轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

以Q345钢为原料,采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55 mm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321 MPa,Z向抗拉强度达到520 MPa,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。     

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。     

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。     

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。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

真空热轧法制备不锈钢复合板组织和力学性能

 为了研究轧制温度对复合板界面结合强度的影响,采用真空热轧法制备了不锈钢复合板,利用OM、EPMA观察分析了不锈钢复合板界面组织和合金元素扩散。结果表明,碳钢中碳、铁元素向不锈钢扩散,不锈钢中铬、镍等元素向碳钢扩散,界面处出现Si-Mn-O三元化合物,合金元素扩散随轧制温度的升高而趋于严重。远离界面碳钢的组织为铁素体和珠光体组织,靠近界面碳钢的组织为铁素体组织。碳钢至界面处硬度先减小后升高,界面至不锈钢内部硬度先升高后下降,距界面约40 μm碳钢侧的维氏硬度值最低约为121.8HV,距界面约20 μm不锈钢侧的维氏硬度值最高约为245.5HV。从1 100到1 300 ℃,剪切强度随轧制温度的升高而升高,1 300 ℃轧制获得的界面剪切强度为463 MPa,远远超过基体的剪切强度。     

不锈钢/碳钢耐蚀海水带肋钢筋轧制复合工艺

摘要：海洋工程用带肋钢筋要求有耐氯离子腐蚀能力，但选用双相不锈钢生产成本过高，不锈钢 碳钢轧制复合钢筋则可兼顾耐蚀性和低成本。覆层采用2205不锈钢，基材为低合金钢20MnSi，用有限元方法模拟钢筋的热轧复合过程，分析轧制过程尤其是成品孔中轧件的变形规律。有限元仿真发现，矩形组合坯料无孔型轧制时，其角部复合困难，而成品孔轧制时，钢筋横肋根部的应变最大，覆层在此位置减薄显著，应选择合适的复合坯覆层厚度。在实验室采用焊接、真空处理和热轧方法制备了直径为16mm的复合钢筋，屈服强度为485MPa，抗拉强度为701MPa，断后伸长率约为37.1%，复合界面剪切强度为317.5MPa。复合钢筋呈良好的冶金结合，Fe和Cr的扩散层厚度约为40μm。该工艺生产的复合带肋钢筋成本较不锈钢降低50%以上。     

推/张力轧制不锈钢/碳钢复合钢筋的有限元模拟与实验研究

为了研究推/张力(0～15 MPa)对不锈钢(Cr18Ni8,2 mm壁厚管)/碳钢(0.06%～0.12%C,Φ16 mm,圆棒)复合钢筋轧制过程的影响,应用有限元软件Msc.Marc建立了复合钢筋轧制过程的有限元模型。通过模拟考察了推/张力对不锈钢/碳钢复合钢筋的宽展变形,结合面的接触应力和不锈钢圆周壁厚的影响,重点通过实验考察了推力轧制对两金属结合强度的影响。结果表明,施加张力后轧件宽展量减小,而施加推力后其值增加;不锈钢壳与碳钢芯间的接触应力随推力的增加、张力的降低而增大。推力轧制有利于两金属的复合,可以提高复合不锈钢和碳钢芯的结合强度。     

采用铁钴镍合金夹层的316L/EH40复合板界面特征

 为了提高带夹层不锈钢复合板层间真空度,提出采用熔融态金属制备夹层的方法。基于真空吸铸成型原理,选取等原子比配比的铁、钴、镍合金作为夹层材料,加热至熔融状态,在真空压力差作用下向复合坯料充型夹层。采用数值模拟方法确定充型工艺参数,对充型样件进行热轧成形试验,通过光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器表征分析了复合板的界面形貌特征。结果表明,夹层填充完整且充型率达到100%,拉伸强度和拉剪强度分别为490和319 MPa,铁钴镍合金与不锈钢和碳钢结合界面平直,复合状态良好且洁净无氧化物,热轧后夹层厚度大于碳和铬元素的扩散距离,能够避免铬的碳化物生成。     

真空制坯热轧钛/钢复合板工艺及性能

钛/钢复合板的需求量日益增多，真空制坯热轧复合法（VRC）是制备高性能钛/钢复合板的有效工艺。介绍了钛/钢复合板制备工艺的国内外现状和工艺特点。依托863重点项目“钛/钢复合板研究与生产技术开发”和十三五重大课题“容器板轧制复合原理与关键技术”，利用真空制坯热轧复合法（VRC）在实验室和钢厂进行了一系列钛/钢复合板的轧制试验，对复合板的界面组织与力学性能进行了分析。实验室制备的钛/钢复合板，界面生成了明显的TiC层，未发现氧化物等杂质，断口有大量韧窝生成，复合界面平均拉剪强度达到了230MPa。钢厂试生产的钛/钢复合板，宽幅达到3500mm，界面生成连续的β- Ti层，拉剪断口未检测到氧化物，拉伸、冲击、弯曲等力学性能均满足国家标准，剪切强度均在196MPa以上，已达国内领先水平。     

非对称不锈钢/碳钢复合板可逆冷轧过程的数值模拟

应用ANSYS有限元软件分析了热轧复合的不锈钢／碳钢复合板在冷轧过程中的变形特性以及界面上的应力、应变分布，确定了界面结合强度和成卷可逆带张力冷轧时的最大道次压下量。用3D-FEM模拟了接触表面上的应力，计算出了总轧制压力，并与实验值进行了对比。对比结果表明模拟值与实验值吻合较好。     

铜／钢双金属板异步轧制复合机理研究

研究了铜／钢双金属板异步轧制复合工艺对轧后界面形貌的影响,用电子探针分析了铜／钢复合板界面结合区成分的变化。轧制变形程度和退火温度是控制界面形貌的主要因素,异步轧制复合有不同于室温固相复合的结合机制。     

700 MPa级热轧双相钢的组织和性能

 采用热模拟并借助光学显微镜、SEM技术研究了双相钢的相变规律及不同工艺参数下的组织演变规律。根据热模拟结果在实验室试制出700 MPa级热轧双相钢,优化了轧制和冷却工艺参数。实验结果表明：热轧双相钢组织为多边形铁素体+马氏体岛,抗拉强度730 MPa,屈强比062,伸长率236%,达到了DP700级双相钢的性能要求,并讨论了热轧卷取温度对双相钢最终力学性能的影响。