轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

摘要：以Q345钢为原料，采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55mm的厚板，利用OM和SEM观察界面微观组织，结果表明，基体和复合界面组织均为珠光体+铁素体，再结晶细化晶粒效果显著。随累计压下率的增加，界面缺陷减少，界面结合强度提高，当累计压下率达到66.0%时，界面剪切强度达到321MPa，Z向抗拉强度达到520MPa，断后伸长率最高达到39.5%，满足GB/T 1591—2008《低合金高强度钢》的要求。但复合界面经强酸深度腐蚀后，即使经多道次轧制变形，其仍然存在被强酸腐蚀的痕迹；同时，冲击试验结果表明，复合界面的冲击功低于母材的冲击功。     

热轧钛/钢复合板显微组织和性能

为了研究轧制温度和压下率对钛/钢复合板复合强度的影响,采用真空热轧法制备了TA2/Q235B复合板,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪对复合板界面组织特征进行了观察。结果表明,在轧制温度为850~1 050℃时,随着温度的升高,靠近复合界面碳钢侧的铁素体区厚度增加,同时,复合界面上生成的化合物增多,使复合面的剪切强度降低。大压下率更有利于提高复合强度,在轧制温度为850和950℃、压下率为58%和轧制温度为1 050℃、压下率为70%时,复合面剪切强度均达到了国家标准中0类钛/钢复合板标准。     

复合轧制SM45钢板的组织性能

 连铸坯直接轧制生产特厚钢板时,由于压缩比的限制,很难生产出厚度超过100 mm的高质量钢板。采用复合轧制工艺可生产出厚度为260 mm的SM45复合钢板。对钢板进行探伤、冷弯、拉伸、冲击及硬度等试验检验其结合度和力学性能。结果表明,复合轧制生产的SM45钢板结合度良好,未发现明显的缺陷存在。钢板复合界面与基体的强度均在600 MPa以上;[Z]向试样的强度也达到600 MPa以上,断面收缩率在30%以上;冲击功在37 J以上。钢板不同位置处的基本组织都为铁素体与珠光体,但晶粒尺寸不同。复合界面处的组织为一条铁素体为主的带状组织,该组织的产生是由先共析铁素体导致的。     

NM450D耐磨钢-Q235B碳钢复合板的轧制和热处理工艺对组织、性能的影响

10 mm NM450D低合金耐磨钢板(/%:0.22C,0.70Cr,1.50Mn,0.30Si,0.012Ti,0.030Nb)和10 mm Q235B碳钢板(/%:0.19C,0.25Mn,0.04Si)经表面处理和四角焊接成20 mm复合板,在180 mm二辊实验轧机上经1 150℃,60%压下率和930℃,30%压下率两次轧制成5.6 mm复合板,再经800~1 000℃淬火,250℃回火处理。结果表明,经900℃淬火+250℃回火的低合金耐磨钢-碳钢复合板的5.6 mm复合界面接触良好,Q235B钢组织为板条马氏体+铁素体和少部贝氏体和珠光体,NM450D钢组织为回火马氏体,其HV值为500,复合钢板抗剪强度为367 MPa,均达到标准要求。     

X120管线钢的试制及其相变规律

在实验室试制了X120管线钢,并绘制了X120管线钢的连续冷却转变曲线。结果表明:热轧态时试验钢的屈服强度平均值为905 MPa,抗拉强度平均值为980 MPa,伸长率平均值为17%,屈强比为0.92,-20℃的冲击功平均值为90J。经600℃回火2h后,试验钢的屈服强度平均值达到了950 MPa,抗拉强度平均值达到了1 000 MPa,伸长率平均值为18%,屈强比为0.95,-20℃的冲击功平均值为95J。经过压缩后,冷却速度为5℃/s时试验钢的组织即全部为板条贝氏体组织,而该组织为X120级管线钢中的理想组织。     

500 MPa级V-N 微合金化热冲压桥壳用钢的开发

采用OM、SEM和TEM对500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的组织与性能进行了研究。结果表明,其屈服强度、抗拉强度分别达到了373和544 MPa,断后伸长率达到25.5%,低温冲击性能优异,在-60 ℃时的冲击功达到了145 J。其显微组织主要为铁素体和少量珠光体的混合组织,其中,铁素体基体上存在大量球形析出物,该析出物在规格上分为尺寸为30～50 nm且能谱分析显示主要为VCN的大颗粒第二相和尺寸在20 nm以下且能谱分析显示主要为VC的小颗粒第二相。热冲压后,500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的屈服强度和抗拉强度分别达到305和450 MPa,屈服强度和抗拉强度的下降率分别控制在18.2%和17.3%。     

平整压下率对TS290组织性能的影响

 为了研究平整压下率对TS290组织性能的影响,为品种开发制定合理的工艺参数提供参考,采用激光共聚焦显微镜检测了样品显微组织,采用TEM观察了样品位错形态及其分布,采用拉伸试验机检测了样品力学性能。结果表明,随着平整压下率从0增大到3.0%,TS290屈服强度先减小后增大,抗拉强度先缓慢增加后趋于平稳。加大平整压下率对组织细化作用有限,但可以显著增大基体位错密度,进而提高材料屈服强度。平整压下率控制在2.0%左右时,试验钢屈服强度为290 MPa,抗拉强度为400 MPa,洛氏硬度为59.0,性能达到TS290质量设计要求。     

纯铁中间层对热轧钛/钢复合板性能的影响

针对钛和碳钢热轧复合时,复合界面容易形成脆性化合物的问题,通过添加工业纯铁为中间层材料,将坯料在850℃下加热2 h后进行热轧复合,通过光学显微镜、扫描电子显微镜观察以及拉伸、弯曲和拉剪试验,研究纯铁中间层对复合板界面微观形貌和力学性能的影响。结果表明,在压下率较小时,加入纯铁中间层有利于提高钛/钢复合板的复合强度;在压下率较大时,加入纯铁中间层和不加入纯铁中间层均能达到较高的复合强度;加入纯铁中间层可以有效改善钛/钢复合板弯曲性能和拉伸性能。     

薄带连铸耐大气腐蚀钢的工业化实践

对耐大气腐蚀钢进行了薄带连铸工业化实践。通过成分调整和工艺设计,在NBS产线上成功生产出合格的耐大气腐蚀钢产品。薄带连铸耐大气腐蚀钢工业化实践表明,产品室温组织表层为PF+P,中心为AF;经单机架在线热轧压下率达到26%后,产品带厚公差控制在±25μm以内的比例可达99.6%;产品板形凸度可以控制到︱C40︱50μm,楔形可以控制到︱W40︱30μm。产品力学性能优,屈服强度范围为(430±50)MPa,抗拉强度范围为(550±50)MPa,断裂延伸率范围为(27±5)%;耐腐蚀性能与目前商用耐大气腐蚀钢相当,相对腐蚀率达到43%。产品经用户使用证明,薄带连铸耐大气腐蚀钢可以满足集装箱板严格的质量和使用要求。     

轧制压下率对大厚度同材质复合板复合层影响的研究

舞钢通过真空焊接制坯+复合轧制技术,生产150 mm以上厚度、20 t以上单重复合钢板。在轧制过程中,发现单道次轧制压下率对复合板的复合层界面结合能力有显著影响。当单道次轧制压下率8%时,复合层结合能力弱,存在中线现象,按照ASTM A435/A435M标准探伤不合格;当有2个以上单道次轧制压下率在8%~15%时,复合层组织上存在较少的氧化物质点,结合层剪切强度在240 MPa附近;当有2个以上单道次轧制压下率15%时,复合层结合能力强,结合层剪切强度在350 MPa以上。     

不锈钢复合板界面组织形貌

界面微观组织形貌严重影响不锈钢复合板的界面结合强度及其抗蚀性能,为此,采用氩气保护轧制复合法制备了SUS304不锈钢/普碳钢复合板,对复合板界面区显微组织、元素扩散以及嵌合现象进行了观察分析。结果表明,不锈钢/普碳钢两种金属在界面区域发生了不同程度的相互嵌合,随着轧制道次增加,嵌合程度加深,界面孔洞减少,界面结合强度提高。在界面附近,碳元素穿越界面向不锈钢侧发生扩散,碳化物相主要分布在晶界上,XRD及TEM检测结果表明,富铬碳化物相为M23C6型碳化物。不锈钢复合板剪切强度随压下率增加而增大,经过总压下率为74.5%的轧制后,剪切强度达到361 MPa。     

高强度高耐蚀性热轧卷板组织和性能研究

依据铁路车厢用高强度高耐蚀性热轧卷板的技术要求,包钢进行了自主研制开发。采用低碳+铜铬镍合金体系,通过合适的控轧控冷工艺,试验钢各项力学性能和耐腐蚀性能均满足技术要求。试制结果表明,试验钢屈服强度为550～580 MPa,抗拉强度为645～690 MPa,断后延伸率为20.0%～22.0%,-40℃低温冲击吸收功为202～255 J。试验钢室温显微组织为铁素体+珠光体+贝氏体,具有优良的强韧性匹配。试验钢的平均腐蚀速率为2.813 5 mm/a, Q235B的平均腐蚀速率为36.060 5 mm/a,试验钢相对Q235B的腐蚀速率为7.8%。     

回火温度对低合金超高强度工程机械用钢组织性能及析出相的影响

设计了一种低合金超高强度工程机械用钢,研究了回火温度对钢组织性能及析出相的影响。结果表明:试验钢经250℃回火后,抗拉强度(R_m)为1913 MPa、屈服强度(R_(p0.2))为1602 MPa、伸长率(A)为13%、断面收缩率(Z)为50%和室温冲击功(A_(kv2))为28 J,随着回火温度的升高,在350℃和500℃回火后,强度和韧性都降低,在620℃回火后钢中弥散析出大量的合金渗碳体,成分为Fe、Cr碳化物,试验钢的强度虽然降低了,但钢的室温冲击功显著上升达到68 J,伸长率为13%。试验钢在不同温度回火后的析出形貌呈椭球形、球形、花瓣形和长条形等多种形态。     

1580mm热轧线Q345qE桥梁钢的试制开发

介绍了唐山不锈钢耐低温冲击桥梁钢Q345qE的开发过程。通过设计Nb-Ti复合强化成分体系,采用LF+RH双精炼、控轧控冷关键控制技术,成功开发出耐-40℃冲击桥梁钢。结果表明:8.0 mm热卷成品组织为F+P+B,强度满足标准要求,波动控制在±30 MPa,平均伸长率30%,-40℃平均冲击功270 J。     

Mo对TMCP工艺轧制EH460高强度船体钢组织和性能的影响

试验用EH460钢(/%:0.06~0.08C,0.20~0.33Si,1.51~1.52Mn,0.003~0.013P,0.002S,0~0.18Mo,0.34~0.36Ni,0.04~0.05Nb,0.05~0.06V,0.013~0.015Ti,0.006~0.026Als)300 mm铸坯由Φ550 mm轧机轧制成60 mm钢板,终轧温度798~817℃,冷却速率5~20℃/s。研究了不含Mo和含0.18%Mo对该钢组织和力学性能的影响。实验结果表明,当冷却速率为15℃时,不含Mo钢抗拉强度645~655 MPa,-40℃冲击功168~200 J,含0.18%Mo钢抗拉强度677~679 MPa,-40℃冲击功48~64 J;对于高强度船板钢EH460,采用含Mo钢,可以提高钢板强度,达到船级社对其强度要求(屈服强度≥460 MPa,抗拉强度570~720 MPa,-40℃冲击功≥46 J),但含较高Mo钢的冲击功降低较多,因此,在实际生产中,高强度船板钢EH460中的Mo含量,宜≤0.15%。     

S355系列钢冲击韧性不合格原因分析

针对S355系列钢伸长率低、低温冲击功不合格的问题,对韧性不合格的S355J2钢取样,进行拉伸试验、低温冲击试验,并对其金相组织及冲击断口形貌进行观察。结果表明:组织中存在中间偏析及魏氏体铁素体组织是造成韧性不合格的主要原因。通过对热轧控轧控冷工艺进行调整,增加道次压下率、降低精轧出口温度及冷却速率等措施,使产品韧性得到较大的提高,伸长率提升5%以上,冲击功提升5倍,达到130J以上,很好地解决了S355系列钢韧性不稳定的问题。     

回火温度对贝氏体/马氏体复相海洋用钢的组织和性能影响

利用扫描电镜、透射电镜等实验方法,研究不同回火温度下试验钢的组织性能变化情况.结果表明:经控轧控冷获得了贝氏体/马氏体复相海洋用钢,其中贝氏体体积分数约占30%;随着回火温度的升高,试验钢的屈服强度先上升后又略有下降,在600℃达到最大值,为983 MPa,抗拉强度明显下降,延伸率先降低后升高,在600℃回火温度达到最大值为19.6%,之后又开始降低,冲击功在400℃和600℃出现明显回火脆性;在550℃回火温度试验钢取得最佳力学性能,其中抗拉强度和屈服强度分别为1050MPa和981 MPa,延伸率为16.6%,-40℃低温冲击功为19.9 J.分析认为,回火过程中马氏体板条断裂消失,贝氏体相互合并形成准多边形铁素体,析出物逐渐回溶和重新析出,造成力学性能的变化差异.     

复合轧制工艺对Al/Mg复合板冶金结合层组织和性能的影响

采用AZ31镁合金和纯铝进行高温复合轧制制备镁-铝复合板,使其兼具铝的表面耐蚀性和镁合金的高比强度特性.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能拉伸机等设备,研究了不同热轧温度及退火工艺参数对铝-镁复合界面的显微组织和结合强度的影响.结果表明:300℃轧制,镁-铝复合板出现严重边裂;450℃轧制,边裂消失;在轧制温度为400℃、压下率为50%、300℃退火2 h的条件下得到的复合板界面结合强度最大,为7.5 MPa.     

制备工艺对高氮轴承钢强韧性的影响

采用的高氮马氏体不锈轴承钢经非真空感应熔炼+电渣重熔双联工艺冶炼后,分别采用锻造成型、均匀化锻造和电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造3种工艺进行处理。对3种工艺下的碳化物和强韧性能进行了研究。结果表明,经锻造成型处理后,试验钢的抗拉强度达到2 056 MPa,屈服强度(Rp0.2)达到1 734 MPa,但冲击功仅有2J;经均匀化锻造后强度有所降低,但冲击功较前者提高了100%;经电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造后钢的强度较锻造成型时没有明显的变化,硬度由57.8 HRC升高至58.5 HRC,冲击功提高了200%。经过对夹杂物、原奥氏体晶粒和碳化物等组织进行分析后发现,这主要是由电渣重熔连续定向凝固提高了钢的纯净度和均匀化锻造使碳化物的分布更加弥散所致。     

正火预热处理对42CrMo曲轴钢调质后的组织与性能影响

利用金相显微观察及力学性能分析,研究调质处理、正火+调质热处理对42CrMo曲轴钢组织与性能的影响。结果表明,经过860℃淬火+580℃回火处理后,曲轴钢基体组织为回火索氏体,但轴颈心部区域白色铁素体数量较多且晶粒粗大、分布不均。其力学性能为抗拉强度997～1211 MPa,屈服强度990～1204 MPa,伸长率11%～13%,断面收缩率40%～48%,冲击功72～90 J。而在调质热处理前增加一次(880℃空冷)正火预处理后,42CrMo曲轴钢的显微组织更趋均匀化,其力学性能为抗拉强度1100～1220 MPa,屈服强度1107～1188 MPa,伸长率13%～15%,断面收缩率50%～56%,冲击功83-91 J。因此,880℃空冷正火预处理+860℃淬火与580℃高温回火是42CrMo曲轴钢优化的热处理工艺。