几种高速列车用弹簧钢的奥氏体晶粒长大倾向

 弹簧钢的原奥氏体晶粒大小对其力学性能和疲劳性能有重要影响,采用光学显微镜研究了51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA 4种高速列车用弹簧钢的原奥氏体晶粒在加热后的长大倾向,结合透射电镜的观察分析了4种弹簧钢具有不同奥氏体晶粒粗化温度的原因。试验结果表明,化学成分对其奥氏体晶粒长大倾向具有重要影响,弹簧钢中加入Cr、V、Mo能有效阻止原奥氏体晶粒的长大,奥氏体晶粒的粗化温度与微合金碳氮化合物的固溶温度有关。 在800~1100℃温度范围内加热,51CrV4中的奥氏体晶粒长大趋势最小,52CrMoV4和60Si2CrVA次之,60Si2MnA最大。     

高强度低合金厚板TMCP工业试验与生产

利用Q345D连铸坯料,采用TMCP工艺进行了规格90 mm高强度厚板工业试验,研究了奥氏体未再结晶区总变形量对厚板组织性能的影响.结果表明,终轧温度800～750℃,终冷温度670～630℃时,调整奥氏体未再结晶区总变形量,钢板强度可达Q420E级,表面组织为沿奥氏体晶界析出的多边形先共析铁素体+贝氏体,心部为铁素体+珠光体.随着未再结晶区总变形量由25%增加到36%,钢板晶粒细化,z向性能提高,内部质量改善.目前,钢板批量试制产量已达4 200 t.     

高止裂韧度特厚板工业化生产技术开发及应用

随着集装箱船舶向超大型化发展，为保证船舶的安全航行，船体中部、顶部的舱口围顶板及上甲板边板等关键部位迫切需求最大100 mm厚度的高止裂韧性钢板。为此，基于NEU-Rolling轧制工艺开发出全厚度为均匀铁素体/贝氏体显微组织和止裂性能优异的100 mm规格EH47特厚止裂钢板。在低压缩比条件限制下，NEU-Rolling轧制工艺基于钢板“心-表”温差和负荷分配控制，通过提高厚向变形渗透性以细化心部奥氏体晶粒；通过反复相变耦合形变细化表层奥氏体晶粒，最终达到钢板全厚度奥氏体晶粒的细化、均匀化和近似相同的畸变状态，而细化、均匀的奥氏体晶粒是抑制钢板心部粗化贝氏体组织生成的关键。此外，钢板心部/近心部微观组织中{110}滑移面的含量相较于钢板表层提升而{001}解理面的含量下降，钢板心部韧性组织和有利织构因素所形成的优异的低温韧性，使心部和1/4厚度的显微组织在钢板全尺寸断裂时具有相近的阻滞脆性裂纹传播的能力，形成“多峰”分布的宏观断口。“多峰”分布的断口对脆性裂纹表现出明显的“钉扎”效果，减小裂纹尖端的应力扩大系数并提高了钢板全厚度断裂时的止裂韧性。宽板拉伸试验表明，开发的100 mm特...     

低碳马氏体钢的微观组织及其对强度的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射(EBSD)以及透射电镜对17CrNiMo6钢经淬火和低温回火后的马氏体组织进行了定量分析,并且研究了其对强度的影响.结果表明:17CrNiMo6钢Packet(板条束)尺寸和Block(相似取向的板条束)宽度随原奥氏体晶粒尺寸的减小而减小,而Lath(板条)宽度在0.3μm左右,对原奥氏体晶粒尺寸变化不敏感.17CrNiMo6钢板条马氏体的屈服强度与原奥氏体晶粒尺寸、Packet尺寸以及Block宽度都符合Hall-Petch关系,而Block宽度是对强度起作用的组织控制因素.     

二次硬化超高强度钢AF1410奥氏体晶粒长大行为

研究了二次硬化超高强度AF1410钢(%:0.165C、14.10Co、9.83Ni、1.92Cr、1.05Mo)在800～1200℃ 5～180 min加热的奥氏体晶粒长大行为。结果表明,AF1410钢奥氏体平均晶粒尺寸随加热温度的升高和保温时间延长而增大,加热温度超过1100℃后,奥氏体晶粒发生严重粗化;不同加热温度下,该钢的奥氏体平均晶粒尺寸与保温时间符合Beck关系;建立了AF1410钢的奥氏体晶粒长大数学模型,800～1200℃加热时,该钢奥氏体晶粒长大平均激活能为220.2 kJ/mol,其奥氏体平均晶粒尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系。     

连铸板坯快冷试验分析Q345D包晶钢板坯角部横裂成因和工艺改进

通过对220 mm包晶钢板坯进行在线快冷试验,取冷却后板坯角部样,进行热酸浸及金相分析。从零段到矫直段的角样结果表明,角部横裂纹在矫直段内弧出现,随着板坯从结晶器往后延伸,奥氏体晶界的铁素体膜不断增厚,晶界越清晰,奥氏体晶粒度尺寸1.0～1.5 mm。由于奥氏体晶粒粗大,并且奥氏体晶界铁素体膜脆弱,矫直段铸坯角部温度偏低,进入第Ⅲ脆性区后,导致角部横裂沿着晶界展开。通过结晶器窄面水量由原30～32 m³/h增加至34～36 m³/h,关闭矫直段内弧边部喷嘴,使板坯角部横裂得到有效控制。     

晶粒尺寸对316H奥氏体不锈钢550 ~ 650°C 360 ~ 165 MPa持久性能的影响

研究了316H奥氏体不锈钢28 mm板晶粒尺寸对550～650℃360～165 MPa持久性能的影响,分析了断裂机理。在温度550℃、应力360 MPa和335 MPa条件下,小晶粒尺寸(44.5μm)钢板的持久断裂时间仅为大晶粒尺寸(89.6μm)钢板的48.92%和51.98%,持久断裂由晶界处楔形裂纹引起,晶粒尺寸对持久性能影响较大,较高的应力会使得晶粒尺寸对持久性能的影响进一步加大;而在温度650℃,应力165 MPa条件下,44.5μm小晶粒钢板的持久断裂时间达到89.6μm大晶粒钢板的91.35%,持久断裂则由晶界空洞的形成长大相互连接引起,晶粒尺寸对持久性能影响较小。     

特厚合金结构钢板30CrMo的开发

南阳汉冶特钢采用模铸浇注、3 800mm轧机轧制、钢板回火、试样调质的热处理工艺,成功地开发并批量生产了特厚30CrMo合金结构用钢板。钢板的超声波探伤全部符合JB/T4730.3-2005一级标准;钢板屈服强度平均为955MPa,比标准相富余170MPa;抗拉强度平均为1 048MPa,比标准富余118MPa,伸长率...     

FTSR线铁素体轧制低碳钢板的组织性能分析

对FTSR线采用铁素体轧制工艺生产的3.0 mm低碳钢板进行了微观组织分析和力学性能测定.结果表明,FTSR薄板坯连铸连轧生产线可以实现用铁素体轧制工艺生产低碳钢板,运用此工艺生产的3.0 mm低碳钢板组织为不均匀的铁素体,平均晶粒尺寸约29μm,铁素体晶粒的边界存在少量片层间距约几十纳米的珠光体组织;钢板的屈服强度为215～240 MPa,抗拉强度为305～335 MPa,伸长率为33%～41%,比采用奥氏体轧制工艺生产的钢板强度低且延伸性好;室温下钢板的冷弯性能、成形性能及冲击韧性等都较为优良.     

中厚板中间坯冷却过程中晶粒长大及控制方法

为控制中厚板中间坯长时间待温导致的晶粒长大,研究了中间强制水冷却对奥氏体组织的影响.通过对Q345B钢和含Nb-Ti钢采用1050℃变形后快冷至1050~950℃预定温度保温的热模拟方法,确定了中间坯冷却过程中的晶粒尺寸变化规律,提出了中厚板冷却过程中晶粒长大的控制方法,建立了Q345B钢和含Nb-Ti钢在中间冷却过程中的晶粒长大模型.在中间冷却过程中,Q345B钢晶粒稳定性较差,而含Nb-Ti钢晶粒稳定性良好,归因于以铌为主的析出相对奥氏体晶界的钉扎作用.中间坯的强制冷却可控制奥氏体晶粒长大,63mm厚中间坯强制冷却可有效减小平均晶粒尺寸约20μm.在实际生产中,经中间强制冷却后16 mm厚度Q345B钢板的冲击韧性提高25%~70%.      

高强度钢韧化机制及与亚结构关系的研究

摘要：以实际生产制备的800MPa级调质态水电钢为研究对象,结合扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和冲击实验等,利用显微组织晶体学结构可视化与定量化方法,研究了钢板厚度方向不同取样位置低温韧性差异的本质原因。结果表明,高强度中厚板厚度方向由表面向心部过渡,显微组织由板条状贝氏体向粒状贝氏体过渡,低温冲击韧性降低,韧脆转变温度（DBTT）升高。随显微组织由表面向心部过渡（冷速降低）,变体选择加强,心部形成了以单一贝恩（Bain）组为主导的相变组织,大角度晶界密度显著降低,且韧脆转变温度的升高与block界面密度降低紧密相关。此外,研究发现奥氏体晶粒内部的block界面和奥氏体晶界可以有效地偏折和阻止裂纹扩展,但由于奥氏体界面密度显著低于block界面,故对冲击实验过程中裂纹扩展阻力的贡献主要来自晶内的block界面。     

终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响

通过加压冶炼、控制轧制方式获得氮质量分数为0.59%的Mn18Cr18N钢板,研究了终轧温度对高氮奥氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制并且终轧温度为970 ℃的钢板,组织为奥氏体等轴晶和部分孪晶,强度较低,塑性、冲击韧性较好;终轧温度为910 ℃的钢板,大部分组织为变形奥氏体晶粒,有少量再结晶晶粒,随着终轧温度降低钢板强度升高,塑性和冲击韧性降低;在未再结晶区轧制并且终轧温度为780 ℃的钢板,组织为变形严重的奥氏体晶粒,强度最高,塑性、韧性最低。所有试验钢有晶界析出的Cr₂N相,降低终轧温度和减缓轧后冷却速度,会增加Cr₂N相的析出。     

低成本高焊接性能船板钢EH36的开发

工业化试制了3种厚度规格(20,26和36mm)的新型低成本高焊接性能船板钢EH36。试制钢板的显微组织由多边形铁素体和针状铁素体构成,其力学性能满足EH36级别船板要求并具有优异的低温韧性。采用焊接热模拟评价了钢板的焊接性能,当热输入由30kJ/cm升高至160kJ/cm时,粗晶区原奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,其组织也逐渐由粒状贝氏体向晶界铁素体+晶内针状铁素体+晶内多边形铁素体转变,维氏硬度逐渐下降,低温韧性优异。得益于TiN粒子对奥氏体晶粒长大的抑制作用,微量B元素对先共析铁素体转变的抑制作用以及BN粒子对晶内铁素体形核的促进作用,焊接粗晶区获得了有利于韧性的细化组织,保证了粗晶区具有优异的低温韧性。双丝埋弧焊试验也验证了钢板具有优异的焊接性能。     

转炉矩形坯生产非调质曲轴钢S38MnSiV工艺实践

采用"铁水脱硫扒渣(ω(S)≤0.005%)→150t转炉→LF→矩形坯连铸(350mm×470mm)→800mm大棒线连轧机组"生产工艺生产的Φ160mm非调质曲轴用S38MnSiV钢,经检验,其化学成分和气体含量满足技术标准要求,并且纯净度高,使用了控制温度轧制工艺,晶粒细化,改善了钢材的强韧性和加工性能,满足客户要求。     

10CrNi5MoV钢奥氏体晶粒度变化规律研究

对模铸和电渣重熔后10CrNi5MoV钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大规律进行试验研究。结果表明,析出颗粒的数量、大小及分布是奥氏体晶粒变化的决定因素。在相同的热处理温度下,电渣重熔后钢板的晶粒比模铸钢细。试验钢在900℃保温,奥氏体晶粒最细,这个结论为该钢热处理工艺的制定提供了理论依据。     

冷却条件对EH40钢板坯表层奥氏体晶粒长大的影响

铸坯表层异常长大的奥氏体晶粒是产生横裂纹的重要原因之一,研究冷却过程对其生长行为的影响对科学制定连铸工艺、降低铸坯裂纹敏感性有重要意义。采用原创连铸坯凝固过程热模拟方法,再现了EH40低碳船板钢板坯的凝固过程,观察在传统板坯连铸条件下,2种结晶器冷却强度对铸坯表层奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明,在结晶器冷却阶段,热模拟坯表层5 mm的绝大多数奥氏体晶粒短轴尺寸均不超过0.5 mm,但已出现粗大晶粒,且强冷条件下奥氏体晶粒尺寸平均值和极大值均更大,分别为弱冷条件下的2.5倍和2.0倍。在足辊区到矫直点区间,表层奥氏体晶粒生长非常缓慢,平均尺寸仍未超过0.5 mm。矫直点处,结晶器强冷热模拟坯表层20 mm的晶粒短轴最大尺寸为2.2 mm,为弱冷条件下的1.7倍。综上,奥氏体晶粒在连铸不同阶段表现为不同的生长行为,且采用结晶器弱冷更有利于EH40钢板坯获得相对细小的表层奥氏体晶粒。     

表层超细晶厚钢板的研制

采用一种特定的控轧控冷技术,在中厚板实验轧机上制备了具有表层超细组织的厚钢板.钢坯在较低温度(1 150℃)奥氏体化.钢坯经过第一阶段变形后,钢板表层加速冷却至B.点以下.厚板中心具有较高温度,使钢板表层回温至两相区,钢板表层重新奥氏体化.由于回温温度较低,以及由于微合金元素形成的碳氮化物对奥氏体晶界的钉扎作用,因此同温形成的奥氏体晶粒细小.回温后在相变点附近进行第二阶段变形,钢板表层发生形变诱导铁素体相变,形成了超细的铁索体晶粒.第二阶段变形以后以lO℃/s的冷却速度冷却到450～550℃,钢板中心的组织为较为粗大的铁索体和珠光体组织.     

奥氏体变形及冷却速率对低碳贝氏体组织中大角晶界分布的影响

使用电子背散射衍射技术研究了低C高Mn高Nb成分设计下,非再结晶奥氏体变形及加速冷却速率对低碳贝氏体组织取向差特征和大角晶界分布的影响.结果表明,与原奥氏体晶粒内部的相变组织相比,原奥氏体晶界附近具有更高的大角晶界密度,非再结晶区奥氏体变形及快速冷却都有利于提高共格相变的驱动力、弱化变体选择以及有效增加大角晶界密度.此外,非再结晶区的大变形除了可充分压扁奥氏体晶粒和增加单位面积的奥氏体晶界密度外,还导致奥氏体晶界上细小的非共格转变铁素体晶粒生成,且这些铁素体晶粒与相邻组织表现出大取向差.      

经TMCP处理的ABS-EQ47海工厚板钢的组织性能

 以工业生产的ABS-EQ47钢为对象,研究了奥氏体连续冷却相变行为,在中试工厂使用热机轧制（thermo-mechanical control process, TMCP）工艺成功开发出35mm和40mm 厚钢板,考察了钢板经单道次模拟焊接热循环后的组织性能。结果表明,所开发钢板的组织为针状铁素体+细粒状贝氏体,屈服强度(Rp0.2)高于500MPa,抗拉强度(Rm)高于630MPa,伸长率(A)大于20%,在-60℃下横向Charpy冲击吸收能量(KV2)大于200J。TMCP型钢板的屈强比低于同成分调质（QT）钢板的屈强比,但其Rm高于QT型钢板。模拟焊接热输入为30kJ/cm时,粗晶区HAZ试样的KV2不低于40J。     

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.