、显微硬度计等对闪光焊接的轮辋用车轮钢380CL开裂试样进行检测分析。结果表明,车轮钢380CL中C元素含量超内控上限,闪光焊接时焊缝区域为快速高温加热,焊后冷却速度快,焊缝区淬透性提高,出现粗大的贝氏体组织;基体和热影响区显微硬度(HV0.1)为303～310,而焊缝区的显微硬度(HV0.1)为346,比基体和热影响区的硬度高12%～14%,硬度差异较大,轮辋扩口变形时各组织变形协调能力差,导致在焊缝和粗晶热影响区的交界处开裂。通过严控车轮钢380CL的化学成分,同时降低焊接热输入量,可细化焊缝组织,降低焊缝和基体、热影响区的硬度差,保证焊缝具有良好的塑性,降低轮辋成形开裂率。     

耐蚀钢轨U68CuCr闪光焊工艺研究

耐蚀钢轨U68CuCr是新研发的钢轨品种,通过对预热闪光焊接工艺研究,制定出100m耐蚀钢轨闪光焊接工艺。根据试验结果可以得出,当焊接热输入量在6 600~6 700kJ,预热达到10次,预热峰值短路电流71.3kA,短路时间3~4s,快闪时间1.2~1.5s,顶锻力达到420kN,顶锻量为11~12mm,焊接总耗时130s,焊接后的钢轨焊头各项性能满足TB/T 1632-2005《钢轨焊接》的要求。按照该闪光焊工艺焊接的钢轨,已在京广铁路上使用。     

电磁搅拌连铸坯中白亮带的形成机理和影响因素

一、前言一、电磁搅拌技术在连铸上推广应用后,对改善铸坯质量已取得显著的效果;但是经过搅拌的铸坯上,往往有白亮带出现。白亮带是一种负偏析带,在这里S、C等元素的含量都低于平均值。铸坯经硫印后呈白色亮带故名。白亮带各元素的负偏析程度,和该元素的平衡分配系数有关,平衡分配系数愈小,其负偏析程度愈大。因此S、P、C的偏析较大,而Si、Mn则不甚显著。还发现在搅拌区,先是形成元素的负偏析,在搅拌停止     

不同拉速工艺下连铸板坯横截面中心偏析和夹杂物的原位统计分布分析

采用原位统计分布分析技术对不同拉速工艺条件下连铸板坯中心横截面的偏析特性和夹杂物分布进行了研究。通过对3.0 m/min和4.2 m/min拉速条件下C,Si,Mn,P,S及Al系夹杂物含量在连铸板坯中心横截面的分布规律对比,发现在低拉速工艺条件下,样品中C,Mn,P等元素在连铸板坯横截面的统计均匀性好于高拉速工艺条件下样品,Si,S等元素则呈现相反的规律,S,P,C等元素易形成“点状”偏析,呈不连续分散分布的特点,Al系夹杂物分布均匀,粒度小;高拉速工艺条件下,样品中S,P,C等元素易形成“带状”偏析,     

耐蚀钢轨U68CuCr铝热焊工艺试验

耐蚀钢轨U68Cu Cr是新研发的钢轨品种,通过对铝热焊接工艺试验,制定出耐蚀钢轨铝热焊接工艺。试验结果表明,采用国产焊剂,轨头预热7 min,预热温度达到880℃,预留轨缝27 mm条件下进行铝热焊,焊接后焊缝组织为珠光体+铁素体,焊缝处抗拉强度Rm为815 MPa,断后伸长率为2.3%,钢轨熔合区冲击功Aku为7.1 J,焊缝布氏硬度为285 HB,软化区宽度不大于20 mm,静弯和实物疲劳性能合格,焊头各项性能满足TB/T 1632-2005《钢轨焊接》的要求。采用闪光焊工艺焊接的这种钢轨,已在京广铁路上使用。     

低合金钢残余元素Cu-As-Sn的晶界偏析对晶间脆性断裂的影响

用Gleeble-1500热模拟机、扫描电镜和俄歇能谱仪研究了0.10Cu-0.07As-0.05Sn对低合金钢(%:0.15C、0.36Si、1.40Mn、0.003S、0.019P)高温延塑性的影响,凝固过程中的偏析和热处理过程的晶界偏析。结果表明,Cu-As-Sn在晶界的偏析明显加剧第Ⅲ脆性凹槽区的深度和宽度,提高该区上限临界温度;连铸坯不存在明显的Cu-As-Sn晶界偏析,850℃拉伸至屈服的试样和热轧板试样存在明显的Cu-As-Sn晶界偏析,说明热变形加剧残余元素的晶界偏析。     

连铸板坯横截面中心偏析的原位统计分布分析

采用原位统计分布分析技术对连铸板坯横截面的中心偏析特性进行了研究.通过对C、Si、Mn、P、S等元素在连铸板坯横截面中央与两侧的成分分布规律的对比,发现C,P,S,Mn等元素在连铸板坯横截面中央与两侧的成分分布存在明显差异,在中央部分易形成连续"带状"中心偏析,较两侧的偏析更为严重;Si等元素在中央与两侧的成分分布差异不明显.通过图形合成发现,在整体横截面上元素C、,P,S,Mn形成一条较连续的贯穿的"带状"偏析,而且"带状"偏析的严重程度在一定范围内起伏变化.     

重轨端部淬火温度场与相变的计算机模拟

运用有限元法对U71Mn钢(%:0.65～0.76C、0.15～0.35Si、1.10～1.40Mn、≤0.030V、≤0.025Ti)重轨端部电磁感应加热55 s,空冷8 s,喷风冷却42 s,空冷至常温的热处理过程进行了计算机模拟分析,计算机图形学理论动态显示轨端内部任意时刻的温度分布、组织分布。模拟结果表明,在该冷却条件下淬火后端部横断面组织为细片状珠光体(索氏体+托氏体),无马氏体、贝氏体等组织,与实验结果相吻合。     

回火工艺对热轧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨组织性能的影响

U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的生产流程为150 t 转炉-LF-VD-280 mm×380 mm铸坯 轧制,终轧930~980 ℃,空冷-340 ℃ 4 h两次回火,空冷。U20Mn2SiCrNiMo钢热轧态(终轧930~980 ℃空冷）和(320 ℃一、二次回火)组织均由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。力学性能试验结果表明：U20Mn2SiCrNiMo钢轨最佳回火工艺为320 ℃ 4 h空冷+320 ℃ 4 h空冷二次回火,其性能为：屈服强度1242 MPa,抗拉强度1393 MPa,HBW硬度值417,伸长率15.0%,断面收缩率60%,冲击吸收功K_U2 98 J,轨底纵向残余应力+180 MPa。     

膨胀及原位观测法研究低碳贝氏体钢轨U25CrNi连续冷却相变

利用Formastor-F淬火膨胀仪热模拟和VL2000DX-SVF17SP高温激光共聚焦显微镜观察,研究了U25CrNi低碳贝氏体钢轨(/%:0.25C,1.73Si,1.69Mn,0.012P,0.002S,1.40Cr,0.57]Ni,0.49Mo,0.06V)从950℃以不同冷却速度连续冷却后的膨胀曲线和金相组织。结果表明,低冷速下(0.2℃/s),实验钢组织主要为贝氏体;随冷却速度增大至1℃/s,实验钢组织逐渐过渡为贝氏体和马氏体,且贝氏体板条尺寸随冷速增大而逐渐减小;当冷速达到2℃/s时,冷却过程中基本只发生马氏体相变,实验钢硬度随冷速增大而逐渐增大。     

高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1396MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_U2为57J,HB硬度值402;试验钢经870～930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_U2≥80 J,HB硬度值375～395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57J提高到80J以上,提高40%～56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4h后空冷。     

Mn2钢低温韧性变化规律研究

对Mn2钢在不同热处理工艺、不同试验温度和不同试样状态下的冲击韧性进行了详细的分析,结果表明:CM690钢在900℃保温90 min水冷淬火,600℃保温90 min水冷回火,在保证钢材的强度满足要求的情况下,可获得良好的韧性;淬火水温超过30℃时,因钢的淬透能力下降,会强烈地降低钢的强度和韧性;钢中加入0.015%~0.025%的Ti,提高冲击韧性值35~40 J;对于CM490钢,若轧后空冷或堆冷,由于冷却速度较低,会获得铁素体+珠光体+贝氏体的混合组织,不利于提高钢材的韧性,而正火后其组织为铁素体+贝氏体,其冲击值比前两种状态高3~5倍。     

舵杆用Q345D钢热处理工艺对组织和性能的影响

试验研究了Q345D级钢(%:0.18C、0.41Si、1.34Mn、0.05Nb、0.08V、0.024A1)Φ280 mm锻材淬-回火处理和正火处理后的组织和性能。结果表明,经890℃空冷200 s,水冷+570℃回火后的钢抗拉强度R_m≥630MPa,屈服强度R_e≥455 MPa, -20℃冲击功A_KV 28～40 J;910℃空冷正火后R_m≥575 MPa, Re≥390 MPa, -20℃ A_KV42～59 J,均满足舵杆产品对力学性能的要求;淬-回火工件距表面30 mm的组织为回火索氏体+粒状贝氏体,中心组织为珠光体+少量粒状贝氏体,正火处理后工件表面与心部均为珠光体+铁素体组织。     

铁路货车60Si2CrVAT钢弹簧疲劳试验断裂分析和工艺改进

Φ16 mm 60Si2CrVAT弹簧钢（/%:0.58C,1.76Si,0.66Mn,0.010P,0.005S,1.15Cr,0.15V）生产流程为转炉-LF-VD-220 mm×300 mm连铸-轧制-退火工艺。弹簧制造主要工艺为冲床下料-中频感应加热-热卷簧-余热淬火（890~870℃,油冷）-530℃电阻炉回火-打磨-抛丸-预压缩。分析了Φ16 mm K6弹簧在疲劳试验过程62万次发生断裂（标准要求≥300万次）的原因。结果表明,弹簧支撑圈与工作圈之间在点接触产生的硌伤而导致应力集中是弹簧早期疲劳断裂的主要原因,同时弹簧局部存在异常下贝氏体也对弹簧疲劳寿命产生了不良影响。通过改进制簧工艺,包括保证支撑圈几何尺寸和弹簧淬火温度,防止弹簧疲劳试验时发生局部点接触等措施,使60Si2CrVAT钢弹簧的疲劳试验寿命≥300万次。     

不同冷速下钛微合金化Q345B钢的HAZ组织及性能

焊接热影响区(HAZ)的微观组织很大程度上决定了钢材焊接处的力学性能。为了掌握含钛微合金钢Q345B在不同焊接线能量下热影响区的微观组织及性能演变规律,采用Gleeble 3500热模拟试验机,对含钛微合金钢Q345B焊接过程中热影响区的组织演变进行模拟试验研究,分析了冷却速率对热影响区的微观组织及冲击韧性的影响。结果表明,大线能量焊接低冷速下热影响区组织以粒状贝氏体为主,t8/5为120 s时,析出针状铁素体,针状铁素体的出现有利于焊接热影响区冲击韧性的提升。     

1200 MPa新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢的组织转变及性能

利用膨胀仪并结合金相法和硬度法,测定了新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢20mm板(/%:0.24C,0.39Si,1.86Mn,0.007S,0.002P,1.36Cr,0.33 Mo,0.04Nb,0.11V)的连续冷却转变(CCT)曲线,研究冷却速度0.04～4.0℃/s对钢的显微组织及硬度的影响。结果表明,试验钢Bs点温度低于400℃,当冷却速度在0.1～0.8℃/s,试验钢可获得全贝氏体组织,符合贝氏体钢轨的合金设计原理;试验钢的轧态显微组织以板条贝氏体为主,还有少量的马氏体,其强度、塑性、韧性、硬度各指标匹配较好,满足现行贝氏体钢轨相关技术条件的要求。