稀土钇对H13钢组织与性能的影响

研究了不同稀土Y含量对H13模具钢组织和性能的影响。实验室采用电渣重熔冶炼获得了稀土Y的质量分数分别为0.0008%、0.0060%和0.0120%的H13钢电渣锭。利用OM、SEM、TEM和热力学计算等方法研究稀土Y对组织的影响;利用冲击试验机和显微硬度计探究了稀土Y对性能的影响。结果表明,稀土Y使H13钢中的隐晶马氏体的形貌变成狗骨状,随着稀土Y含量的增加,隐晶马氏体呈局部细小和弥散分布趋势;H13钢中凝固终点处残留液相中元素的浓度达到高碳高合金钢的浓度,导致液析碳化物生成。稀土Y的质量分数为0.0120%时,钢中C元素的偏析度由1.292降低至0.529,合金元素Cr、Mo、V的偏析度也均有降低;钢中5μm以上的碳化物占比最低,碳化物的平均尺寸为3.13μm;钢热处理后的横向冲击吸收能量为19.5 J,退火和回火后的维氏硬度分别为244.4和525.5 HV0.5。     

扩散退火对H13钢显微组织和成分偏析的影响

采用OM、SEM等微观组织分析手段研究了H13钢铸态组织和扩散退火过程中显微组织和成分偏析的演变规律。结果表明,H13钢电渣锭的铸态组织为粗大马氏体+贝氏体+液析碳化物,枝晶间和晶界处分布着高熔点液析碳化物和大尺寸二次碳化物,存在严重的枝晶偏析和成分偏析。随着扩散退火温度的升高,组织中的碳化物逐渐回溶到基体中,枝晶内的碳化物溶解速度和元素扩散速度明显快于枝晶间和晶界处,会优先达到成分均匀性要求。在1240℃进行扩散退火时,枝晶间的大尺寸二次碳化物几乎全部回溶到基体中,晶界处的高熔点液析碳化物数量明显减少,仅残存少量未完全溶解的小颗粒液析碳化物。从节能和提高成材率方面考虑,建议H13钢较佳的扩散退火工艺为1240℃×10 h。     

GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

合金元素对铁基激光熔覆涂层显微组织和相结构形态的影响

利用CO2激光在45钢表面熔覆制备铁基合金涂层,研究4种合金元素对改变涂层组织形态以及枝晶间碳化物形状的影响规律.结果表明,随着V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO的依次加入,熔覆涂层原柱状晶形态逐渐改变为柱状树枝晶,最后转变为无明显柱状晶方向性的树枝晶;在激光熔覆涂层中,同时添加V,Nb元素,涂层枝晶间的连续长条状碳化物被打断成块状;同时添加V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO,涂层枝晶间的碳化物被球化.通过改善涂层树枝晶组织形态以及球化枝晶间碳化物,涂层的抗拉强度和断后伸长率明显提高,涂层的强韧性显著增加.     

稀土在铬镍钨钼耐热铸钢中的作用

研究了稀土对铬镍钨奥氏体耐热铸钢组织和性能的影响,结果表明,稀土能净化钢液;减少钢中杂质;改变硫化物结构、形状和分布;细化枝晶组织;减少二次枝晶臂间距;提高耐热铸钢的塑性和耐热性。     

稀土对铸造铝铜合金流动性和热裂倾向性的影响

研究了富Ｃｅ混合稀土对铸造铝铜系高强度ＺＬ２０１Ａ合金的流动性和热裂倾向性的影响。结果表明，稀土能不同程度地提高合金的流动性和降低合金的热裂倾向性，明显地提高合金的铸造性能。分析表明，合金流动性的提高和热裂倾向性的降低，主要是由于稀土的加入使合金在凝固过程中枝晶细化，在凝固后期枝晶的联生增强。     

离心铸造高速钢复合轧辊的研究

在实验室条件下研究了钒和稀土复合变质对高速钢的组织和性能的影响,测试了高速钢最终热处理后的碳化物类型和形态,以及硬度、抗拉强度和冲击韧度等力学性能。结果表明,采用0.4wt%稀土加1.2wt%V变质处理后,碳化物的形状、大小和分布改善较好,减少了元素在晶界处的偏析,大大增加了碳化物的数量和减小了碳化物尺寸。稀土加V变质能够提高热处理后的高速钢硬度,稀土加V变质的高速钢在抗拉强度和弹性模量方面都略优于稀土变质处理的高速钢,但二者差别较小。稀土和V变质都能显著提高高速钢的冲击韧度,其中V变质的作用更加明显。     

稀土及热处理对中铬半钢的冲击疲劳性能的影响

研究了稀土元素及热处理对中铬半钢冲击疲劳性能的影响。结果表明，稀土与热处理复合作用，可加速网状共晶碳化物向弧立的块状转变，促进粒状碳化物的析出，有效地推迟裂纹的形成，降低裂纹扩展速率，提高中铬半钢的冲击疲劳抗力。     

稀土在铸钢中的应用

作者总结了国内外近几年来稀土在铸钢中应用研究情况。结合个人的科研工作,着重总结了稀土对钢的凝固过程的影响;论述了稀土细化晶粒、减轻枝晶偏析、改善非金属夹杂物形态和分布及其对铸钢件质量的影响。文中还提出稀土作为孕育剂及与其它元素复合孕育将是提高铸钢件质量的重要措施之一。     

4Cr3M02MnVNbB手术器械钢温锻模具早期开裂分析

通过化学成分分析、硬度性能测试、金相检验以及断口分析等方法对4Cr3Mo2MnVNbB钢手术器械温锻模具开裂原因进行分析.结果表明:由于该模具材料存在较严重的枝晶偏析,导致模具淬火组织不均匀.在温锻过程中,当表面承受拉应力大于材料的强度时,萌生表面裂纹,随着温锻的热疲劳次数增加沿枝晶偏析方向较快向内部扩展,引起模具早期断裂.     

汽车用双相钢铸坯成分偏析的研究

为了找到连铸工艺条件对双相钢铸坯内部偏析的影响规律和双相钢带状组织的成因,对双相钢DP780铸坯的内部偏析开展了研究。采用原位分析、钻屑成分检测、光学显微镜和扫描电镜等试验设备和检测方法,分析了中间包过热度、拉速对铸坯宏观偏析的影响,分析了二冷比水量、中间包过热度对一次、二次枝晶间距的影响,并研究了铸坯枝晶偏析对热轧板带状组织的影响,明确了双相钢带状组织产生的机理和控制措施。结果表明,过热度小于30 ℃时,双相钢铸坯中心偏析级别可以控制在C1.0级以下水平,中心等轴晶比例最高可达到12.25%。拉速对铸坯中心等轴晶比例影响不大。降低中间包过热度、提高二冷比水量可以减少双相钢铸坯内部一次枝晶间距和二次枝晶间距。     

均匀化退火对ZG80Cr2MnMoSi钢组织的影响

ZG80Cr2MnMoSi钢是一种耐磨衬板用多元合金钢。由于碳和合金元素含量高,铸件中极易产生成分和组织偏析,生产中常采用均匀化退火来减轻偏析对铸件性能的不良影响。研究了均匀化退火对该钢组织、碳化物类型和晶粒尺寸的影响及影响晶粒细化的因素。试验结果表明,碳化物回溶温度显著影响钢的晶粒;均匀化退火时碳化物的主要变化为渗碳体回溶和析出以及渗碳体(Fe3C)转变为合金碳化物((Fe,M)3C);钢经1050℃×4 h退火后,晶粒度为8级,块状碳化物和枝晶状珠光体减少;经1150℃×4 h退火后,晶粒度为7～6级,枝晶状珠光体和块状碳化物均消失。     

保护气氛电渣重熔H13模具钢组织和性能研究

邢台钢铁有限责任公司利用具有保护气氛的抽锭式电渣炉生产Ф600 mm的H13钢锭,并锻造成不同规格的模块。研究了熔速对铸态组织的影响以及锻造工艺对H13钢显微组织和冲击性能的影响。结果表明:在400~550 kg·h-1熔速范围内,钢锭铸态组织中都存在不同程度的枝晶间显微偏析,并有液析碳化物析出。熔速为500 kg·h-1时,铸态组织显微偏析较轻,液析碳化物尺寸较小,且数量较少。在500 kg·h-1熔速下生产的钢锭经不同的锻造工艺变形后发现,只进行单向拔长变形的组织中存在明显的带状偏析,枝晶未被打碎,仍保留了铸态的针状铁素体组织;一镦一拔变形后的组织,铁素体位向逐渐趋于等轴状,碳化物均匀分布程度有提高,但晶界上仍有呈链状析出的碳化物,带状组织未完全消除;三镦三拔多方向反复变形后,枝晶被充分打碎,带状偏析消除,锻后退火组织中的粒状珠光体和碳化物细小均匀,横向冲击韧性明显提高,达到15.5 J·cm-2。     

稀土变质与热处理复合作用对低铬半钢冲击疲劳行为的影响

利用冲击疲劳试验，研究了稀土变质及热处理对低铬半钢抗冲击疲劳性能的影响。结果表明：稀土与热处理复合作用，可加速网状共晶碳化物向孤立块状的转变，促进粒状碳化物的析出，有效地推迟裂纹产生的时间，降低裂纹扩展速率，提高其冲击疲劳抗力。     

SDH13钢的组织性能及热疲劳行为研究

研究了钢的生产工艺对模具性能和使用寿命的影响。研究结果表明，普通工艺生产的H13钢模块含有大块状共晶碳化物，并且存在成分偏析，导致钢的冲击韧度降低，影响模具的使用性能。而采用高温均匀化和超细化等工艺处理SDH13钢，则消除了大块共晶碳化物，改善了偏析和碳化物的形态及分布，细化了组织，从而提高了模块的心部强韧性和模具的使用寿命。     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

微合金化元素对低合金铸钢组织和性能的影响

研究了稀土、铌、钒、钛等元素对低合金铸钢组织和性能的影响。结果表明，强碳化物形成元素（铌、钒、钛等）可细化晶粒和沉淀强化，显著提高铸钢强度；稀土则可细化晶粒并改善非金属夹杂物的形态和分布，显著提高钢的韧性。这些合金元素复合处理铸钢，则可获得显著的强韧化效果     

固溶温度对一种定向凝固镍基合金中温蠕变性能的影响

通过对一种定向凝固合金进行不同温度的固溶处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对枝晶臂/间区域的成分偏析及持久性能的影响。结果表明:经1230℃固溶及时效处理后,合金在枝晶干/间区域存在明显的成分偏析和组织不均匀性,粗大γ'相存在于枝晶间区域,细小γ'相存在于枝晶干区域,碳化物呈条状分布在枝晶间区域。合金经1260℃固溶及时效处理后,可明显降低合金中元素的偏析程度,并消除了合金在枝晶间区域存在中的粗大γ'相,使高体积分数细小立方γ'相均匀分布在枝晶间和枝晶干区域,并有细小粒状碳化物沿晶界析出,抑制晶界滑移,因此,可大幅度改善合金的中温蠕变性能。合金在中温蠕变期间的变形特征是位错在基体中滑移和剪切γ'相,并在γ'/γ两相界面形成位错网。蠕变后期,由于沿与应力轴呈45!角的晶界承受载荷的最大剪切应力,故裂纹易于在与应力轴呈45!角的倾斜晶界处萌生与扩展。     

冷却速度对铸件二次枝晶臂间距影响的模拟研究

设计了45#钢阶梯凝固试验并进行了有限元分析,研究了不同冷却速度对二次枝晶臂间距尺寸的影响。根据模拟结果拟合了冷却速度与二次枝晶臂间距经验公式,为判断铸件冷却温度、建立高温扩散退火预判机制、降低铸件偏析和避免裂纹的产生提供理论依据。     

镦拔工艺对4Cr5MoSiV1钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、硬度计和冲击试验机研究了三种锻造工艺对4Cr5MoSiV1钢的显微组织和冲击性能的影响。结果表明:单方向拔长后试验钢的组织中存在明显的带状偏析,仍保留了铸态的针状铁素体组织,断口为沿晶断口,横向冲击值为11.33 J;一次镦拔后存在带状组织,铁素体的位置取向以等轴晶为主,合金碳化物分布更加均匀,断口为有一定数量韧窝的准解理形貌,横向冲击值为13.58 J;三次镦拔后枝晶被充分打碎,带状偏析消除,同时断口存在大量的韧窝,冲击韧性和等向性能明显提高,横、纵冲击功比值高达80.4%。