两种不同冶金工艺生产的60Si2CrVA弹簧钢的高周疲劳性能

 采用旋转弯曲疲劳试验研究了两种不同冶金工艺生产的60Si2CrVA弹簧钢的高周疲劳破坏行为。结果表明,尽管两种试验料的氧含量接近,但两者夹杂物特征的差异使其疲劳性能存在明显的差异。与采用电炉+LF+VD+CC工艺生产的X8料相比,采用转炉＋LF+RH+CC工艺生产的X6料中的夹杂物数量明显减少,夹杂物尺寸较小,同时还减少了不规则的多棱角富Al2O3夹杂,因而后者的疲劳强度得到明显提高,并具有良好的疲劳寿命稳定性。     

非金属夹杂物和表面状态对高强度弹簧钢疲劳性能的影响

详尽地论述了非金属夹杂物的变形率、数量、尺寸、形状和分布以及表面缺陷、脱碳和表面处理对高强度弹簧钢疲劳性能的影响。     

昆钢60Si2Mn弹簧钢冶炼实践

以昆钢炼钢厂开发60Si2Mn弹簧钢为实例,介绍了60Si2Mn弹簧钢冶炼的工艺流程：（KR）铁水脱硫预处理—50t氧气顶底复吹转炉-LF精炼。通过对LF精炼造弱碱性渣控制钢中夹杂物,KR法铁水预处理采用底吹氮气达到更好的处理效果等方法,对60Si2Mn弹簧钢冶炼过程中夹杂物、碳、磷、硫的控制进行了分析。     

合金弹簧钢60Si2CrVA的等温转变及连续冷却转变

合金弹簧钢60Si2CrVA是我国特钢行业生产的一种普通中碳合金钢，并已纳入OB1222—84《弹簧钢》的标准中。但其等温转变及连续冷却转变的变化规律未见报道，现利用热膨胀法和金相检验法研究合金弹簧钢60Si2CrVA的等温转变及连续冷却转变曲线，为指导生产奠定基础。     

合金弹簧钢60Si2CrVA的等温转变及连续冷却转变

用热膨胀法和金相检验法测定和研究了合金弹簧钢60Si2CrVA(0．62C，1．57Si，0．62Mn，1．17Cr，0.15V)的奥氏体等温转变(TTT)曲线和连续冷却转变(CCr)曲线。60Si2CrVA钢的临界点Ac3为790℃，Ac1 715℃，Ms245℃。该钢马氏体的淬透性较高。     

60Si2CrVA弹簧钢转炉冶炼过程夹杂物分布研究

对转炉冶炼60 Si2CrVA弹簧钢生产过程中的夹杂物种类、数量及分布进行了研究分析,研究表明,随着冶炼过程的进行,5μm的夹杂物所占的比例逐步升高,5μm的夹杂物逐步下降。弹簧钢中夹杂物种类主要有Al2O3,MnS,TiN及复合氧化物等。     

高强度弹簧钢60Si2CrVAT力学性能研究

60Si2CrVAT钢是在国标弹簧钢60Si2CrVA钢种的基础上发展起来的铁道部专用弹簧钢牌号，为了适应铁路弹簧恶劣的工作环境，提高使用寿命，60Si2CrVAT钢对纯净度、伸长率、断面收缩率等质量指标提出了更高的要求。该钢种具有良好的综合力学性能、脱碳倾向低，淬透性高及其他优良的物理、化学性能，主要用于制造高速铁路货车转向架用圆柱螺旋弹簧。随着国民经济的飞速发展，铁道部做出了对干线铁路进行提速的决定，从而对60Si2CrVAT钢的性能提出了更高要求，为了解决这一问题，研究化学元素对60Si2CrVAT弹簧钢的力学性能的影响，通过改变元素构成，提高钢的综合力学性能。     

100 t LD-LF-RH-CC流程冶炼60Si2Mn弹簧钢非金属夹杂研究

试验60Si2Mn弹簧钢(/%:0.58C,1.75Si,0.75Mn,0.012P,0.005S,0.006Als,0.008Alt)的工艺流程为100 t转炉不加铝饼脱氧,采用硅铁脱氧,控制终点[C]≥0.08%,出钢温度1 620～1 660℃,LF到站温度≥1 500℃,精炼时间不少于35 min,RH真空度≤100 Pa并且保持时间≥20 min,软吹前喂入硅钙线100 m进行变性夹杂物处理,150 mm方坯采用全程保护浇铸。分析结果表明,钢中氧含量在RH精炼过程中到达最低,在中间包阶段又有所回升。在LF精炼中,钢液增氮明显。夹杂物成分以Al₂O₃、SiO₂、MgO和CaO为主,在LF精炼过程中,SiO₂含量下降了26.7%,MgO和CaO含量上升了36.7%,最终铸坯中夹杂物成分为33%Al₂O₃,20.7%SiO₂,45%MgO和CaO,减少了钢中高硬度夹杂物的含量。     

超低氧弹簧钢60Si2MnA精炼过程夹杂物的研究

 采用LD LF VD CC的工艺路线,出钢采用Al脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产超低氧弹簧钢60Si2MnA。研究了精炼过程中夹杂物的成分、尺寸、形貌等变化情况。探讨了夹杂物中MgO和CaO的来源。计算得出了60Si2MnA与CaO Al2O3 SiO2系平衡时的等氧活度和等硅线。     

冷拔60Si2MnA弹簧钢制簧过程的断裂分析

Φ11.8mm冷拔60Si2MnA弹簧钢(/%:0.58C,1.77Si,0.79Mn,0.15Cr,0.015P,0.005S)的生产流程为80 t LD-LF-VD-热轧至Φ12 mm盘条-冷拔工艺。对卷簧时断裂弹簧进行金相、力学、组织分析表明,热轧材表面质量和冷拔后弹簧钢的力学性能良好,钢中存在20μm以上大颗粒非金属夹杂和冷拉过程产生的表面划痕是卷簧时弹簧断裂的诱因;控制钢中大颗粒夹杂物产生和改善冷拔润滑避免拔制过程产生深的划痕,可防止断裂发生。     

不同生产工艺对高强度弹簧钢夹杂物尺寸分布及疲劳性能的影响

采用两种不同的生产工艺生产弹簧钢以控制氧化物夹杂的性质和尺寸分布。研究发现，钢中酸溶铝含量的高低并不影响弹簧钢的奥氏体晶粒度，但明显影响钢材中的非金属夹杂物尺寸分布，从而影响高强度弹簧钢的疲劳性能。     

夹杂对高强钢超高周疲劳行为的影响

概述了夹杂对高强钢超高周疲劳行为影响研究的进展,探讨了临界夹杂尺寸和零夹杂钢的疲劳特性,得出夹杂尺寸对S-N曲线特性的影响.建议采用新的统计方法评估钢中夹杂尺寸、分布及其对疲劳强度的影响.     

表面缺陷对高强度弹簧钢弯曲疲劳性能的影响

本文叙述了带表面纵向裂纹的６０Ｓｉ２ＣｒＶＡ弹簧钢带的弯曲疲劳试验和结果分析，发现表面纵向裂纹对弯曲疲劳性能影响大，而表面微坑等点状缺陷具有更大的危害性。     

二次硬化超高强度钢的高周疲劳性能研究

研究了采用真空感应+真空自耗重熔工艺冶炼的高纯净二次硬化超高强度AF1410钢的高周疲劳和疲劳裂纹扩展性能.结果表明:高纯净度AF1410钢具有优异的强韧性配合和较高的抗疲劳裂纹扩展能力,应力比尺为0.1时,其光滑(Kt=1)和缺口(Kt=3)疲劳强度分别为1 375MPa和417MPa,且疲劳裂纹源均起始于试样表面缺...     

Gigacycle Fatigue Behavior of 1800 MPa Grade High Strength Spring Steel for Automobile Lightweight

Gigacycle fatigue behavior of 60Si2CrVA high strength spring steel was investigated by ultrasonic fatigue test machine. Fatigue fractography was observed by scanning electron microscopy （SEM）. Maximum inclusion sizes and fatigue strength in different volumes were estimated by statistics of extreme values （SEV） and generalized Pareto distribution （GPD） methods. The results showed that S N curves of 60Si2CrVA spring steels for two rolling processes were not horizontal asymptotes but a gradient in a regime of 109 cycles, and traditional fatigue limits were eliminated. Surface machined topography and inclusions in steel were major factors that led to elimination of fatigue limit for 60Si2CrVA spring steel. The SEV and GPD methods could effectively predict size of the maximum inclusion and fatigue strength in different volumes of 60Si2CrVA spring steel. Predicted fatigue strength was in accordance with experimental results by ultrasonic fatigue testing.     

Ni对中碳高强度弹簧钢腐蚀疲劳性能的影响

采用加速腐蚀(5%NaCl盐雾)试验和旋转弯曲疲劳试验,研究了0.52%～1.00%Ni对2000 MPa级中碳弹簧钢NHS(%:0.44～0.45C、1.95～2.08Si、0.68～0.70Mn、0.90～0.92Cr、0.14～0.15V)腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,增加NHS钢中的M含量,腐蚀坑深度降低,在5%NaCl水溶液中钢的点蚀电位增加,从而导致腐蚀疲劳强度提高。与传统的60Si2CrVA弹簧钢相比,NHS弹簧钢呈现出良好的耐腐蚀疲劳性能。     

硼对高强度弹簧钢脱碳敏感性的影响

弹簧表面形成脱碳层将恶化其疲劳性能,因此要求弹簧钢具有低的脱碳敏感性。研究了不同硼含量(0．0006％～0．0027％)对中碳高强度弹簧钢脱碳敏感性的影响。采用等温处理和等时处理研究了含硼中碳弹簧钢和作为对比的60Si2Mn钢的脱碳层深度和氧化失重量的变化情况。结果表明：实验钢的脱碳层深度和氧化失重量均随硼含量的增加而减少。这表明,钢中添加微量硼能够抑制弹簧钢的氧化和脱碳。硼的这种良好作用主要与其在原奥氏体晶界的偏聚有关。含硼中碳弹簧钢的氧化和脱碳敏感性明显低于所对比的60Si2Mn钢,这除了与硼抑制钢的氧化和脱碳的作用有关外,前者较低的碳含量也是一个主要原因。     

Effect of Deoxidation Process on Inclusion and Fatigue Performance of Spring Steel for Automobile Suspension

55SiCrA spring steel was smelted in a vacuum induction levitation furnace. The liquid steel was treated by Si deoxidation, Al modification with Ca treatment and Al modification, and the steel samples were obtained with deformable Al₂O₃-SiO₂-CaO-MgO inclusions closely contacted with steel matrix, Al₂O₃-CaO-CaS-SiO₂-MgO inclusions surrounded by small voids or Al₂O₃(> 80 pct)-SiO₂-CaO-MgO inclusions surrounded by big voids, respectively. Effect of three types of inclusions on steel fatigue cracks was studied. The perpendicular and transverse fatigue cracks around the three types of inclusions leading to fracture were found to vary in behavior. Under the applied stress amplitude of 775 MPa, the fatigue lives of the three spring steels decreased from 4.0 × 10⁷ to 3.8 × 10⁷, and to 3.1 × 10⁷ cycles. For the applied stress amplitude of 750 MPa, the fatigue lives of the three spring steels decreased from 5.2 × 10⁷ to 4.1 × 10⁷, and to 3.4 × 10⁷ cycles. Based on the voids around inclusions, the equivalent size of initial fatigue crack has been newly defined as \( \sqrt {\frac{{{\text{area}}_{\text{inclusion}} }}{{(1 - {\text{CC}})}}} \), where the contraction coefficient CC of inclusion was introduced. A reliable forecast model of the critical size of inclusion leading to fracture was established by the incorporation of actual width b_inclusion or diameter d_inclusion of internal inclusion; the model prediction was found to be in agreement with experimental results.