高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1396MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_U2为57J,HB硬度值402;试验钢经870～930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_U2≥80 J,HB硬度值375～395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57J提高到80J以上,提高40%～56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4h后空冷。     

NM400的生产浅析

利用淬火+低温回火热处理工艺生产低合金耐磨钢NM400,试验结果表明:试验钢抗拉强度为1287~1365 MPa,断裂延伸率为11.5%~13.6%,-20℃冲击功为27~45 J,宏观硬度为389~413 HB,均满足GB/T24186-2009的要求。     

国内某钢厂桥梁钢Q420qD的生产浅析

国内某厂的桥梁钢Q420qD采用新一代TMCP工艺生产。试验钢屈服强度460MPa～520MPa,抗拉强度570MPa～640MPa,延伸率22%～26%,在-20℃冲击功均230J～290J.符合GB/T 714-2015的标准,满足客户需求。     

正火和淬火温度对30CrMoA钢除砂器大型锻件-40℃冲击韧性的影响

30CrMoA钢(/%:0.30C、0.21Si、0.53Mn、0.003S、0.005P、0.98Cr、0.22Mo、0.06V)除砂器锻件为外径Φ405～493 mm内径Φ90～167 mm的管状工件,技术条件要求调质后-40℃横向冲击功≥20 J。经常用正火+调质工艺920℃正火(风冷)+880℃正火(风冷)+860℃淬火(空冷+水冷)+630～680℃回火(空冷)后横向Rm715～815 MPa,Rp0.2 545～665 MPa, A 19%～20%,Z 65%～68%,室温A_kc 36～101 J,-40℃ A_kv 11～21 J; 通过Thermo-calc软件计算得出该钢平衡相图及计算的Ac3温度确定优化调质工艺950℃正火(风冷)+820℃淬火(空冷+水冷)+660～670℃回火(空冷),其横向力学性能为R_m 685～700 MPa,Rp_0.2 500～525 MPa, A 21%～22%,Z 63%～66%,室温A_kv 65～114 J,-40℃ A_kv 23～28 J,均符合技术条件要求。     

400mm特厚低合金结构钢Q345E的研发

通过合理的钢种成分设计,模铸、钢锭加热和3 800mm轧机轧制及热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,研发了厚度400mm的特厚板Q345E。钢板的屈服强度控制在305～350MPa,平均为335MPa;抗拉强度控制在470～555MPa,平均达到530MPa;伸长率控制在23%～28%,平均达到26%;-40℃纵向冲击功控制在109～287J,平均达到了198J,实现了强度和韧性的良好匹配,并具有较高的内部质量。     

国内某钢厂建筑结构板Q345GJC的生产浅析

利用TMCP工艺生产出建筑用结构钢板Q345GJC钢板,得到的试验钢的屈服强度控制为385～430MPa,抗拉强度控制为545～585MPa,伸长率控制为26%-30%,0℃冲击功为253～295J。均满足GB/T19879-2015的要求。     

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。     

屈服强度650 MPa级高强高韧桥壳钢研制

桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一，实验室研制的650QK采用中碳系成分设计，且添加微量Nb、Ti、V合金元素，组织为细小均匀的铁素体、珠光体和贝氏体，晶粒度为12～13级，屈服强度在664～671 MPa,抗拉强度在762～794 MPa,延伸率为20.0%～21.5%,冷弯性能良好，低温冲击韧性良好，-60℃低温冲击韧性达到127 J,韧脆转变温度低于-60℃,疲劳极限强度为270 MPa,材料的综合机械性能良好，为工业化生产提供了材料的基础性能技术指标。     

抽油杆用40Mn2Nb钢的研制

改善抽油杆用钢的综合力学性能,提高抽油杆(端部)高温锻造成品率。经大批量的实验试制研究,取得了良好的效果。与其它抽油杆用钢相比,其强度性能基本相同。其塑性和韧性及高温锻造成品率有明显的提高。σ_b≥850MPa,σ_S≥760MPa,δ_5≥15%,φ≥55%,α_k(u)≥98J/cm~2,HB≥265。介质条件下疲劳值:光滑试样σ_(-4)=470MPa,N(周次)>10~7未断,仅就现已测定值,高于其它抽油杆钢疲劳极限值10～20MPa。综合力学性能不仅符合GB7229—87国家D级抽油杆标准,而且达到了美国API—11B规范中D级杆的国际先进水平。高温锻造成品率高达99%,比其它抽油杆用钢提高2%以上。     

高强度低合金耐磨钢NM400的强韧化机制

采用控轧控冷工艺生产的高强度低合金耐磨钢NM400,具有高强度、高硬度和较高的韧性,其屈服强度为1 170MPa,抗拉强度为1 369MPa,平均硬度为403HB,伸长率为23%,-20℃冲击功为47J。光学显微镜观察发现,NM400的组织为回火马氏体,淬透性良好;透射电镜下观察发现,钢中存在大量纳米尺寸级析出物,能谱分析表明,析出物为Ti,Nb的碳氮化物。分析结果表明,耐磨钢NM400的强化机制主要为位错强化、细晶强化和析出强化;细晶强化是韧性提高的主要原因。     

后处理对ZTi60合金材料组织及性能的影响

研究了ZTi60铸造钛合金材料在铸造状态和不同后处理状态下的性能和微观组织。实验结果表明:合金在铸造状态下,存在一定的铸造残余拉应力;经650℃退火处理后,合金的强度和塑性略有提高,硬度HB达到最高,为2 410～2 550 MPa;经热等静压处理后,强度降低,但综合性能有所提高,尤其是冲击吸收功达到最高,为85～94 J;经热等静压+650℃退火后,合金的组织粗化,冲击吸收功显著降低,仅为60～73 J。     

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_p 0.2771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_kv2 217～238J, -40℃ A_kv2 137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。     

飞机结构用TC11钛合金异型锻件的组织与性能

介绍了在工业化条件下,通过合理的工艺路线锻制TC11合金异型锻件.并进行了不同热处理制度下异型锻件的组织和性能试验研究.结果表明：采用950℃,2 h空冷＋530℃,8 h空冷热处理后的锻件的显微组织为均匀的α＋β组织,且有较好的综合室温力学性能,其室温性能为：σb：1050MPa～1100MPa,σ0.2：950MPa～1020MPa,δ5：15%～18%,ψ：32%～36%,αku：45.7 J/cm^2～51.7 J/cm^2,其它各项技术性能也符合协议标准要求,满足航空部门需求.     

舵杆用Q345D钢热处理工艺对组织和性能的影响

试验研究了Q345D级钢(%:0.18C、0.41Si、1.34Mn、0.05Nb、0.08V、0.024A1)Φ280 mm锻材淬-回火处理和正火处理后的组织和性能。结果表明,经890℃空冷200 s,水冷+570℃回火后的钢抗拉强度R_m≥630MPa,屈服强度R_e≥455 MPa, -20℃冲击功A_KV 28～40 J;910℃空冷正火后R_m≥575 MPa, Re≥390 MPa, -20℃ A_KV42～59 J,均满足舵杆产品对力学性能的要求;淬-回火工件距表面30 mm的组织为回火索氏体+粒状贝氏体,中心组织为珠光体+少量粒状贝氏体,正火处理后工件表面与心部均为珠光体+铁素体组织。     

镍含量对国产化高铁车轴钢组织和性能的影响

采用金相显微镜(Metallographic)和扫描电镜(SEM)等研究了0.20%、0.80%和1.20%Ni高铁车轴钢DZ1和DZ2性能和组织结构。结果表明,随着Ni含量由0.20%增至1.20%,钢的抗拉强度由710 MPa提高到759 MPa、屈服强度由535 MPa提高到608 MPa;钢的20℃和-40℃冲击韧性均得到提升,特别是-40℃横向冲击韧性从0.20%Ni的87 J提高到1.20%Ni的136 J,-40℃纵向冲击功从94 J提高到179 J;钢的韧脆转变温度由-30℃降低到-100℃;3种成分的高铁车轴钢均可得到贝氏体+回火马氏体组织,贝氏体量随着镍含量的提高而增加,并且镍含量提高后钢的组织更加细小、均匀。     

在超低温下使用的TC4 ELI钛合金锻棒的研制

在低温下,TC4 ELI钛合金只能在-196℃下使用。根据某工程的实际需要,开发超低温(-253℃)用TC4ELI钛合金锻棒。从控制氧含量和提高合金纯洁度入手,并在锻造工艺上采用最新"三三一"镦拔组合变形工艺来提升锻棒的组织均匀性,来提高强度和塑性。实验结果表明:高纯洁度是提高TC4 ELI钛合金在-253℃下塑性的基础;"三三一"镦拔变形工艺制得100 mm棒材的超低温力学性能较好,其Rm为1 480～1 510 MPa,Rp0.2为1 240～1 290MPa,A为12.67%～18.67%,Z为27.8%～33.3%,满足工程技术性能指标要求(J901-01-2009)。     

低合金结构钢Q345B 420 mm特厚板的研发

阐述了南阳汉冶特钢通过合理的成分设计、模铸浇注、钢锭加热、3800轧机轧制及热处理,成功地在转炉-LF+VD精炼-模铸浇注-加热-轧制-正火热处理生产线开发出了420 mm特厚保性能、保探伤低合金结构钢Q345B钢板。热处理后钢板性能检测,屈服强度在305～350 MPa,抗拉强度在500～555 MPa,伸长率在23%～28%,20℃纵向冲击功在109～287J,性能指标均达到了250 mm厚Q345B标准要求。     

湘钢低碳贝氏体钢XDB685的研制

采用TMCP(Thermomechanical controlled Process)-RPC(Relaxed Process Control)-T(Tempering)工艺研制了低碳贝氏体钢XDB685[%:≤0.09C、1.20～1.60Mn、0.015～0.055Nb、0.008～0.030Ti、0.2～0.6(Cr+Ni+ Mo+B)]。检验结果表明,40～60 mm钢板的屈服强度≥600 MPa,抗拉强度≥700 MPa,-40℃冲击功约为200 J,并具有良好的焊接性能。     

冷轧规圆对21—4N圆钢精度及机械性能的影响

冷轧规圆是提高21-4N圆钢精度的新方法。通过冷轧规圆的圆钢,断面椭圆度可达到冷拔精度,且机械性能σ_b=950～960MPa、HB=231～234、δ=12～17％,适于研磨及矫直处理。     

ARE轧管机组轧制N80-1钢管的控轧工艺开发

采用成分满足API 5CT要求的Φ178 mm规格管坯,对管坯加热和定径成型工序进行过程控制,在ARE轧管机组上通过控制轧制代替正火工艺开发生产了N80-1钢管产品。检测表明,产品组织为均匀细小的铁素体和珠光体,晶粒度8级以上;抗拉强度781~819 MPa,屈服强度615~660 MPa,伸长率26%~29%;壁厚方向的硬度极差24.5 HV,周向18 HB,纵向23 HB,计算过程能力指数为1.638;钢管整体性能均匀,过程能力充足。