稀土Ce对热轧U75V钢轨低温韧性的影响

在实验室进行了不同稀土Ce含量的热轧态U75V钢轨冶炼及轧制,重点针对轧后钢轨低温冲击性能、低温断裂韧性进行对比分析。试验结果表明,热轧态U75V钢轨加入0.0056%稀土Ce后,钢轨常温冲击韧性可提高30%左右,-60℃低温冲击韧性可提高60%左右;钢轨-20℃KIC平均值提高14%左右,钢轨-60℃KIC平均值提高15%左右,稀土Ce的加入进一步提升了热轧态U75V钢轨低温韧性。     

稀土Ce及热处理对铸态U75V钢中夹杂物的影响

以铸态U75V为实验钢种,研究了向钢中添加稀土Ce、热处理工艺及二者共同作用对钢中以MnS为主的夹杂物的影响。结果表明,原始铸态U75V钢中主要有三类夹杂物：纯MnS、Al₂O₃-SiO₂-MnO复合夹杂物及MnS半包裹Al₂O₃-SiO₂的复合夹杂物;其平均尺寸为4.75μm,平均长宽比为1.27。将原始铸态U75V钢加热至1 300℃保温1 h后空冷,钢中夹杂物的种类和成分未发生明显变化,但夹杂物平均尺寸降低至3.8μm,降低了约20%,平均长宽比也减小约4.7%。向钢中添加0.001 3%稀土Ce后,夹杂物成分复杂化,除了纯MnS以外,还有三种不同形态的含Ce夹杂物;与原始铸态U75V钢相比,添加稀土Ce后,夹杂物平均尺寸显著降低,减小了1.91μm(约40%),但长宽比略增(约1.6%)。向钢中添加稀土Ce再加热至1 300℃保温1 h后空冷,与原始铸态U75V钢相比,夹杂物平均尺寸降低约34%,长宽比降低约2.4%。综合对比,在U75V钢中添加0...     

Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

摘要：以U75V重轨钢为实验钢种,分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物,即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂,其平均长宽比为3.3,平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后,钢中夹杂物的种类和成分没发生变化,但是球化作用显著,平均长宽比降为1.3,降低了约61%,平均尺寸也有所减少,减少了约25%;添加微量稀土Ce后,夹杂物种类和成分均复杂化,除了纯MnS以外,还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比,添加Ce后,夹杂物球化作用与退火处理效果相当,平均长宽比降为1.4,降低了约58%,但是对平均尺寸减小作用甚微,只减小了9%;进一步地,对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷,夹杂物球化率没有变化,即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小,与原始U75V钢相比,减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比,夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说,退火和添加稀土2种处理方式的效果相同,考虑其节能环保因素,后者更具明显优势。另一方面,从夹杂物细化方面来说,单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显,要想使夹杂物尺寸更小,需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。     

U75V钢相变动力学曲线测定及热处理工艺研究

用Formastor-F型热膨胀仪测定了U75V钢的相变动力学曲线(CCT与TTT曲线);对该钢轨的热处理工艺进行了初步探讨。结果表明:当冷却速度为0.25~6.00℃/s时,组织以珠光体为主,且随冷却速度增加,组织变细,硬度增大;冷却速度大于6.00℃/s时,组织中开始出现马氏体;当转变温度大于525℃时,组织为珠光体,且随温度减小,片间距变细,硬度增大;当温度降到500℃时,开始发生贝氏体相变。U75V钢热处理时,控制转变温度高于525℃并进行等温转变,冷却速度为2.00~6.00℃/s,获得的珠光体片间距最细,硬度可满足钢轨的性能要求。     

120 t BOF-LF-VD-CC流程高品质重轨钢U75V的生产实践

通过对重轨钢U75V的生产过程进行取样分析,研究了实际冶炼过程中重轨钢夹杂物的演变规律和大型夹杂物的控制。研究结果表明:控制铝含量≤20×10^-6,精炼渣二元碱度1.8～2.2,白渣保持时间≥15 min,RH真空度在100 Pa以下保持高真空时间≥15 min,可使钢液中全氧含量降至10×10^-6以下,且铝含量不超过20×10^-6,轧材中基本消除B类和D类粗系夹杂,C类夹杂完全塑性化;中间包钢水过热度按25～35℃控制,中间包钢水平均停留时间(750±30)s、水口插入深度控制在90～110 mm,结晶器液面波动≤±3 mm等措施,可去除钢水中的夹杂物。     

在线余热淬火对U75V钢轨组织性能的影响

 为进一步掌握在线余热淬火处理对钢轨组织性能的影响关系和机理,采用扫描电镜对热轧态钢轨和在线余热淬火处理后的钢轨进行了全断面的组织观察,利用维氏硬度仪和拉伸试验机对比分析了在线余热淬火对钢轨力学性能的影响。结果表明,在线余热淬火和热轧态钢轨全断面的组织全部为片层状珠光体组织,但淬火轨珠光体片间距明显较小,热轧态钢轨珠光体片间距为0.113~0.284 μm,淬火轨片间距为0.076~0.148 μm。热轧态钢轨全断面显微硬度相差不大,在线余热淬火钢轨显微硬度普遍较热轧态钢轨高。在线余热淬火可以有效提高U75V钢轨性能,热处理后钢轨抗拉强度和伸长率分别较热轧态提高16.6%和20%,有效改善了钢轨的使用性能。     

U75V钢轨时效性能的研究

采用自然时效和人工时效方法研究了温度、时间对性能、成分的影响.结果表明:随着时间增加及温度升高,U75V钢轨存在屈服强度提高而残余应力和氢含量下降的现象,具有一定时效性.屈服强度提高对钢轨的使用性能有利,而残余应力的降低有利于提高铁路运行的安全性.     

微量稀土Ce对IF钢高温力学性能的影响

试验用无间隙原子钢-IF(/%:0.003 6~0.0049C,0.005~0.007Si,0.11~0.12Mn,0.007P,0.005S,0.007~0.011Alt,0.047~0.051Ti,0.003 0N,0~0.003 7Ce)由10 kg真空感应炉熔炼,锻成30 mm×25 mm方坯,终锻950℃,空冷。通过Gleeble-1500D热模拟试验机对试验钢在750~1 150℃进行应变速率0.1 s~(-1)的拉伸试验,研究微量稀土Ce对该IF钢高温拉伸性能的影响。与不含Ce的IF钢相比,含0.003 7%Ce的IF钢的热塑性(Z值)和热强性(R_m值)有明显提高,但随温度提高,增加值减少;IF钢和IF-Ce钢的高温断面收缩率、抗拉强度分别为750℃:(IF)77.62%-110 MPa和(IF-Ce)88.65%-160 MPa;950℃:(IF)87.35%-85 MPa和(IF-Ce)92.88%-100MPa;1 150℃:(IF)85.68%-55 MPa和(IF-Ce)90.62%-58 MPa。稀土元素改善钢的组织、细化晶粒、偏聚于晶界提高晶界强度是其提高IF钢热塑性和热强性的主要原因。     

U71Mn和U75V钢轨钢疲劳短裂纹的扩展行为

在扫描电镜下对U71Mn和U75V钢轨钢的Ⅰ型低周疲劳加载和准静态加载下裂纹扩展的过程进行了观察.研究发现,从整体上看材料没有产生明显的宏观塑性变形,属准解理断裂.但从微观上看,裂纹的微观扩展路径曲折、不连续,常伴有分枝裂纹的形成.可观察到局部有韧窝、滑移线等典型的韧性断裂特征.尤其是U71Mn钢轨钢中还伴有局部的撕裂等更强烈的变形.钢轨钢U71Mn比U75V的抗疲劳裂纹扩展性能和韧性略优.     

轧制变形对U75V重轨钢珠光体片层间距的影响

U75V重轨钢铸坯尺寸为280 mm×380 mm,重轨轧材经14道次粗轧(BD1)、中轧(BD2)和CCS 6道次精轧(UR₁、ER、UR₂、UR₃、EF、UF)而成。用扫描电镜测量了重轨钢各道次珠光体片层间距。结果表明,随重轨钢BD1E、BD2B、UR和UF道次变形量(面积压缩比)增加,重轨头部、腰部、底部和腿部的珠光体组织片层间距分别由0.512,0.414,0.493,0.452μm降至0.293,0.269,0.253,0.229μm,从而明显地提高重轨的力学性能。     

Effect of Ce content on mechanical properties of U75V steel

U75V steel with different Ce content was smelted by vacuum induction furnace and hot rolled. The mechanical properties and microstructures of the steel were analyzed by Gleeble 1500 hot compression testing machine, JB 300B impact testing machine, HVS 1000 hardness tester and STEMI 508 microscope. The results show that at the same compression temperature, the peak stress increases with the increase of compression rate because the work hardening effect is greater than the recrystallization softening effect. For the same compression rate, the peak stress decreases with the increase of compression temperature. Higher deformation temperature is beneficial to dynamic recrystallization and the rheological softening is more significant. The peak stress of the experimental steel decreased by 5% from 10954MPa to 10405MPa after the addition of trace rare earth. With the increase of compression temperature, the peak stress of the steel is not changed obviously. Without adding rare earth, the peak strain decreases with the increase of deformation temperature under the condition of constant strain rate. However, when adding rare earth, the peak strain is delayed at 1050℃. Ce changes the driving conditions for dynamic recrystallization of U75V steel. Adding rare earth will reduce the impact performance of U75V steel at room temperature. A small amount of rare earth can improve the low temperature (-20℃) impact performance of U75V steel. The hardness of the original U75V steel is 9488N/mm2, which is far beyond the hardness range specified by the national standard. The hardness of steel is reduced to 368N/mm2 by the addition of 13×10-6 rare earth Ce. The hardness is further reduced to 327N/mm2 by adding 440×10-6 rare earth Ce. After the addition of rare earth Ce, the pearlite grain size decreases, the number of granular pearlite decreases, the number of flake pearlite increases, and the mechanical properties are improved.     

Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响

为了更好地研究Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响,通过SEM、EDS和夹杂物自动分析系统观察和统计了稀土夹杂物的类型、形貌、数量及尺寸,并利用Factsage 8.0热力学软件计算了稀土夹杂物的析出过程和析出规律.结果 表明,不同Ce含量下H13钢中稀土夹杂物的形貌与类型相同,主要为Ce-O、Ce-O-S和C...     

Al对锻态中锰钢组织与性能的影响

摘要：对比研究了锻态0.15C5Mn钢和0.15C5Mn2Al钢在室温下和750℃准静态拉伸条件下的力学性能,并对微观组织利用SEM和EBSD进行表征。研究结果表明,Al的加入引起了室温下的微观组织结构的不同,含铝钢在室温下的组织中存在很少量铁素体,导致含铝钢强度低;锻态0.15C5Mn钢和0.15C5Mn2Al钢在750℃下分别获得了90.5%和101%的伸长率;经750℃拉伸变形后0.15C5Mn钢获得马氏体组织,Al元素的添加扩大了双相区,使0.15C5Mn2Al钢在双相区拉伸变形,最终得到铁素体+马氏体双相组织,双相区变形使0.15C5Mn2Al钢具有较高的伸长率,降低了抗拉强度。     

轻质高锰钢的组织及力学性能

摘要：高锰钢作为耐磨材料,被广泛应用于高载荷或冲击磨损的工况下。轻量化是钢铁材料发展的趋势之一,也是满足工业节能降耗需求的重要途径。为了明确轻质化元素铝对此类钢种的影响,以高锰钢ZGMn18Cr2为基础,通过控制铝含量,得到成分不同的轻质高锰钢。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及电子探针（EPMA）等手段对其微观组织进行表征,并采用硬度测试、室温冲击和拉伸实验测试了其力学性能。结果表明,随着铝的质量分数在0~11%范围内不断增大,高锰钢的密度得到明显降低,铁素体相逐渐稳定,晶粒得到细化。同时,材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率和室温断裂冲击功先升高后下降;硬度则先下降后升高。这些性能的改变与铝含量的变化、第二相铁素体的出现以及含铝碳化物的数量有重要关系。     

稀土对耐磨板NM400低温冲击韧性的影响

采用双精炼LF+RH的冶炼工艺和2250 mm热连轧机组的一步Q&P工艺开发了稀土 NM400热轧卷板,运用扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了稀土对钢中夹杂物的变形、组织形态、晶粒度尺寸以及冲击韧性的影响,重点围绕微量稀土元素提高NM400低温冲击功进行机制分析.研究表明,通过添加微量稀土易于钢中[O]和[S]结合,形成...     

压铸模具钢4Cr5Mo2V的组织和碳化物的高温行为

摘要：通过测定4Cr5Mo2V钢在不同冷却速度下的相变膨胀曲线,得到其过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）及Ac1、Ac3和Ms点温度。结合各相变点和Thermal-Calc分析结果,利用原位观察研究了4Cr5Mo2V钢在升温、保温和降温过程中的组织和及升温过程中碳化物的变化规律。结果表明,4Cr5Mo2V钢的相变点温度分别是：Ac1为820℃,Ac3为855℃,Ms为275℃;升温过程中,Cr23C6先于VC溶解,并在表面产生浮凸和空洞;保温过程中,晶粒长大机制为旧晶界迁移,并使得晶粒发生吞并和长大;连续冷却过程中,4Cr5Mo2V钢马氏体形的生成是以先形成的板条为基准逐步形成彼此平行的板条而构成板条束,或者是先形成的板条可以触发产生另一方向（60°或120°）的板条马氏体,构成多边形等具有几何形状的组织特征。     

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。     

钒氮含量对厚规格耐候钢力学性能的影响

摘要：采用拉伸试验机、光学显微镜、透射电镜分析了不同V、N含量对20mm厚规格耐候钢力学性能的影响规律。结果表明,V质量分数为0.04%~0.11%范围内钒氮耐候钢力学性能随着V含量的增加呈线性变化。V质量分数每增加0.01%,强度增加约14MPa、伸长率降低约0.3%;N质量分数在60×10-6~270×10-6范围内,w(V)∶w(N)=4~5时,可获得屈服强度600MPa以上、抗拉强度700MPa以上良好的强化效果,对应的铁素体晶粒尺寸约10μm。增加V、N含量有效促进更多V(C,N)的析出,在奥氏体相变过程中作为铁素体形核核心,进一步细化了铁素体晶粒。但铁素体晶粒随N含量增加并非持续细化,当形核质点数量达到饱和时,细晶强化作用将趋于峰值不再增加。同样随着V含量的增加,剩余部分的V在铁素体中析出,沉淀强化占主要作用。