Influence of Thermal Homogenization Treatment on Structure and Impact Toughness of H13 ESR Steel

The as-cast microstrueture of H13 ESR ingot and the influence of high temperature diffusion treatment on the structure and impact toughness have been investigated. The results show that the dendrite arm spacing gradually becomes wide from the surface to the center of ingot, and the large primary carbide particles always exist in interdendritic segregation areas; by means of high temperature diffusion treatment of ingot prior to hot forging, the banded segregation is nearly eliminated, the annealed structure is more uniform and the isotropic properties have been improved remarkably.     

生产优质大截面模块的锻造工艺

钢锭内部缺陷对大截面模块内部质量的影响较大,莱钢锻压厂在生产改进加工艺,利用高温扩散部分消除钢锭内部微观偏析,同时利用平丰加长及大压下量的开坯,有效地锻合了钢锭中负Ｖ型偏析引起的疏松组织,提出了模块的内部质量。     

H13热作模具钢中液析碳化物的研究进展

从凝固偏析理论、凝固方法、生产工艺及合金设计等方面,综述了H13钢中液析碳化物的研究进展,阐明了H13钢的生产工艺对液析碳化物析出的影响.H13钢中的液析碳化物是由于凝固偏析而在枝晶间区域产生的,根据形貌的不同可分为多边形、长条形、块状及共晶的层片状;根据结构不同可分为MC型、M₆C型、M₇C₃或M₂₃C₆型;根据成分的不同可分为富Mo型、富V型和富Ti、Nb型.H13钢在服役过程中,受外力作用时会在液析碳化物处形成裂纹,严重降低材料的韧性,控制液析碳化物的数量和尺寸可以减小其危害.工业生产条件下控制H13钢中液析碳化物的主要手段有凝固控制、变质处理、铸锭高温扩散和合金成分优化等.其中凝固过程控制及变质处理可以控制液析碳化物的尺寸、数量及在凝固过程中的生成时机,但无法完全避免液析碳化物的产生.对H13钢进行合金成分优化可以改变液析碳化物的稳定性.铸锭高温扩散是控制H13钢中液析碳化物的最主要手段,但工业生产中采用的具体加热温度和保温时间有待进一步研究.      

H13钢带状偏析演化规律研究

 针对H13钢中普遍存在的带状偏析现象,利用金相显微镜及SEM研究了H13钢不同状态带状偏析的演化规律。研究结果表明,H13钢退火态的带状偏析由枝晶偏析的热变形引起,表现为碳化物的球化程度、颗粒大小及分布的不均匀;退火组织的不均匀性直接影响H13淬火、回火态的组织均匀性,且退火组织中金属元素分布的不均匀及偏析带中存在的一次液析共晶碳化物一直保留到钢的回火状态,影响了H13钢的等向性;良好的退火组织是制造高品质H13热作模具钢的关键因素。     

SCM822H钢3t铸锭缩孔缺陷优化的数值模拟

在现场脱锭时铸锭表面温度测定值的基础上,利用ProCAST软件建立了SCM822H钢(/%:0.20C、0.80Mn、O.25Si、0.013P、0.006S、1.14Cr、0.39Mo、0.01V、0.036A1、0.000 2B)3 t铸锭(锭身高1 675 mm,冒口倾角65.3°,冒口内液面高290 mm)充型和凝固过程的计算模型。通过该模型计算得出冒口倾角、锭身高宽比与缩孔引起的锭身切除体积比的关系,优化了锭型参数一锭身高宽比为1 864/530,冒口倾角90°。按照优化锭型参数的模拟结果表明,采用新锭型可使锭身切除体积由原先的13.5%降至0,可保证将缩孔缺陷完全控制在冒口内。     

模铸轴承钢线材中心黑点产生机理及对策

中心偏析是钢锭凝固过程中常见的主要缺陷,对材料最终性能有显著影响。钢锭尺寸越大,凝固时间越长,偏析程度越严重。模铸生产的轴承钢GCr15线材产品易出现中心黑点缺陷,经过试验检测、现场测温和数值模拟等手段分析,确认黑点缺陷是由于模铸帽口中心碳、铬等元素偏聚引起的。在采取降低浇铸过热度、加强帽口保温和钢锭带模热送等工艺措施后,基本解决了黑点缺陷问题。     

H13热作模具钢电渣重熔渣系优化

模具钢是模具最重要的组成部分,其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性作用。因为模具钢苛刻的质量要求,对模具钢生产技术及制备过程提出了更高要求。电渣重熔(ESR,electroslag remelting)工艺冶炼出的钢锭具有高均匀度、高洁净度、低偏析度等优势,逐渐成为冶炼优质模具钢的主要技术手段。在电渣重熔生产过程中,电渣渣系起着熔化电极、钢水精炼、凝固结晶等主要作用,是熔炼稳定的基础,因此,选择合适的渣系成分及性能是电渣重熔工艺的关键。结合4Cr5MoSiV1热作模具钢特性,以某钢厂现行5种H13热作模具钢ESR渣系为研究对象,通过渣系物化性能分析和微观结构模拟研究,提出了渣系优化方向,确定了适合电渣重熔H13热作模具钢的渣系。结果表明,L4渣系的熔点、黏度、密度、光学碱度、电导率等物理化学性能较好。该熔渣铝的平均配位数最大,为2.39,且三配位和四配位的铝所占比例较高,网络结构较为复杂;复杂结构单元Q³和Q⁴含量最多,具有高聚合度的网络结构;Al—O键长较短且存在键长更短的Si—O、Si—F键,电渣重熔过程的稳定性最...     

影响H13热作模具钢等向性的因素

 通过显微组织和断口分析并与化学成分分析和力学性能测试相结合的方法,研究了H13钢铸态组织特征、碳化物类型和分布对等向性能的影响。结果表明：在冷却过程中,H13钢铸锭会产生严重的宏观元素偏析,在铸锭的个别区域,特别是最后凝固的中心区域,出现的少量不平衡亚稳定共晶碳化物、宏观偏析严重的铸态组织经变形而形成的带状组织、缓慢冷却形成的二次碳化物网是影响H13钢等向性的主要因素。     

Inclusion Distribution in Ingots Investigated by Dissection

Inclusion distribution in ingots was studied by dissection of a 16.8 t P12 ingot and a 5.0 t H13 ingot, with the analysis of T[O], original position statistic distribution analysis （OPA）, metallographic microscope static analysis and small sample electrolysis. The results showed that the inclusions in ingots were uneven; a positive segregation area was found in the center and lower part of the ingot, while a negative segregation area was present in the central part of ingot top; inclusion segregation in a large size ingot was severer than that in a small one. A new con cept, named inclusion segregation index, was put forward to quantify the segregation degree of inclusion. It was found that the segregation indexes drawn from T[O] analysis and OPA fit well, but they were different from those obtained by metallograpbic microscope static analysis and small sample electrolysis in the investigation of Pl 2 ingot, which contained a higher sulfur content; while the segregation index drawn from T[O] analysis was close to that from metallographic microscope static analysis in the H13 ingot with a lower sulfur content.     

5%Si高硅奥氏体不锈钢元素偏析及均匀化处理

 高硅奥氏体不锈钢由于高含量硅元素的加入使其具有优异的耐高温腐蚀性能和较低的成本,在制酸行业有着潜在的应用价值。然而,该合金中高含量硅元素的加入会促进凝固过程中溶质再分配,进而造成显著的元素偏析,最终导致合金内部产生枝晶组织和大量的有害相。对铸锭组织进行均匀化处理能够有效消除枝晶与元素偏析,促进析出相回溶和枝晶消融,从而改善材料的热塑性,有效应对热变形开裂问题。因此,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜能谱分析(SEM/EDS)、电子探针(EPMA)、JMatPro软件计算等方法,研究了实验室条件下制备的5%Si高硅奥氏体不锈钢铸锭的显微组织和元素分布状态,通过残余偏析指数、扩散动力学计算并结合均匀化处理试验验证,最终确定了5%Si高硅奥氏体不锈钢合理的均匀化处理工艺。结果表明,5%Si高硅奥氏体不锈钢凝固过程中钼元素偏析最为严重,通过残余偏析指数模型计算得到的均匀化动力学方程可用来指导该成分合金的均匀化处理工艺;5%Si高硅奥氏体不锈钢经过1 150 ℃×12 h均匀化处理后,铸锭内枝晶消融,元素偏析基本消除,析出相与铁素体回溶到基体中,合金转变为全奥氏体组织,热塑性得到改善;当加热温度达到1 250 ℃时,合金出现过烧现象,晶界开始熔化。     

微量镁改善H13钢中碳化物的机理研究

H13热作模具钢属于中碳钢,钢中的Cr、Mo、V含量较高,因此钢在凝固过程中这些碳化物形成元素会偏聚析出大量的网状碳化物,经过热处理也很难完全消除,从而降低了钢的性能。实验室条件下研究了向H13钢中加入不同含量的镁对钢中碳化物的影响。结果表明:微量的镁能够改善H13钢中碳化物的形状和分布,使碳化物由粗大的网状转变成细小的短条状,经过镁处理后,碳化物呈细小均匀地分布在钢中。当加入0.004%的镁时,对碳化物的改质效果最好。镁在晶界处的偏聚是改善碳化物分布的主要原因,通过理论分析发现,在钢凝固冷却的过程中镁元素在晶界处的偏聚程度较高,从而阻碍了碳化物的生长,达到细化碳化物的目的。     

低合金钢钢锭红送裂纹的形成机理

调查了现场低合金钢钢锭红送裂的产生情况,计算并分析了钢锭红送及再加热过程中温度场和应力场的变化规律,测定了钢锭的高温强度和塑性,在此基础上分析了钢锭红送裂纹的形成机理。为生产中防止产生红送裂纹提供了理论依据。     

降低工模具钢电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷的工艺实践

通过控制结晶器进水温度40℃,出水68℃;计算机自动补缩模型控制;自动补缩结束时,90 s内完成自耗电极至石墨电极切换,53 V,3 000 A通电熔炼3~5 min,冉切换成自耗电极,50 V,4 000 A,通电6 min等工艺措施,使电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷深度由100 mm降低至30 mm。生产实践表明,补缩工艺操作简单易行,优化工艺生产的工具钢9Cr2Mo,Φ280 mm×1 000 mm,480 kg电渣钢锭210支;热作模具钢H13,420 mm×1 400 mm,1 500 kg电渣钢锭60支,没有再出现因钢锭顶部缺陷而造成锻造坯料报废,钢锭成材率显著提高。     

Effect of different thermomechanical processing on structure and mechanical properties of electron beam melted niobium

Among the refractory metals and alloys, niobium and niobium alloys are used in variety of high temperature applications ranging from light bulbs to rocket engines because of its high melting and boiling point, lower density, good ductility at room temperature and high corrosion resistance. In this paper the effects of different thermomechanical processing on structure and mechanical properties of electron beam melted niobium ingot was investigated. The correlation among the different processing conditions and microstructure as well as mechanical properties have been investigated using optical microscope, SEM, UTM and microhardness testing. The results show that the cold forging response of EB melted ingot was very poor, where as oxidation resistant coated ingot and ingot sealed in evacuated stainless steel jacket were successfully forged at 900 °C. The cast and hot forged EBM niobium ingot was cold rolled without any intermediate annealing. The hot forged, cold rolled and annealed niobium sheets exhibit better strength as compared to cold rolled and annealed niobium sheets. The mechanical properties of all the niobium sheets processed by using different processing conditions are superior to the properties specified by ASTM standard.     

GH907合金铸锭均匀化热处理

为了系统研究GH907合金铸锭枝晶间Laves相的固溶规律和铸锭中铌元素的扩散规律,以指导生产实践。以抚顺特钢生产的GH907合金508 mm铸锭为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜等手段,系统研究了GH907合金铸锭不同温度和时间下的均匀化情况。结果表明,GH907合金铸锭枝晶间Laves相的最佳扩散温度为1 160 ℃,扩散10 h以上Laves相可以完全消除;同时计算得知,GH907合金铸锭中铌元素在1 160 ℃下的表观扩散系数为D＝0.488 55×10-14 m2/s;理论计算表明,在1 160 ℃下处理56 h后,GH907合金中铌元素的残余偏析指数δi可以达到0.02。     

连铸坯凝固偏析和高强热轧盘条的组织遗传性

 通过对热轧盘条和连铸坯光学显微镜、扫描电镜观察和能谱分析以及化学成分检验,研究了高碳热轧盘条组织与连铸坯凝固偏析的关系。结果表明：碳、锰严重偏析是导致高强度预应力盘条中偏析带形成的主要原因。偏析带组织为非索氏体,其强度高,塑性差,在轧制过程中易产生微裂纹和孔洞;连铸坯的偏析会直接遗传给热轧盘条,严重影响热轧盘条的组织和性能。因此,针对连铸坯偏析的遗传性,制定了改进措施,经生产证明其效果显著。     

高纯铝旋转偏析行为研究

采用自主研制的高纯铝的旋转偏析设备、 Element GD型辉光放电质谱仪（GDMS），结合界面稳定性理论，研究了偏析速度和旋转速度对高纯铝提纯效果的影响以及杂质元素在偏析锭上的分布特征。结果显示：晶体以平界面生长的临界速度为52 mm/h。偏析速度增加，导致杂质元素在晶体中的浓度明显增加，提纯率显著降低，偏析速度增加破坏原有稳定扩散状态，改变了杂质元素分凝能力。旋转速度增加，诱发杂质元素在晶体中的浓度明显降低，提纯率显著增加，旋转偏析有效提高熔体温度梯度，降低有效分配系数（Ke），改善晶体提纯效果。平衡分配系数（K0）<1的杂质元素含量从偏析锭心部到表面逐渐增加，K0>1的杂质元素正好相反，杂质元素浓度极差表明偏析锭底部均匀性最好。     

27SiMn模铸坯锻造成材探伤不合原因探析

通过对27SiMn探伤不合格试样进行低倍、金相组织分析,明确了产生不合格的原因为成分点偏析导致的热加工组织应力裂纹。采取1230℃1h高温扩散退火工艺使成分均匀化,避免组织应力裂纹的产生,提高了产品实物质量。     

高温扩散-超细化H13模具钢的组织和性能

测试和分析结果表明:非高温扩散-超细化的H13(4Cr5MoSiV1)钢材存在大块状的共晶碳化物,带状偏析严重,钢的横向冲击韧性较差;而经过合理的高温扩散和超细化处理的H13钢材,共晶碳化物基本消失,带状偏析和组织均匀性明显改善,显著提高钢的横向冲击韧性。     

Research on novel cast and wrought superalloy FGH4096 for aircraft turbine disk applications

The ingot metallurgy of electro- slag remelting continuous directional solidification(ESR- CDS) followed by multiple forging and isothermal forging, a novel cast and wrought(C&W) routes for preparation of FGH4096 turbine disk, was developed to solve the difficulties of microstructure controlling, the macro- segregation, poor processing of ingot with high alloying element used for the turbine disk of advanced aircraft engine. From aspects of ingot microstructure characteristics, hot working plasticity, microstructure controlling, mechanical properties and strengthening mechanisms, the preparing processes of C & W superalloy FGH96 turbine disk were studied. The formation of bulk ?? phase, borides phase and carbonitride strips can be avoided by the directionally solidified ingot, which resulted in excellent hot working plasticity. Multiple forging was applied to achieve the homogeneity of microstructure. The grains are fine in different parts of the billet, and the deformation dead zone can be eliminated. The mean grain size for alloy billet is close to ASTM 9-10. Because of the fine grains and the homogeneity of microstructure, the ultra- inspection capability for disk forging can be significantly improved. With the increase of solution temperature, the yield strength decreases. Under sub- solvus temperatures, the creep resistance decreases with the increase of solution cooling rate. The micro- twining shearing is the main creep deformation mechanism for the samples from disk rim.