超细晶粒钢筋热轧生产工艺研究

通过细化晶粒,既能提高钢材的强度,又能改善塑性与韧性,从而达到改善钢材质量,降低生产成本的目的.安钢根据其高速线材轧机工艺设备现状,以20MnSi钢为研究对象,通过调整化学成分,并采用控制轧制和控制冷却工艺,成功地开发生产了铁素体晶粒尺寸在4～6μm的400MPa级超细晶粒钢筋.     

超细晶粒钢焊接HAZ晶粒长大规律分析

根据传统金属学和焊接冶金学理论，对800MPa和400MPa两个强度级别新一代钢铁材料进行焊接热模拟试验，分析了焊接HAZ晶粒长大规律。结果表明，随着峰值温度和‰的逐渐增大，新一代钢铁材料焊接HAZ的奥氏体晶粒都存在严重的长大倾向，且400MPa级比800MPa级的HAZ奥氏体晶粒长大更为严重。     

两种规格超细晶粒钢的激光焊接

超细晶粒钢依靠微米级或亚微米级的铁素体,使钢的强度和韧性大大提高。本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点,进行了超细晶粒钢的激光焊接试验,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较,超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性,采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度,可减小粗晶区硬化倾向。终轧温度较高的SS400钢激光焊接接头强度高于母材,深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区,当软化区宽度较窄时,不影响整体接头强度,SS400钢和深度轧制钢激光焊接接头均有好的弯曲塑性。     

超细晶粒钢HAZ晶粒长大的规律

研究了低碳钢、普通市售Ｘ６５钢和高洁净度Ｘ６５钢三种超细晶粒钢焊接ＨＡＺ的晶粒长大倾向。试验结果表明,这些超细晶粒钢都具有严重的晶粒长大倾向;低碳超细晶粒钢比Ｘ６５超细晶粒钢有更为严重的晶粒长大,这是因为前者不含有能阻碍晶粒长大的稳定碳、氮化物形成元素Ｎｂ和Ｔｉ,而后者中含有这些元素;高洁净度Ｘ６５超细晶粒钢的ＨＡＺ晶粒长大倾向小于普通市售Ｘ６５超细晶粒钢。这是因为钢中杂质元素含量越多,α→γ转变温度越低,即Ａｃ３点越低,在同样的焊接热循环条件下,普通市售Ｘ６５超细晶粒钢中的γ晶粒在高温停留时间就越长,晶粒长大的程度也就越大。     

喷水冷却对400MPa级超细晶粒钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工电弧焊焊接400MPa级超细晶粒钢，并对不同冷却条件下的焊接接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明，400MPa级超细晶粒钢手工焊焊接接头热影响区存在着严重的晶粒长大和强度下降现象；焊接过程中采用喷水冷却可明显提高焊接接头强度，实际生产中可以应用手工电弧焊水冷处理方法焊接400MPa级超细晶粒钢。     

超细晶粒钢电阻点焊工艺研究

采用电阻点焊对400MPa级超细晶粒钢进行焊接,研究了工艺参数对接头组织和性能的影响.结果表明,其接头HAZ组织由贝氏体、马氏体及M-A组元等淬硬组织组成,而熔合区组织由粗大的M组成;点焊过程中施加锻压力有利于增加熔核直径,消除熔核区缩孔缺陷,提高接头抗剪强度.     

超级细晶粒钢的力学性能研究现状

近几年来,各国展开了对新一代超细晶粒钢的开发和研究,笔者对国内外有关超细晶粒钢的屈服强度、抗拉强度、疲劳性能等力学性能的研究成果和现状进行了总结。     

400MPa级超细晶粒钢的焊接

对超细晶粒钢在焊接热循环作用下晶粒长大和组织、性能变化的规律进行了研究。400MPa级钢由于不存在第Ⅱ相粒子对晶粒长大的钉扎作用,晶粒长大趋势明显,焊接热输入越大,长大程度越严重。无论是焊接热模拟试件还是焊接接头硬度测试均表明HAZ不存在软化问题,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。HAZ粗晶区有较多的侧板条铁素体,但制品冲击功未显示热影响区的冲机韧性低于母材,尽管试件断口分析说明粗晶区的韧性低于母材。     

超细晶粒钢低热输入背面辅助成形焊接工艺研究

对400 MPa级超细晶粒钢进行STT焊接电源下的CO2气体保护焊,采用低热输入窄坡口自制焊剂垫背面辅助成形工艺得到焊缝成形美观、根部和侧壁熔合良好以及热影响区极窄的焊接接头。研究结果表明:低热输入窄坡口条件下,焊剂垫只起引弧作用而不起强迫成形作用,只用熔敷金属的自重以及电弧吹力的作用来达到辅助成形目的;小曲率焊剂垫更利于加大电弧扩展角,使得焊缝成形更为合理。在低热输入窄坡口背面辅助成形工艺下所得接头力学性能均优于母材,焊缝区是因为焊材的合理选择。扫描电镜观察显微组织发现HAZ生成了晶粒较小不同方向不同晶界的多种非平衡组织,尤其是出现了能改善力学性能的粒状珠光体。     

超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为

对于微合金化处理的42CrMoVNb钢，通过快速循环热处理的方法获得最小2μm的超细奥氏体晶粒，采用缺口拉伸延迟断裂实验研究了超细晶粒试样的延迟断裂行为。结果表明，随着晶粒细化，42CrMoVNb钢的强度和缺口拉伸延迟断裂抗力逐渐提高；但当晶粒细化到2μm时，强度和延迟断裂抗力均不再提高，在高温回火态，当晶粒尺寸在20—4μm范围时，断裂机制主要为穿晶断裂；但当晶粒进一步细化到2μm时，断裂机制转变为沿晶断裂，在低温回火态，不同晶粒尺寸的试样均主要为沿晶断裂，从降低应力集中和夹杂元素晶界偏聚等角度对超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为进行了探讨。     

小型型钢热轧工序能效评估方法研究

针对以中间产品（钢）为计算基准来分析钢铁企业能耗所存在的弊端,提出了一种以最终合格产品为计算基准、引入原料的初始载能和外供产品载能的新的工序能耗计算方法。对小型型钢热轧工序进行的实例分析得出,小型型钢热轧生产应以加热、轧制两个子工序的节能降耗为重点,兼顾水处理子工序能耗。并将加热、轧制、水处理3个子工序设置为3个相对独立的模块,以满足不同工序流程和产品结构的组合要求,且便于计算和评估。     

热轧工艺对65Mn钢显微组织及力学性能的影响

研究了热轧工艺对65Mn钢组织与性能的影响。采用电子探针显微分析仪(EPMA)和透射电镜(TEM)对热轧组织进行了表征。结果表明:通过控制热轧工艺,可获得珠光体和贝氏体两种初始组织。随着终轧温度和终冷温度的降低,先共析铁素体含量和珠光体体片层间距逐渐减小,强度、硬度逐渐升高。相比珠光体组织,热轧贝氏体组织具有更高的强度,抗拉和屈服强度分别为943 MPa 和648 MPa。     

热轧工艺对Fe-20Mn-3Cu-1.3C TWIP钢组织致密度和力学性能的影响

通过真空熔炼制备出高强韧Fe-20Mn-3Cu-1.3C TWIP钢。针对该合金钢凝固组织中易形成显微缩松的问题,在总热轧压下率相同的条件下,研究了道次平均压下率的变化对消除合金钢微孔缺陷和力学性能的影响。结果表明,随着道次平均压下率由35.96%提高至48.75%,合金内部微孔面密度显著降低,平均晶粒尺寸减小,合金的屈服强度、抗拉强度、强塑积大幅度提高。当道次平均压下率为48.75%时,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为536.70 MPa、1161.49 MPa、95.60%,强塑积高达111038.44 MPa.%,与当道次平均压下率为35.96%时相比,强塑积提高了47.70%,这一结果是目前TWIP钢综合力学性能数据的最高值。表明提高道次平均压下率消除缩松缺陷是提高该TWIP钢力学性能的关键。     

热轧工艺对超纯Cr17铁素体不锈钢成形性能的影响

对一种铌、钛双稳定化的超纯Cr17铁素体不锈钢分别进行常规热轧和低温热轧,再依次进行相同的退火、冷轧及最终再结晶退火处理。对比研究两种热轧工艺对组织、织构演变及成形性能的影响规律。结果表明,与常规热轧相比,低温热轧能显著细化热轧组织、弱化α纤维织构并强化γ纤维织构,最终使冷轧退火板的γ纤维再结晶织构明显增强、偏离{111}<121>组分的程度显著降低,使珋r值增大、△r值减小。低温热轧是改善超纯Cr17铁素体不锈钢成形性能的有效途径。     

HRB400级细晶高强钢筋电渣压力焊接头的组织及力学性能

细晶高强钢筋是通过细化晶粒获得高的强度和优良的综合力学性能,而焊接加热时,在接头区将发生完全相变,当焊接方法和钢筋规格不同时,焊接热输入也不同,所获得的组织形态亦明显不同,从而引起性能的变化.本试验针对HRB400级别的多个规格细晶钢筋,采用电渣压力焊的焊接方法,开展相关组织及力学性能试验研究,从试验结果可以看出,电渣压力焊适用于400MPa级细晶高强钢筋的焊接.     

42CrMo钢轧制工艺优化

针对某轧钢厂生产的Φ100 mm以下规格42Cr Mo钢热轧态硬度超标现象,研究了常规轧制工艺和控轧控冷工艺,分析了不同工艺参数对42Cr Mo钢金相组织与硬度的影响。通过优化工艺参数,将终轧温度控制在830~850℃,轧后保温罩冷却速率控制在0.1~0.2℃·s-1,出保温罩温度控制在400~500℃。结果表明:采用常规轧制工艺,42Cr Mo钢的硬度值普遍在290~330 HBW之间,金相组织主要为贝氏体;采用控轧控冷工艺,42Cr Mo钢的硬度值可控制在220~260 HBW之间,金相组织为铁素体与珠光体;通过优化在线轧制工艺参数,42Cr Mo钢热轧态硬度满足了标准要求,降低了生产成本,提高了钢材的市场竞争力。     

中厚钢板回温轧制温度场的数值模拟和试验

采用有限元模型,对中厚钢板回温轧制(TRRP,Temperature-Reverting Rolling Process)工艺时的温度场进行了数值模拟,分析水流密度对表层超细晶形成的影响,并在实验室对回温轧制获得的钢板性能进行了评价。结果表明,试验钢获得超细晶的临界冷却温度为580℃;给定回温温度时,随着水流密度增加,冷却时间降低,钢板表层冷却到临界温度以下的厚度增加;与传统TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)工艺相比,TRRP工艺下精轧时,钢板内部温度更高,意味着大压下量轧制更容易进行。在实验室进行的TRRP轧制试验,得到了表层超细晶钢,提高了力学性能。     

轧制工艺对超高强钢组织与力学性能的影响

通过组织观察及性能测试研究了轧制工艺对超高强钢组织与力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制后直接淬火和回火,组织中马氏体板条尺寸较大;再结晶区+未再结晶区轧制后直接淬火和回火后,组织细小、均匀,大角度晶界所占比例更高,马氏体板条束尺寸减小,钢的强韧性更好。     

Study on the flash butt welding of 400 MPa ultra-fine grain steel

A 400 MPa ultra-fine grain steel possesses high strength and toughness. Due to its fine grain size, the heat affect zone (HAZ) of the weld joint will soften during welding. The weldability of 400 MPa ultra-fine reinforced steel bar of flash butt welding is investigated by using the micro metallographical examination and macro-mechanical-property tests. The joint of flash butt welding has a superior mechanical property. The HAZ in the weld joint does not show apparent softening. There is only a localized softening spot inside the weld seam, which does not affect the property of the whole joint. Therefore, flash butt welding is appropriate for joining the 400 MPa ultra-fine grain reinforced steel bars. The resulting weld joint has excellent mechanical properties.     

热轧+淬火配分处理对Q235钢组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能试验机、数显显微硬度计,研究了一步法淬火配分(Q&P)工艺和热轧一步法淬火配分(HR-Q&P)工艺在不同配分温度下处理后Q235钢的组织和力学性能。结果表明:HR-Q&P工艺使试验钢晶粒明显细化,显微组织由马氏体、铁素体和贝氏体组成,在350 ℃配分下,屈服强度和抗拉强度都达到最大值,分别为449 MPa和560 MPa,伸长率与原样相比下降了8%,但仍然超过30%;硬相的马氏体和贝氏体的同时出现,导致断口出现二次裂纹;一步法Q&P工艺下,与未处理试验钢相比,抗拉强度提高约32%,屈服强度提高近1倍,伸长率保持在26%以上。