一种新型胀断连杆用中碳非调质钢

 采用降低铁素体相韧性、提高铁素体相硬度及适当脆化原奥氏体晶界的方法,开发出一种新型胀断连杆用铁素体-珠光体型中碳非调质钢,从钢种设计、微观组织、力学性能及胀断特征等方面对此钢种进行了介绍。硅和磷元素的铁素体固溶强化作用及钒元素析出强化和组织细化作用,使得开发钢不仅具有较高的强度水平和屈强比,同时具有远高于传统的胀断连杆用高碳钢C70S6的优异高周疲劳性能。此外,模拟胀断试验结果表明,开发钢的断口呈典型脆性解理断裂,胀断前后的变形量很小,具有优于C70S6钢的胀断性能,可采用胀断工艺制造连杆。     

连杆用C70S6钢的胀断性能

对比分析了传统连杆用非调质钢F38MnVS(/%:0.37C、1.32Mn、0.18Si、0.008P、0.060S、0.12Cr、0.12V)锻坯的胀断性能和胀断连杆用非调质钢C70S6(/%:0.72C、0.57Mn、0.32Si、0.020P、0.060S、0.17Cr、0.03V)锻坯的胀断性能。结果表明,C70S6钢的胀断性能明显优于F38MnVS钢。C70S6钢的组织以片层状珠光体为主,铁素体的含量极低,胀断面以脆性断裂为主,达到胀断技术的要求。     

国内外C70S6胀断连杆用钢质量对比分析

C70S6钢是制造胀断连杆的重要材料,胀断技术要求材料具有高强度、低韧性、胀断脆性断裂断面塑性变形小以及切削性能优良的特点。对国外钢厂与国内三厂的连杆钢C70S6进行检测对比分析。结果显示:国内钢样中锰、硫含量明显高于国外钢厂,Ni、V、Ti含量偏低;国内外钢样中显微组织都是由片层状珠光体和少量铁素体组成,但国外钢样晶粒较小,铁素体含量较低;国外钢样中硫化物呈弥散化分布,形态趋于纺锤形,复合型夹杂物比例较高,而国内钢样中硫化物分布不均匀,形态趋于长条形,复合型夹杂物比例较低。     

中碳含钙汽车钢XC45CA的研发

本文阐述了兴澄特钢研发、试制、生产了一种钙微合金化汽车胀断连杆用钢XC45CA。该钢材经冶炼、连铸、加热、热轧、冷却,组织特征为均匀的铁素体+珠光体。钢材通过优化钢材中关键元素,特别采用Ca微合金化,获得一种具备高强度、良好的切削加工性、良好的胀断性的胀断连杆用钢,满足了发动机轻量化、经济性及驾驶舒适性的设计要求。     

胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯的铸态组织

胀断连杆是汽车精密传动用高端产品,需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性。连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向。基于大方坯连铸生产典型工艺及其铸态组织、成分均匀性分析,研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素。以常用德系C70S6钢为例,采用250 mm×280 mm断面弧形连铸机,解析其在一定结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌,并分析其不同晶区的成分分布特点。结果表明,当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控,但铸坯初凝坯壳凝固前沿发生明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象。金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明,铸坯中柱状晶具有逆流生长特征,其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果。自铸坯角部至宽、窄面中心,实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在?7°到27°之间。利用X射线能谱分析（EDS）进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布,揭示了其铸态偏析特征与差异性。据此,探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性,以及对其胀断加工断口不合的影响,可为源头铸态质量的控制提供依据。      

粉末锻造连杆的研究

采用新研发的粉末材料FDCC01试制了连杆,并对连杆的化学成分、金属流线、显微组织、非金属夹杂物、力学性能、加工性能和疲劳性能等进行了检测,结果表明粉末锻造连杆与微合金非调质钢C70S6连杆性能相当,可以代替非调质钢C70S6材料生产连杆。     

胀断连杆用C70S6钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳实验研究了胀断连杆用两种成分(%:0.69C-0.034V-<0.005Ti-0.015N和0.72C-0.036V-0.023Ti-0.014N)C70S6钢的高周疲劳性能。结果表明,疲劳断裂均起源于试样的表面基体,其高周疲劳性能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响;含0.023%Ti的C70S6钢中珠光体片层间距较大,析出粗大(Ti,V)(C,N),导致0.023%Ti钢疲劳性能低于不含Ti的C70S6钢。     

控制冷却对中碳高钒非调质钢组织性能的影响

 利用Gleeble- 3800热模拟试验机研究了锻后控制冷却对一种胀断连杆用中碳高钒非调质钢37MnSiVS微观组织及硬度的影响。结果表明,冷却速度对试验钢的组织性能具有显著的影响,即随着冷却速度的增加,试验钢中的珠光体体积分数和硬度均逐渐增加;当冷却速度增加到1. 5 ℃/s以上时,组织中开始出现贝氏体组织,硬度不再提高。锻造变形有助于获得细小的组织和较多的铁素体,但使钢的硬度有所降低。试验钢变形后快冷到600 ℃左右进行合适的等温处理,通过大量细小弥散的V(C,N)粒子的析出强化作用,可使试验钢的强度得到显著提高。结果表明,通过控制锻后冷却方式而控制组织及V(C,N)粒子的析出程度可实现对锻件硬度(强度)的差异化控制。     

胀断连杆用中碳非调质钢的高周疲劳性能

采用旋转弯曲疲劳试验和疲劳裂纹扩展速率试验对比研究了一种新型胀断连杆用中碳非调质钢50SiMnVPS(R9)与传统高碳钢C70S6(R8)的高周疲劳性能.结果表明,R9的疲劳极限和疲劳极限比均明显高于R8.硅和磷元素的铁素体固溶强化作用及钒元素的析出强化和组织细化作用,使得R9的微观组织细小、均匀,珠光体与铁素体的显微...     

胀断连杆用中碳非调质钢的析出强化行为

 利用金相显微镜、透射电镜及X射线衍射仪等分析了2种不同钒质量分数(0.15 %、 0.28 %)的胀断连杆用中碳非调质钢在热锻及空冷后的微合金碳氮化物析出相的成分及粒度分布等特征,并探讨了其析出强化行为。结果表明,随着钢中钒质量分数的增加,组织细化,铁素体增加,珠光体片层间距减小,同时含钒、铬的M(C,N)型析出相的数量增多。2种试验钢中分别约有质量分数48 %、64 %的钒处于M(C,N)相中,M(C,N)相中又分别有约质量分数42.6 %、56.7 %的颗粒尺寸小于10 nm,这些细小粒子主要弥散分布在铁素体内,其沉淀强化增量分别为140.0和232.6 MPa。当试验钢中钒质量分数较高时,不仅可获得与传统胀断连杆用C70S6钢相当的抗拉强度和冲击功,而且还可获得远高于C70S6钢的屈服强度和屈强比,因而适合用来制造高性能胀断连杆。     

Influence of Vanadium on Fracture Splitting Property of Medium Carbon Steel

The fracture splitting property of medium carbon steel 37MnSiS microalloyed with V up to 0. 45% was investigated by using simulated fracture splitting test,for the development of new crackable medium carbon steel to manufacture high performance connecting rod. Conventional high carbon steel C70S6 was used for comparison. The results show that the volume fraction of both ferrite and V-rich M( C,N) particles increases,and the pearlite interlamellar spacing decreases with increasing V content,which in turn results in gradual increase of strength and decrease of ductility and impact energy. The fracture splitting property of the tested steel could be improved significantly due to the increase of V content mainly through the precipitation hardening mechanism of fine M( C,N) precipitates. The fraction of brittle cleavage fracture in the crack initiation area increases noticeably with increasing V content and full brittle cleavage fracture surface could be obtained when V content was increased to 0. 45%. It is concluded that medium carbon steel with V content higher than about 0. 28% possesses not only comparable or even higher mechanical properties with those of conventional steel C70S6,but also excellent fracture splitting property,and therefore,is more suitable to fabricate high performance fracture splitting connecting rod.     

轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法,研究了轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用微合金非调质中碳钢的组织和性能的影响。结果表明,提高轧后冷却速度有利于钢中珠光体比例的增加,降低铁素体晶粒尺寸和减少珠光体片层间距;钢中的第二相沉淀析出相主要是弥散分布在铁素体基体中的(V,Ti)(C,N)复合相,粒度在30~170 nm,随着轧后冷却速度的增加而减小;而其屈服强度随轧后冷却速度的增加而提高,在高的冷却速度下,其屈服强度达到770 MPa,其中析出相对屈服强度的贡献达到174 MPa。     

裂解连杆用高强度非调质钢的研制

设计了用于裂解连杆的高强度非调质钢及其生产工艺,通过金相显微镜、扫描电镜等方法,分析了钢的显微组织、析出相及其对力学性能的影响。结果表明:组织由铁素体和珠光体组成,向钢中添加高的V和N元素,有利于增加更多的弥散析出相,提高其强度。轧后加速冷却,有利于铁素体晶粒细化、珠光体球团尺寸和珠光体片层间距减少、析出相增多,使其抗拉强度和屈服强度分别达到1 000 MPa和750 MPa以上。     

节能低成本高品质非调质钢的研发

 结合近年来国内外的发展趋势,从化学成分的精确稳定控制、硫化物控制,前轴、半轴和胀断连杆等典型零部件用非调质钢的开发,及非调质钢的长疲劳寿命化技术等方面对中国近年来非调质钢的部分研发工作进行了综合论述。为了进一步提高非调质钢的技术经济性,非调质钢的少无微合金化元素的低成本化、精确成分和尺寸控制是其中的重要发展方向。此外,随着冶金生产和零件制造技术的不断进步,为了替代调质处理的合结钢等以制造更多的保安件,具有更高的强韧性配合的贝氏体型非调质钢必将得到更多的应用。     

裂解连杆用高强度非调质易切削钢的研制

 设计了用于裂解连杆的高强度非调质易切削钢及其生产工艺,通过金相显微镜、扫描电镜等方法,分析了研制钢的显微组织、析出相及对力学性能的影响。结果表明：研制钢是由铁素体和珠光体组成,向钢中添加高的V和N元素,有利于增加更多的弥散析出相,提高其强度。轧后加速冷却,有利于铁素体晶粒细化、珠光体球团尺寸和珠光体片层间距减少、析出相增多,使其抗拉强度和屈服强度分别达到1000MPa和750MPa以上。     

胀断连杆用高钒中碳钢的动态再结晶行为

利用Gleeble 3800热模拟试验机进行单道次压缩试验,研究了1种新型胀断连杆用高钒中碳钢37MnSiVS在900~1 150℃温度区间和0.1~10s-2变形速率条件下的动态再结晶行为。结果表明:试验料的热变形特征与传统的中碳微合金钢基本一致,较高的温度和较低的应变速率有利于发生动态再结晶。试验料在变形温度低于1 000℃时开始发生再结晶的时间进一步延长。透射电镜(TEM)观察结果表明,试验料中的钒主要以固溶态的形式存在于奥氏体中,从而影响奥氏体的动态再结晶行为。所获得的试验料的热变形激活能为364.9kJ/mol,并得出了其热变形方程及动态再结晶晶粒尺寸与Zener-Hollomon参数之间的关系式。     

ER70S-6盘条拉拔断裂分析

对ER70S－6气保焊丝钢在拉拔过程中的断裂问题进行分析。通过对化学成分、力学性能、金相组织、夹杂物与表面缺陷、晶粒度的检验，认为断裂是由于成分不稳定、冷速过快、吐丝温度高及夹杂物造成的。