易切削钢9SMn28硫偏析的模拟

应用有限体积元法,模拟了易切削钢9SMn28凝固过程中温度场、流场及S元素的偏析。结果表明,铸件凝固具有顺序凝固特性;凝固过程中形成自然对流,随着凝固的进行,钢液熔融粘度增加,以致流动不能形成;S浓度变化是随凝固的进行而变化的,模拟的S偏析结果与实验结果吻合较好。     

基于CAFE法优化易切削钢9SMn28锰硫比

应用CAFE法,模拟了易切削钢9SMn28三维微观凝固组织及其结晶过程.模拟结果与实验结果吻合较好,模拟结晶过程与实际结晶过程相符.模拟优化了易切削钢9SMn28最佳的锰硫比,确定的最佳值为4.44,即锰为1.2wt%、硫为0.27wt%,并通过热力学计算分析了原因.     

基于CAFE法优化易切削钢9SMn28锰、硅、硫含量

应用CAFE法,模拟了不同锰、硅、硫含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响,并通过热力学计算分析了原因,优化了钢中的锰、硅、硫含量,得出结论如下:Mn含量在0.9%～1.3%时,随Mn的增加,柱状晶减小;当Mn含量从0.9%到1.2%时,晶粒逐渐细化.Si含量在0.02%～0.10%时,随Si的增加,柱状晶略有减小;当Si含量从0.02%到0.08%时,晶粒逐渐细化.S含量在0.24%～0.36%时,随S的增加,柱状晶减小,晶粒逐渐细化.因此,从凝固组织方面考虑,易切削钢9SMn28的Mn,Si、S含量应分别为1.2%、0.08%、0.36%.同时,对优化了的锰、硅、硫含量进行模拟,有效的改善了9SMn28的凝固组织.     

基于OAFE法优化易切削钢9SMn28锰、硅、硫含量

应用CAFE法，模拟了不同锰、硅、硫含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响．并通过热力学计算分析了原因，优化了钢中的锰、硅、硫含量．得出结论如下：Mn含量在0．9％～1．3鬈时，随Mn的增加．枉状晶减小；当Mn含量从0．9％到1．2％时，晶粒逐渐细化。Si含量在0．02％～0．10％时，随Si的增加，柱状晶略有减小；当Si含量从0．02％到0．08％时，晶粒逐渐细化。S含量在0．24％～0．36％时，随S的增加．拄状晶减小、晶粒逐渐细化。因此，从凝固组织方面考虑，易切削钢9SMn28的Mn、Si、S含量应分别为1．2%、0．08％、0．36％。同时，对优化了的锰、硅、硫含量进行模拟，有效的改善了9SMn28的凝固组织。     

碳与磷含量对易切削钢9SMn28微观组织的影响

应用元胞自动机-有限元模型(CAFE),模拟了不同碳、磷含量对易切削钢9SMn28凝固组织的影响,并通过热力学计算分析结果,优化了钢中的碳、磷含量。模拟结果表明,C含量在0.09 wt%~0.16 wt%时,随C的增加,柱状晶随之而减小;C含量从0.09 wt%增加到0.15 wt%时,晶粒逐渐细化。P含量在0.02 wt%~0.10 wt%时,随P的增加,晶粒逐渐细化。同时,对C、P模拟结果进行了实验验证,实验与模拟结果吻合较好。因此,易切削钢9SMn28的C与P含量应该分别取0.15 wt%及0.10wt%,可以有效地改善9SMn28的凝固组织。     

基于反向工程方法的易切削笔尖钢关键工艺参数的探索

基于反向工程方法,对市售5种具有代表性的圆珠笔笔尖钢的成分及含量、易切削相组成及配比进行了检测分析,探讨了开发笔尖钢的关键工艺参数。研究结果显示:5种笔尖钢均为含硫-铅-碲的易切削不锈钢,硫的平均质量分数高于0. 35%,平均锰硫比(Mn/S)值为3. 45,铅的质量分数为0. 11%～0. 12%,碲的质量分数为0. 013%～0. 021%;钢中主要易切削相为硫化锰、单质铅和碲化物。5种笔尖钢中夹杂物的平均等效直径分别为3. 3、4. 1、4. 9、3. 8、3. 8μm,其中3号笔尖钢中硫化物形态控制较好,易切削相分布均匀。基于检测结果开展了加Te高硫钢高温熔炼试验,通过对硫化物的碲改质寻找最佳的碲硫比(Te/S)值,结果显示,当Te/S=0. 25时,夹杂物形态控制较好,进一步提高Te/S,夹杂物改质效果提升不明显。     

易切削钢9SMn28定向凝固过程中夹杂物的研究

应用B ridgm an区域熔炼定向凝固设备制备出不同抽拉速度下的定向凝固易切削钢9SMn28。利用光学显微镜、扫描电镜及电子探针显微分析仪对所得试样中的夹杂物及树枝晶进行了观察,并通过凝固理论对其进行了计算和分析。研究发现,9SMn28钢中的夹杂物主要以MnS的形式存在,普遍聚集在树枝晶间隙之中,其形态以球形为主,在二次枝晶臂周围也存在少量纺锤状和条状的夹杂物,其尺寸随抽拉速度的增大而减小。二次枝晶臂间距的计算结果与测量结果比较吻合,同样随抽拉速度的增大而减小。     

高硫易切削钢的硫负偏析现象及其机制

钢中硫是正偏析元素,在铸坯凝固过程中,从柱状晶析出的硫元素排到尚未凝固的中心部位会形成连铸坯的中心偏析。通过对某厂生产的X1215易切削钢连铸坯进行碳、硫元素含量检测,发现连铸坯中心处硫元素出现了负偏析现象。基于Scheil方程和[Mn]-[S]反应平衡方程,建立钢液在凝固过程中硫化锰夹杂物析出的计算模型,并以此模型计算X1215钢凝固过程中硫化锰的析出时期。计算发现,X1215钢中硫化锰在凝固分率为0.45~0.50时开始析出,到达凝固末期时析出完成,进而导致铸坯中心处的硫元素产生负偏析。     

易切削钢5NiSCa的性能与应用研究

研究了S—Ca复合系易切削预硬型塑料模具钢5NiSCa的力学性能、加工性能和Ca在钢中的作用,并与单一硫系易切削钢进行了对比。试验结果表明,由于Ca的变质作用提高了钢的等向性能、切削加工性能。     

铈-硫易切削钢平衡析出相热力学计算与分析

采用Thermo-Calc热力学软件对铈-硫易切削钢300~1500 ℃范围内的析出相进行了热力学计算,并得到了平衡凝固相变路径图。此外,还讨论了Ce、S含量对Ce₂O₂S平衡相的影响和S、Mn含量对MnS平衡相的影响。结果表明,铈-硫易切削钢中平衡析出相主要有Ferrite、Ce₂O₂S、Corundum、Austenite、M₂(C,N)、Liquid、M₂₃C₆、MnS、Sigma、Spinel与M(C,N);随着Ce含量增加,Ce₂O₂S的析出量逐渐增加,但是S含量变化对Ce₂O₂S相的析出几乎没有影响;随着S含量增加,MnS平衡相的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐增高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高;铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物;通过添加稀土Ce,铈-硫易切削钢中球形稀土复合夹杂物所占比例较高,长宽比≤3的硫化物占比达到84.86%,硫化物的形态控制取得了较好的效果。     

FRACTAL GEOMETRY STUDY OF CORRELATION BETWEEN IMPACT TOUGHNESS OF STEEL AND PARAMETERS OF FREE-CUTTING PHASE

Studies were made of the calculation of fractal dimension of transverse impact fracture sur-face,and of the correlation between impact toughness of steel and parameters of free-cuttingphase by means of the developed fractal geometry model of crack propagation.It is believedthat the area fraction,f,of free-cutting phase is negligibly influential to the longitudinal im-pact toughness,as f1 .While the aspect ratio,saying ratio of length to width,of free-cut.ting phase is inversely influential to the transverse impact toughness.This may .be the reasonwhy the transverse impact toughness of free-cutting steel containing more rare earth contrastto sulphur is even higher than the low sulphur containing steel.     

Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温塑性变形行为

为了研究Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的高温力学性能,利用Gleeble-3500热模拟机对Y12Cr18Ni9Cu钢进行了不同温度的高温拉伸试验,并对断口形貌、抗拉强度以及断面收缩率进行了分析。结果表明,随着温度升高试验钢的高温抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐增加。试验钢的低温脆性区为800～900℃,未出现高温脆性区。低温脆性区的出现是由于材料在热变形过程中没有发生动态再结晶,并且由于硫化物与基体所能承受的变形能力不同,裂纹在硫化物与基体界面产生,最终导致脆性断裂。在1150～1250℃温度范围内,试验钢发生了动态再结晶并表现出良好的高温热塑性,Y12Cr18Ni9Cu奥氏体易切削钢的热加工温度应选择在1150～1250℃之间。     

Study on the machinability of resulfurized composite free-cutting steels

The machinability of S, S-Ca, S-RE, and S-RE-Ca system resulfurized composite free-cutting steels were investigated, where RE is rare earths, mostly cerium. The experimental results showed that in the low cutting speed range (≤35 m/min), the S-RE system free-cutting steel had better machinability than the others and that the S-RE-Ca system free-cutting steel exhibited the best machinability at high cutting speeds. A protective layer capable of preventing diffusion wear was formed on the rake face of a P30 tool when S-RE-Ca system free-cutting steel was machined in the cutting speed range of 120 to 160 m/min.     

Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

元素硫对特高含H2S气井用油管钢的腐蚀

用电化学方法研究了特高含硫化氢气井所用油管钢在含硫磺的5%NaCl水溶液中的电化学行为,湿态硫磺作为一种阴极去极化剂促进材料的腐蚀,腐蚀速度随硫磺含量增加而增加,且存在浓度极值。升温同样可促进硫磺对材料的腐蚀,不同温度腐蚀机理不同。     

四流H型感应加热中间包控流装置设计

针对国内某特钢厂新上的四流H型双通道感应加热中间包,为改善中间包内流体流动状态,设计了倒八字型与V型两种控流装置。应用数值模拟的方法对两种不同控流装置下的中间包流场、RTD曲线、温度场进行了模拟。结果表明,倒八字型控流装置平均停留时间1 469.6 s,死区体积比5.83%,边部水口与中间水口的最大温差3 K;与V型控流装置相比,平均停留时间延长了41.9 s,死区体积相应降低了4.09%,边部水口与中间水口的最大温差减少了2 ℃。湍流抑制器+倒八字型控流装置设计能更好改善四流大方坯H型双通道感应加热中间包流体流动性。     

含Bi笔头用易切削不锈钢的微观组织及力学性能

采用扫描电镜、电子探针和拉伸实验等研究了国产含Bi笔头用易切削铁素体不锈钢的显微组织及性能,并与含Pb笔头用易切削铁素体不锈钢的显微组织及性能进行了对比分析,探讨以Bi代替有害元素Pb的可能性。结果表明:两种笔头用易切削铁素体不锈钢的基体铁素体晶粒均非常细小,易切削相主要是MnS和Bi或者Pb单质。其中MnS易切削相的分布状态十分相似,多以纺锤状或者短棒状断断续续地呈链条状分布在铁素体基体上;而Bi或者Pb单质则非常细小弥散地分布在基体中。该显微组织结构对切削性能十分有利。拉伸实验结果显示含Bi笔头用易切削铁素体不锈钢的力学性能与含Pb笔头用材料的性能相当。上述组织与性能结果表明Bi有望替代有害元素Pb。