铜对控轧控冷低合金耐磨钢组织及强韧性的影响

为研究Cu对控轧控冷低合金耐磨钢组织及强韧性的影响,选用含Cu和不含Cu两种低合金钢板进行对比试验。借助JMatPro软件计算CCT曲线,利用OM与TEM等分析组织、析出相,万能拉伸试验机与冲击试验机测试钢的强度与低温冲击韧性。结果表明,低合金耐磨钢中添加Cu元素,奥氏体稳定性增加,使得铁素体与珠光体相变推迟,CCT曲线右移。两组试验钢控轧控冷处理后室温组织是板条马氏体加下贝氏体,含Cu试验钢马氏体含量略高且马氏体板条尺寸细小,两组试验钢基体中均发现纳米析出相(Nb,Ti)C与(Nb,Ti,Mo)C。添加质量分数0.49%Cu的耐磨钢屈服强度比未添加Cu耐磨钢高70.5MPa,并且在-60℃仍然具有较高的低温韧性。低合金耐磨钢中添加Cu有利于提高钢的强度,改善低温韧性。     

铈对新型超级双相不锈钢2707HD夹杂物变性的影响

为了提高钢的洁净度,实现夹杂物无害化控制,研究了稀土铈对新型超级双相不锈钢2707HD中夹杂物变性行为的影响。通过热力学计算,初步判定了加入铈后钢液中可能生成夹杂物的类型。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和Image-Pro6.0软件对钢中夹杂物的尺寸、形貌和类型进行表征和分析。结果表明,当铈的质量分数为0.03%时,钢中尺寸小于1和1~2μm夹杂物的比例均增加,而大于2μm夹杂物的比例下降;当铈的质量分数为0.06%时,小于2μm夹杂物的比例下降,并且有大于5μm的夹杂物生成。铈使不规则的Al_2O_3夹杂物变性为规则的Ce_2O_3和Ce_2O_2S稀土夹杂物,并伴有Ce_2O_3-Ce_2O_2S和CeAlO_3-Ce_2O_2S复合夹杂物的生成,有效减少了钢中不规则夹杂物的数量。     

稀土铈对22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能的影响

为了研究稀土对系泊链钢耐蚀性能的影响,冶炼铈含量不同的稀土系泊链钢,利用稀土在钢中的有利作用,力求进一步提高系泊链钢的耐蚀性能。试验用22MnCrNiMo稀土钢由10 kg真空感应炉冶炼,热轧成17 mm板坯,经930 °C二次淬火加620 °C回火处理,通过质量法、极化曲线法和交流阻抗法研究铈对22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加稀土铈后,不同铈含量试验钢的抗腐蚀性能均有所提高,钢中铈的最佳质量分数为0.143%。此含量下,试验钢组织的均一性最佳,钢中夹杂转变为稳定性高的稀土类球状夹杂,使得试验钢在任一浸泡周期内的腐蚀速率均为最小,除锈后的腐蚀痕迹最轻;容抗弧半径达到最大,即反应电阻到达最大;阳极极化曲线位于其他试验钢阳极极化曲线的左边,即阳极电流密度变小,反应阻力增大。所以铈可以提高22MnCrNiMo钢耐腐蚀性能,当钢中铈的质量分数为0.143%时,试验钢的抗腐蚀性能表现最佳。     

逆相变退火处理Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能

 为了研究奥氏体逆相变(austenite reverse transformation,ART)退火处理对Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能的影响,以ART退火处理1、10和360 min后Fe-5Mn-0.2C中锰钢为基础,利用XRD、SEM等手段对其显微组织进行表征,通过WE-300型拉伸试验机和ML-10型销盘式磨料磨损试验机对其拉伸性能和耐磨性进行测试。结果表明,ART退火过程中,残余奥氏体在原奥氏体板条之间形核并长大,原始马氏体组织逐渐转变为铁素体-奥氏体板条交替分布的复合组织。随着ART退火时间的延长,残余奥氏体体积分数增加(由18.4%提高到 33.6%),Fe-5Mn-0.2C钢的综合力学性能和耐磨性随着残余奥氏体体积分数的增加而显著提高,强塑积由25 613提高到44 496 MPa·%,其耐磨性与目前广泛应用的ZGMn13耐磨钢、Hardox450耐磨钢和中碳马氏体耐磨钢相当。     

稀土Ce,La对Q345B钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为的影响

通过周浸实验、失重分析、交流阻抗谱测试、动电位极化曲线和SEM等方法,对含有徽量稀土铈(Ce)和镧(La)的Q345BRe钢和普通Q345B钢在模拟工业大气腐蚀环境下,进行了耐腐蚀性能比较实验.结果表明,复合加入稀土铈和镧后,Q345B钢耐蚀性能获得了明显的提高,腐蚀形貌也发生了变化.     

不同冲击载荷下10Mn钢和NM500的磨损性能及机理

为了给不同类型耐磨钢的实际使用环境提供可靠试验依据,研究不同微观组织的磨损性能和机理,分别在低载荷2 J和高载荷5 J下测试NM500马氏体钢和10Mn奥氏体钢的冲击磨损性能。NM500马氏体耐磨钢以板条状马氏体为主,板条内部存在高密度位错亚结构,同时存在少量残余奥氏体和一些棒状碳化物(TiC);奥氏体10Mn耐磨钢以奥氏体为主,还有少量马氏体和碳化物(NbC、VC)。结果表明,在低冲击载荷(2 J)下,NM500耐磨性高于10Mn钢(160 min的磨损量分别为109和181 mg),归因于NM500比10Mn钢具有更高的硬度,磨料对表面的破坏更小;在高冲击载荷(5 J)下,磨损初期,NM500耐磨性高于10Mn钢(120 min的磨损量分别为140和145 mg),但长时间磨损,NM500耐磨性低于10Mn钢(160 min的磨损量分别为222和173 mg),归因于10Mn钢发生了充分加工硬化,具有更优异的耐磨性。10Mn钢磨损后亚表面微观形貌中存在大量的高密度位错、形变孪晶、应变马氏体,优异的加工硬化能力使10Mn在5 J冲击载荷下更耐磨。     

氮对含铈A517Gr.Q钢组织及性能影响

首先利用Thermo-Calc软件计算了含氮、铈高强度海洋平台用钢A517Gr.Q析出相的理论组成,其次研究了氮对含铈实验钢组织及性能的优化效果。结果表明,含氮实验钢中有大量弥散分布的Nb(C,N),在实验钢中Ce和Nb、V、C、N发生交互作用,钉扎在奥氏体晶界,在奥氏体向铁素体转变时这些析出相可以阻止铁素体晶粒长大,使得相变后的组织细化,从而可以得到晶粒细小而均匀的组织,并最终使得实验钢的强度和韧性提高。经测试,增氮后的实验钢抗拉强度提升了15.2%,屈服强度提升了18.1%,冲击吸收功提升了6.9%。     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

微量稀土铈在超洁净IF钢中的作用

 采用化学成分分析、热力学计算、显微观察、硬度测定的方法,研究了稀土铈在氧和硫质量分数均小于0.000 6%的超洁净IF钢中的存在状态,以及铈对钢的Al2O3夹杂物、显微组织和硬度的影响机理。结果表明,当铈质量分数为0.006 1%～0.009 3%时,铈的固溶量为0.004 1%～0.006 7%,约70%的铈以固溶形态存在,其余的铈以夹杂物形态存在,钢中不存在铈铁金属间化合物。铈能够将Al2O3夹杂物转化为尺寸较小的球状CeAlO3夹杂物,具有变质夹杂物的作用。铈具有改善IF钢的显微组织的作用,钢中铈的固溶量越大,晶粒越细。与不含铈的IF钢相比,当钢中铈质量分数为0.006 1%和0.009 3%时,钢的洛氏硬度分别提高了7.6%和12.7%。     

铈在重轨钢中行为特性的热力学模型分析

以重轨钢为研究对象,建立可以定量描述稀土在重轨钢中行为特性的热力学模型,并通过实验验证了模型的精确度.利用该热力学模型,研究分析了在不同氧、硫的质量分数条件下,铈加入量对重轨钢液及其凝固过程中铈的赋存状态以及夹杂物组成的影响作用规律,得到以下结论:当钢中氧、硫的质量分数较低时,随着铈加入量的增加,Ce2O2S的析出量略有减少;当钢中氧、硫的质量分数较高时,随着铈加入量的增加,Ce2O2S的析出量有所增加;铈加入量的增加以及温度的下降均有利于Ces的析出;当钢中氧、硫的质量分数较低时,在凝固过程中钢中析出CeN和固溶铈;随着铈加入量的增加,CeN的析出温度和析出量均有所增加,当CeN的析出达到平衡时,固溶铈大量析出.     

Revealing the Role of Cerium on Precipitation Behavior of In Situ TiC Particles and Wear Resistance of High-Titanium Wear-Resistant Steels

Compared to conventional martensitic wear-resistant steels of the same hardness, high-titanium wear-resistant steels with in situ TiC particles can significantly improve wear resistance. However, micron-sized TiC particles will decrease the toughness of high-titanium wear-resistant steels. Here, in order to improve wear resistance without reducing impact toughness, we incorporate 0.0025% cerium elements into high-titanium wear-resistant steels. Compared with no cerium steel, the steel containing cerium is demonstrating comparable mechanical properties, with the yield strength of 1283 MPa and impact toughness of 35.6 J, and the wear performance of the steel containing cerium is 1.78 times that of the steel with no cerium. The results show that with the addition of cerium the effective grain size of the steel decreases, and yield strength and toughness increase. The addition of cerium can form intermetallic compounds of Ce₂O₂S, which are used as heterogeneous nuclear particles in TiC to form rare earth composite particles calculated by the 2D mismatch theoretical model of Bramfitt. As the average spacing of the reinforcing phase particles in the steel decreases, the effective grain size of the steel decreases, and the number of reinforcing phase particles increases, the wear resistance of the steel with the addition of cerium is optimized.     

稀土元素铈对钢中非金属夹杂物改性和腐蚀影响的第一性原理研究

通过原位腐蚀观察和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从微观角度研究了稀土元素铈（Ce）对J5不锈钢中夹杂物的改性和夹杂物诱导腐蚀的机理。采用扫描电子显微镜与能谱分析了稀土元素Ce改性夹杂物的过程中夹杂物成分和类型的变化,观察到的代表夹杂物为CeAlO₃?Ce₂O₂S、Ce₂O₃?Ce₂O₂S、MnS等。根据形成能计算,经稀土元素Ce处理后,生成了稳定的Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃夹杂物。通过表面能判断了晶面的稳定性,Fe(100)-2面的表面能经收敛测得为2.4374 J·m?2,该晶面的功函数为4.7352 eV。通过对比夹杂物与钢基体的功函数与计算电势差,分析了不同含Ce夹杂物诱导点蚀的趋势,探讨了不同原子位置、原子数量和不同slab模型对功函数的影响。研究表明,与Fe (100)-2面的电子功函数相比,MnS以及改性后3种夹杂物CeS、Ce₂O₃和Ce₂O₂S电势差大多小于0,CeAlO₃的电势差在0 eV左右。夹杂物不同晶面对功函数影响很大,O、S等非金属原子数量多的晶面功函数平均值较高,添加稀土元素Ce可以有效降低晶面功函数。5种夹杂物和钢基体的平均功函数大小顺序为CeAlO₃>Fe>MnS>CeS>Ce₂O₂S>Ce₂O₃。结合不锈钢中复合夹杂物的实验结果可知,Ce₂O₃诱导点蚀发生的概率最高,CeAlO₃可以有效提高钢的耐腐蚀能。      

TiC颗粒强化型马氏体耐磨钢的性能研究

采用模铸、连铸两种工艺工业化试制一种TiC颗粒强化型马氏体耐磨钢,分析了TiC颗粒的析出规律,对比研究了试验钢与传统马氏体耐磨钢的组织、力学性能及耐磨性能。试验结果表明:凝固速度越大,TiC析出相越细;轧制压缩比越大,颗粒分布越均匀;TiC颗粒强化马氏体钢强度与传统马氏体钢相当,韧性有所降低;微米级的TiC可以有效提高材料的磨粒磨损性能,试验钢磨损失重仅为同等硬度传统马氏体钢的70%;耐磨性能的提高主要是因为在磨粒磨损条件下,微米级TiC硬质点可以破碎磨砺、钝化尖角、阻断磨痕。     

Mo、Ce对贝氏体钢第二相及组织与硬度的影响

为了明确Mo、Ce、Ti在贝氏体钢中的作用,采用热力学计算结合试验,研究含钛贝氏体钢中Mo和Ce对钢中第二相析出、组织转变及性能的影响机制.结果 表明,贝氏体钢中加入Mo后,部分固溶于钢基体中,部分以碳化钼的形式析出,Ti以C2S2Ti4析出为主,Ce在钢中以Ce2 O3和Ce2O2S的形式存在,加Ce后Ti的第二相析...     

铝对稀土耐热钢中非金属夹杂物的影响

稀土能够显著提升钢材的性能,是高品质钢中常见的合金元素之一.然而,由于稀土与O、S等杂质元素之间存在极强的亲和力,加入钢中后形成的高熔点、大尺寸夹杂物对浇铸工艺的顺行及产品质量均有严重危害.为了探讨不同铝含量对稀土耐热钢中非金属夹杂物类型及尺寸分布的影响,在利用优化的热力学模型进行模拟计算的基础上,设计并开展了高温试验...     

铈对S32550双相不锈钢微观组织及冲击性能的影响

 双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体不锈钢的优良性能,多用于船舶、化工、核反应等领域。为了进一步提高S32550双相不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能,采用真空感应炉成功冶炼了S32550双相不锈钢,并研究了有无添加稀土铈对其锻造、轧制后的微观组织、夹杂物形貌及冲击性能的影响。结果表明,添加稀土铈可以细化组织晶粒,使形状分布不均匀的铁素体组织与奥氏体组织均匀化;改善夹杂物形貌分布大小,对有害夹杂MnS进行改质,降低硫含量,使多余硫元素与铈反应形成Ce₂O₂S、Ce₂S₂夹杂弥散分布在钢中;另外,添加稀土铈可以提高S32550双相不锈钢在室温和低温(-40、-20 ℃)下的冲击韧性,在低温下可出现韧窝带,降低冷脆效应对钢材的危害。     

锰对高氮超级马氏体不锈钢组织与性能的影响

为了进一步提高超级马氏体不锈钢的强塑性能和优良耐腐蚀能力,在实验室条件下研发制备了氮质量分数为0.35％、锰质量分数分别为0.4％和2.0％的2种新型超级马氏体不锈钢试料,并采用淬火-配分的工艺对其进行处理;借助万能试验机、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征测试.研...     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

Cr元素对热轧耐磨钢显微组织和耐磨性的影响

对两种热轧耐磨钢(Cr质量分数分别为0和0.65%)经过在线层流冷却后的组织性能进行了研究,使用磨损试验机MLG-130在60 N载荷下进行摩擦磨损试验,利用场发射扫描电镜分别对试样磨损表面进行观察。两种耐磨钢冷却后组织为铁素体和马奥岛,由于Cr元素的加入,含Cr钢组织中以马奥岛为主,体积分数为82.6%。此外,在不同磨损时间下含Cr钢的耐磨性均优于无Cr钢。经过0.5、1和1.5 h磨损后,含Cr钢的磨损失重分别为0.357 8、0.769 5和1.427 2 g,其耐磨性分别为1.40、1.30和1.05 g-1。无Cr钢磨损表面出现了明显的犁沟和剥落坑,磨损机制主要为微犁削和微断裂。而含Cr钢由于屈服强度和表面硬度更高,塑性变形被抑制,因此磨损表面更加光滑平整,主要磨损机制为微切削和微断裂。     

薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢磨料磨损特性

 研制了30CrMo,50CrV4两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢板,对试验钢板进行淬火和低温回火热处理,并且与传统热轧工艺生产的热轧态的45,16Mn,Q235钢对比进行低应力磨料磨损试验,研究其磨损特性。结果表明,淬火低温回火态薄板坯连铸连轧30CrMo,50CrV4钢的相对耐磨性都达到了热轧Q235钢的1.6倍以上。在低应力磨料磨损下,显微切削机制为主要磨损机制,淬火回火态薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢具有高硬度因而具有较好的耐磨性能,并在试验钢板硬度高于450HBW以后相对耐磨性明显提高。对比两种牌号的薄板坯连铸连轧低合金耐磨钢的显微组织、硬度、韧性及耐磨性能,30CrMo钢的综合性能较好。50CrV4钢耐磨性能较好,但其冲击韧性较低。