ML20MnTiB冷镦钢开裂原因分析

ML20MnTiB冷镦钢丝在镦制内六角螺栓时发生了开裂现象。用光学显微镜、扫描电子显微镜和洛氏硬度计对ML20MnTiB高强度螺栓开裂的显微组织、硬度和合金元素分布状态进行分析。结果表明,导致ML20MnTiB盘条镦制螺栓开裂的原因是盘条组织异常和表面缺陷。     

冷镦钢热轧盘条的生产特点

我公司在宝钢的支持和有关单位的配合下,对在高速线材轧机上轧制各种性能的冷镦钢盘条进行了一系列探索,初步掌握了轧制冷镦钢的工艺特点。1990年共生产冷镦钢3096.012t,1991年1～9月共生产7289.236t;品种有SWRCH15A、SWRCH18A、SWRCH22A。SWRCH35K,SCM435(ML35CrMo),ML15MnVB,ML25MnTiB等,规格有φ5.5、     

10. 9级高强度螺栓ML20MnTiB热轧盘条的开发

通过控制钢中Ti、B的有效成分以保证钢的淬透性,以及采用合理的控轧控冷工艺以确保钢的高塑性和表面低硬度性能,山西新泰钢铁公司成功开发了高强度冷镦用钢ML20MnTiB的Φ20mm热轧盘条,其直接冷镦的冷镦合格率达到了98%以上,制成高强度六角螺栓后也完全满足10. 9级高强度螺栓的技术要求。     

方坯表面裂纹在线材轧制过程中的演变规律研究

通过在ML20MnTiB钢方坯表面预置人工裂纹的方法,研究了裂纹在线材热轧过程的演变规律。结果表明,方坯表面预置纵裂纹经多道次轧制变形后的微观特征表现为:裂纹处有较明显的脱碳层和较厚的氧化铁皮残留,且裂纹与轧后盘条表面接近垂直;裂纹深度随着轧制变形量的增大而减小,且裂纹深度与横截面积成正比例减小。方坯表面预置角部横裂纹经多道次轧制后演变成了较短的纵向裂纹,裂纹横截面形貌呈小角度折叠状,脱碳特征明显。不同直径的线材对方坯表面裂纹深度的要求不同,轧制盘条规格越大,对铸坯表面裂纹要求越严格。     

稀土Ce和C原子对20CrMnTi钢渗氮层的影响

通过在离子渗氮炉的阴极盘上放置少量的稀土Ce和椰壳活性炭C,采用循环变温工艺对调质后的20Cr Mn Ti钢进行离子渗氮。设计了几种渗氮工艺作为对比,经过试验和检测发现:同时加入稀土Ce和活性炭的离子渗氮工艺处理后的试样渗氮层厚度和表层硬度明显高于单独加稀土Ce或活性炭的工艺;稀土Ce能够同时促进C和N原子在20Cr Mn Ti钢中的扩散速度;C原子的加入有助于20Cr Mn Ti钢中ε相的增多,而稀土Ce的加入却阻碍了ε相的增多;     

典型碳钢高压锅炉管带状组织成因及其对持久强度的影响

简述碳钢带状组织的形成机理,分析不同炼钢工艺对热轧SA210Gr.C、20G碳钢高压锅炉管带状组织的影响,研究轧制过程中带状组织的变化情况,以及带状组织对钢管持久强度的影响。分析认为:采用小规格管坯轧制及模铸锻造工艺,降低Mn含量,能够在一定程度上减轻轧制后钢管的带状组织;在轧制过程中,即使终轧温度在1 000℃以上,带状组织依然明显;带状组织对持久强度略有影响,但即使存在较严重带状组织的钢管,其持久强度依然能够满足相关标准要求,且有较大富余量。     

热轧无缝钢管淬火裂纹的识别与预防

简述了热轧无缝钢管淬火裂纹的形貌及特点,介绍了淬火裂纹与轧制裂纹的区别与识别方法,分析了具体的轧制裂纹和淬火裂纹案例,包括混合型裂纹的识别;从材料的C含量和Mn含量控制、加热温度控制和冷却速度控制等方面给出了钢管淬火裂纹的预防控制方法。分析认为:水淬钢种应严格控制C和Mn的质量分数,当w(C)+w(Mn)/3≥0.9%时,采用水淬工艺存在开裂风险,宜采用油淬工艺;对于高C、高Mn钢种,降低淬火温度和冷却速度,有利于防止热轧无缝钢管淬火裂纹的产生。     

Ce在FeCrAl耐热合金和16Mn等钢中的显微分布

测定了铸态16Mn,25MnTiB,Cr24NiTSi2N以及FeCrAl中的稀上合金化量。涂敷法自射线照相结果表明,在16Mn与25MnTiB中,分布于珠光体中的Ce比分布于铁素体中的Ce多。在FeCrAl耐热合金与Cr24NiTSi2N耐热钢中,当稀土含量高时,则稀土元素在晶界有明显的富集;在FeCrAl的不同晶粒内稀土的含量不同,具有微观的不均匀性。     

MICRODISTRIBUTION OF Ce IN CERTAIN STEELS AND Fe-Cr-Al ALLOY

测定了铸态16Mn,25MnTiB,Cr24NiTSi2N以及FeCrAl中的稀上合金化量。涂敷法自射线照相结果表明,在16Mn与25MnTiB中,分布于珠光体中的Ce比分布于铁素体中的Ce多。在FeCrAl耐热合金与Cr24NiTSi2N耐热钢中,当稀土含量高时,则稀土元素在晶界有明显的富集;在FeCrAl的不同晶粒内稀土的含量不同,具有微观的不均匀性。     

Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合原因分析及优化措施

针对60~80 mm厚Q460GJCZ35钢板控轧后Z向性能不合的问题,采用金相检验、扫描电镜等检测手段,对钢板的组织、厚拉断口的形貌、夹杂物进行了检测分析。结果表明:Q460GJCZ35特厚板Z向性能不合是由于钢板心部存在贝氏体带状组织,以及厚拉断口存在MnS夹杂、(Nb、Ti)C夹杂而导致。为此,对Q460GJCZ35特厚板化学成分进行了优化,采用了降低C、Mn含量来减轻偏析,提高V、Ti含量及添加Cr元素来保证钢板强度的成分设计;炼钢及连铸工艺通过提高钢水的洁净度、加入钙线、降低拉速、增大二冷水量等措施,减少了钢坯的心部偏析及夹杂物;钢坯加热采用“低温长时间保温”工艺,控轧控冷工艺通过增大粗轧道次压下量、采用差温轧制工艺,提高精轧累计压下率、提高精轧温度、提高开冷温度、增大冷速等措施,保证了钢板的强度及Z向性能。     

Nb、V微合金化9.8级高强韧非调质冷镦钢盘条的研发

针对高强韧9.8级非调质冷镦钢盘条用于生产变形量较大汽车紧固件产品及降低模具损耗的需求,在原MFT8非调质冷镦钢盘条化学成分设计的基础上,采用Nb、V复合微合金化,同时对C、Si、Mn等元素含量进行微调,并通过控制w(V)/w(N),保证盘条的强韧性;通过控制w(Al)/w(N),保证盘条冷加工塑性变形后的应变时效性能;再结合线材冷拔加工所产生的鲍辛格效应,保证最终产品的强度和塑韧性。采用低温轧制+控轧控冷工艺,充分发挥弥散细小碳氮化物的析出强化和沉淀强化作用,在提高盘条强度的同时塑韧性不降低,获得了具有优异冷加工性能的高强韧非调质冷镦钢盘条。热轧盘条无需经过球化退火+调质处理即可直接拉拔冷镦成形,可用于制作长杆法兰螺栓等变形量较大的9.8级高强紧固件。     

工业纯Ti高线盘条的开发

Ti及Ti合金线材应用广泛，但在热加工过程中容易产生多种缺陷，工业连续化生产困难。以工业纯Ti自身特性、热加工图、碳钢盘条生产经验等为重要依据，设计了工业纯Ti盘条孔型系统，制定了加热、轧制、冷却等工艺参数，并在某高线产线上进行了试制。结果表明，纯Ti盘条组织性能及硬度均满足标准的要求，高速线材轧钢设备生产工业纯Ti高线盘条是可行的。     

10B21冷镦钢连铸工艺优化研究

针对华菱湘钢生产的10B21冷镦钢,通过调整合金成分和优化连铸生产工艺,获得了良好的连铸坯表面质量,以及满足冷镦力学性能要求的盘条.研究表明,连铸坯的表面质量和材料的高温脆性密切相关,通过降低拉坯速度、减少二冷配水比水量,以及降低Al含量,Mn/ S比.添加Ti元素,可以提高材料的高温塑性,明显改善10B21连铸坯表面质量,提高冷墩合格率.     

免退火冷镦钢10B21热轧盘条的研制

冷镦用盘条加工紧固件时,通常在拉拔前会对其进行球化退火或软化退火以降低强度及提高塑性,改善其冷加工性能。但退火工序耗能、耗时,不但增加成本还污染环境。为此,研制开发了具有优异冷加工性能的免退火冷镦钢10B21盘条。对10B21盘条化学成分进行了优化设计,在保证淬透性的前提下适当提高B含量,降低C、Mn含量,并控制w(Ti)/w(N)=4.0~4.5以保证有效B的收得率。采用控轧控冷工艺,在缓冷相变过程中在α/γ的界面产生适量的B相M₃(C,B)+M₂₃(C,B)₆,加速C的沉积,形成利于冷镦性能的最佳组织。由于C、Mn元素的减少,可显著降低钢的硬度,最终得到具有优异冷加工性能的高塑性盘条。经试验,热轧盘条无需退火即可直接拉拔冷镦成形,用于制作法兰螺栓等变形量较大的8.8级高强紧固件。     

ML08Al线材混晶组织原因分析与改进措施

针对柳钢高线生产的φ6.5 mm ML08Al低碳冷镦钢盘条近表面出现混晶组织的问题，分析了加热工艺、变形工艺及吐丝温度对产生混晶组织的影响，并对相应的温度制度进行了优化。一加热段迅速将钢坯加热至880～920 ℃，二加热段控制在1 080～1 120℃，均热段控制在1 050～1 090 ℃，各段温度控制精度±12 ℃，加热时间不小于95 min，有利于奥氏体晶粒均匀化，大幅度降低钢坯表面与芯部、头部与尾部温差；结合水箱冷却能力及轧机设备能力，预精轧结束后对轧件快速冷却，将入精轧温度由970 ℃降至860 ℃，将轧件冷却至奥氏体未再结晶区轧制，同时利用精轧机组机架间水冷系统，控制终轧温度为990～1 020 ℃，以避免轧件变形过程温度过高导致奥氏体晶粒异常长大；吐丝温度由原先的950 ℃降至830 ℃。采用优化工艺后，获得了晶粒尺寸均匀的F+P组织，改善了ML08Al盘条冷镦性能。     

ML08Al线材混晶组织原因分析与改进措施

针对柳钢高线生产的φ6.5 mm ML08Al低碳冷镦钢盘条近表面出现混晶组织的问题，分析了加热工艺、变形工艺及吐丝温度对产生混晶组织的影响，并对相应的温度制度进行了优化。一加热段迅速将钢坯加热至880～920 ℃，二加热段控制在1 080～1 120℃，均热段控制在1 050～1 090 ℃，各段温度控制精度±12 ℃，加热时间不小于95 min，有利于奥氏体晶粒均匀化，大幅度降低钢坯表面与芯部、头部与尾部温差；结合水箱冷却能力及轧机设备能力，预精轧结束后对轧件快速冷却，将入精轧温度由970 ℃降至860 ℃，将轧件冷却至奥氏体未再结晶区轧制，同时利用精轧机组机架间水冷系统，控制终轧温度为990～1 020 ℃，以避免轧件变形过程温度过高导致奥氏体晶粒异常长大；吐丝温度由原先的950 ℃降至830 ℃。采用优化工艺后，获得了晶粒尺寸均匀的F+P组织，改善了ML08Al盘条冷镦性能。     

湘钢中碳冷镦钢盘条冷镦开裂研究

针对湖南湘潭钢铁有限公司终端客户反映部分SWRCH 35K、45K中碳钢盘条球化退火后，镦打螺杆时出现裂纹比例上升的问题，对盘条进行了取样、显微组织检验分析，发现显微组织局部有偏析和魏氏组织，部分珠光体呈片状。通过下调精轧、终轧、吐丝温度，下调斯太尔摩辊道速度，消除了片状珠光体和魏氏组织，细化了晶粒，提升了材料冷镦性能。     

SWRCH18A冷镦钢镦制螺钉开裂原因分析

使用SWRCH18A冷镦钢盘条镦制螺钉过程中部分螺钉头出现开裂。对开裂试样进行宏观观察、金相检测、非金属夹杂物检测、电镜检测等各种试验分析,对缺陷部位进行显微硬度及微区能谱成分分析,最终确认螺钉头开裂的主要原因是盘条内部近表面区域存在异金属夹杂物。异金属夹杂物产生的主要原因是由于冶炼操作不当,补加的硅锰等铁合金不能全部熔化或扩散不均匀引起的。异金属夹杂物属于不允许存在的缺陷,严重地破坏了钢组织的完整性,使材料在后续轧制、拉拔、冷镦等加工过程中形成裂纹并开裂。