改善0.3C-1.6Si-0.8Mn-1.1Cr-0.48Mo-0.1V钢断裂韧性的VIM-VAR工艺实践

超高强度钢（/%:0.3C-1.6Si-0.8Mn-1.1Cr-0.48Mo-0.1V）采用6 t真空感应加真空自耗双联工艺冶炼。通过对比真空感应工序不同浇注温度冶炼钢的组织和力学性能,结果表明,当VIM浇注温度从（1 600±10)°C 降至（1 560±10)℃时,带状评级结果从2.5级降为1级,断裂韧性均值从85 MPa. m^1/2提高到116.3 MPa.m^1/2。因此,低温浇注是改善材料均匀性的关键方法。     

MnS形态对超高强度钢韧性的影响

 利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了2种不同冶炼工艺生产的G50钢中夹杂物类型和尺寸分布。结果表明：随MnS复合夹杂物中钙含量的降低,MnS变形程度逐渐加重,纵横比随之增大。“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢的韧性(冲击韧性和断裂韧性)明显得到改善。由于“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢中夹杂物的钙含量均较高,纵横比小于“真空感应炉熔炼+真空自耗重熔”冶炼钢,因而有利于改善G50超高强度钢的韧性。     

EAF-VOD-VAR和VIM-VAR冶炼工艺对G50超高强度钢韧性的影响

研究了真空感应熔炼+真空自耗重熔(VIM-VAR)和电弧炉+真空-氧脱碳+真空自耗重熔(EAF- VOD-VAR)法两种工艺冶炼的超高强度钢G50%:0.28～0.29C、1.88～1.98Si、4.45～4.49Ni、1.04～1.05Cr、0.57～0.61Mo、0.031～0.034Nb)的夹杂物和机械性能。结果表明,EAF-VOD-VAR法冶炼的G50钢夹杂物级别低于VIM-VAR法冶炼的G50钢的夹杂物级别;EAF-VOD-VAR法冶炼的1350钢的韧性(A_KU2 86～88 J,K_IC130～132 MPa·m^1/2)明显高于VIM-VAR法冶炼的G50钢的韧性(A_KU270～74 J,K_IC 112～118 MPa·m^1/2)。     

Φ300 mm S53 马氏体时效强化钢环状花样低倍组织分析及工艺改进

6 t真空自耗炉冶炼的S53钢在Φ300 mm锻材低倍组织检测时发现了环状花样组织,组织及扫描电镜能谱分析表明:Cr、Mo等元素的偏析是造成环状花样组织的原因。通过调整真空自耗熔炼参数,熔滴短路时间由平均0.8 s降低到0.3 s,电压值由平均26 V降低到25 V,熔速由平均6 kg/min降低到4.8 kg/min,电流值由平均11 500 A降低到7 500 A,氦气压力由平均600 Pa降低到300 Pa,消除了S53钢环状花样组织。     

30CrMnSiMoV钢的真空自耗重熔

硅锰铬钼钒系中碳低台金钢，是国内外超高强度钢中有代表性的钢种，用于航天、航空、高压容器等重要的结构部件。冶炼多采用真空感应炉炼制电极转真空自耗炉重熔成锭双联工艺生产。下面简要叙述30CrMnSiMoV钢真空自耗重熔工艺试验和冶金质量。1工艺试验及质量分析中碳低合金钢Φ660mm自耗锭冶炼工艺，最早在引进德国的真空设备试车后，参照有关资料制定：平均熔速为500～550kg／h、二台阶大电流充填。这种工艺，反映在锻材上的缺点，一是偏析严重．点偏与枝晶偏析并存，偶有同、异金属夹杂产生．致使低倍检测不合格、力学性能较低（后经降…     

等温淬火对700MPa冷轧TRIP钢0.15C-1.5Mn-1.4Si-0.03Nb-0.03Ti-0.005N力学性能的影响

试验钢由50 kg真空感应炉冶炼,锻造成60 mm板坯经1 250℃均匀化处理后热轧至4 mm板,再冷轧至1 mm板。研究了试验TRIP(转变诱发塑性)钢冷轧板820℃3 min淬火时等温淬火温度(350~450℃)和保温时间(1~10 min)对钢的组织性能的影响。结果表明,奥氏体等温淬火工艺对试验钢的力学性能有显著影响;最佳的等温淬火工艺为820℃3 min+400℃5min水冷,该钢的抗拉强度与总伸长率分别为766 MPa与37%,即强塑积达28.34 GPa·%;10 nm级Nb(CN)粒子的大量析出是造成该试验钢强度显著提高的主要原因。     

1Cr11Ni2W2MoV钢持久性能机理分析及工艺改进

对540 MPa断裂时间小于100 h的真空感应炉冶炼+电渣重熔(Φ600 mm锭)+锻造成材工艺生产的90 mm×90 mm 1Cr11Ni2W2MoV钢分析表明：钢中回火马氏体组织含量不足及马氏体板条间碳化物析出不均匀是导致钢材强度及韧性偏低进而导致持久性能断裂时间小于100 h的原因,通过将锻坯加热温度由1130～1150℃降低到1000～1020℃,锻造90 mm×90 mm钢材的锻造方式由一火次成材变为两火次成材,终锻温度≥900℃,持久性能试样的回火温度由660～680℃降低到600～620℃,使1Cr11Ni2W2MoV钢540 MPa持久性能断裂时间从36～37 h提高到146～148 h。     

D级抽油杆材料YG42D钢的研制

D级加抽油杆专用钢YG42D是依据美国API—D级抽油杆材规范研制的新品种。经过试制生产近5000t钢的钢质与钢材综合性能研究证明:鞍钢大型顶吹氧平炉冶炼的钢,采用包内钢液稀土处理和吹氩精炼新工艺,钢质洁净。钢坯热轧后堆垛缓冷,钢中氢含量低于1ppm。成品φ22mm或φ19mm圆钢制造抽油杆,镦头的热锻造性能好,机械加工性能好,锻造与加工废品率低。抽油杆件选定850℃×30～50min正火+570～600℃×60min回火热处理,综合性能稳定,并达到了API—D抽油杆技术指标。     

FH36耐低温高强度船板钢的试制

介绍了莱钢试制FH36耐低温高强度船板钢的实践。通过设计合理的化学成分,采用LF+RH双精炼工艺冶炼,TMCP工艺轧制,成功开发出FH36高强度船板钢,各项性能指标满足标准要求,-60℃冲击功达到200J。     

Nb对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度齿轮钢组织和力学性能的影响

所研究的Cr-Co-Ni-Mo齿轮钢(/%:0.05～0.15C,4.2～6.3Ni,14.5～16.2Co,4.2～6.4Cr,3.8～5.3Mo,0.8～1.5W,0.1～0.4V,≤0.005S,≤0.008P,不加Nb和加0.01～0.03Nb)由200 kg真空感应冶炼+真空自耗重熔冶炼,并轧成Φ50mm的棒材。试样经1 050℃ 1h固溶处理,油冷,-80℃ 2 h冷处理,再经560℃ 7h时效处理。结果表明,加Nb钢中,Nb在晶界或亚晶界以微合金碳氮化物存在,有细晶强化作用,加0.01%～0.03%Nb后钢的抗拉、屈服强度和冲击功分别由无Nb钢的1 850、1 598 MPa和22 J提高至2057、1 964 MPa和33J。     

锻造和预备热处理对超高强度钢23Co-Ni晶粒度的影响

实验钢（/%:0.24C,0.01Mn,0.06Si,0.001S,0.002P,13.42Co,11.32Ni,3.05Cr,1.18Mo,0.015Al,0.015Ti）为6 t真空感应炉+真空自耗熔炼的Φ600 mm锭经3次镦拔锻制的Φ300 mm钢棒,并经650℃ 20 h退火处理（晶粒度6.0级）。实验研究了Φ300 mm钢棒至Φ250 mm钢棒（变形30%）的锻制温度（900~1 200℃）和预备热处理（860℃和900℃正火）对钢的晶粒度的影响。结果表明,锻造温度1 000~1 140℃,变形量30%时可获得细小的完全再结晶晶粒（7.0级）。900℃正火处理该钢可获得均匀细小的晶粒（7.0级）。     

M2高速钢 Φ183 mm锻坯针孔缺陷分析和工艺改进

M2高速钢(/%:0.86C,0.39Si,0.32Mn,0.015P,0.006S,6.00W,4.00Cr,4.80Mo,1.85V)Φ183 mm圆坯由2.0 t电渣锭(Φ500 mm)锻制而成。M2钢锻坯探伤缺陷率为33.33%~69.23%,主要为中心部位针孔缺陷。分析表明,针孔缺陷是钢锭偏析部位在开坯加热和锻制过程中产生过热形成的。通过将电渣重熔电流由8 000→6 800 A降至7 000→6 000 A,降低电渣重熔速度,开锻温度由1070~1090℃降至1030~1060℃,终锻温度由960~980℃C降至900~950℃以降低中间坯的中心温度等工艺措施,使M2钢 Φ183 mm锻坯的探伤缺陷率由50%降低到5.71%。     

预备热处理对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响

试验用钢508-3(/%:0.19C、0.26Si、1.48Mn、0.009F、0.007S、0.78Ni、0.50Mo、0.003Al)由真空感应炉冶炼,50kg铸锭,经1150℃锻成Φ16 mm棒材,终锻≥900℃。研究了正火温度(900～1 200℃)和多次正火工艺(900～1 200℃1 h-900℃1 h-890℃1 h)对508-3钢奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,在900～1 200℃正火时,随着正火温度升高,奥氏体晶粒尺寸出现明显粗化,奥氏体晶粒度级别由6.5级粗化到3级。随后经过900℃二次正火,钢中原粗大的奥氏体晶粒可以细化到6级,再进行890℃三次正火后,奥氏体晶粒细化不明显。多次阶梯正火处理可以细化508-3钢粗大的奥氏体晶粒,但在同一温度重复正火时,钢中晶粒细化效果不明显。     

锻造工艺对航空轴承钢G13Cr4Ni4Mo4VA棒材冲击性能的影响

G13Cr4Ni4Mo4VA轴承钢（/%:0.13C,4.13Cr,3.52Ni,4.39Mo,1.19V）由6 t真空感应炉+1.3 t（Φ406 mm）真空自耗炉熔炼,并经锻造（1160℃加热,≥1140℃开锻,≥900℃终锻）生产成Φ120 mm棒材。力学性能试样经1 100℃80 min淬火（N₂气冷）,-73℃2 h冷处理,3次回火:550℃2 h空冷处理。其冲击值a_ku为27.1~39.5 J/cm²,低于标准87.5 J/cm²要求。经试验得出,由于锻造温度过高,造成δ铁素体在晶界的析出,使棒材冲击性能降低。通过锻造工艺优化,将钢锭加热温度由原1160℃降至1 110℃,避免δ铁素体的析出,棒材的平均a_ku冲击值提高至113.6 J/cm²。     

固溶处理对00Cr25Ni7Mo4N双相不锈钢组织和力学性能的影响

研究了真空感应炉(6.5 kg锭)熔炼的00Cr25Ni7Mo4N钢(%:0.007～0.009C、24.50～24.84Cr、6.92～6.99Ni、3.65～3.72Mo、0.27～0.30N)的相比例和固溶处理温度对钢的组织和力学性能的影响。结果表明,随固溶温度由1 050℃增至1 200℃,钢中铁素体含量由48%～50%提高至53%～55%。当固溶温度由1 050℃提高至1100℃,钢的强度下降,伸长率和冲击韧性增加,当固溶温度由1 100℃提高至1 200℃,钢的强度增加,伸长率和韧性降低,该钢最佳固溶温度为1 100℃±50℃。     

固溶温度对奥氏体不锈钢022Cr24Nil7Mo5Mn6NbN组织和性能的影响

实验用022Cr24Ni17Mo5Mn6NbN超级奥氏体不锈钢（/%:0.028C,0.33Si,6.21 Mn,24.93Cr,17.03Ni,4.24Mo,0.45N）采用1 t非真空感应+电渣重熔的工艺冶炼,Φ360 mm电渣锭经锻造开坯后轧制为Φ40mm棒材研究了热轧态（终轧1 000℃,水冷）和经1 070～1 180℃固溶后钢的组织、点腐蚀性能和力学性能实验结果表明,随固溶温度的升高,该钢品粒逐渐长大,强度降低,塑性增加,耐点腐蚀性能得到改善。采用1 120℃进行固溶,该钢可以获得均匀的组织、优异的点腐蚀性能和良好的综合力学性能。     

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃7 min和1100℃10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。     

终锻温度和锻压比对贝氏体非调质钢铁素体析出的影响

研究了终锻温度810～960℃和锻压比3～6对贝氏体钢(%:0.16C、0.91Si、1.98Mn、1.03Cr、0.17Mo、0.065V、0.001Ti)铁素体析出的影响。结果表明,贝氏体钢锻造过程中的变形提高了钢中奥氏体至铁素体相变的临界温度;在终锻温度为810～820℃时,钢中产生变形诱导铁素体相变,当锻压比由3增至6时,铁素体的体积分数由1.8%增至9.6%,铁素体由针状趋于演变为块状;终锻温度为940～960℃时,钢中铁素体主要为针状,随着锻压比由3增至6,钢中铁素体体积分数由3.0%降至0.6%。     

微合金化C70S6胀断连杆断裂面掉屑缺陷分析与工艺改进

采用金相显微镜、电子显微镜等分析得出,C70S6钢表面严重脱碳以及内部质量缺陷均会造成连杆胀断掉屑,通过优化Al、V、P含量,钢中铁素体含量由原5.5%～8.6%降至2.7%～4.8%;连铸过热度由≤35℃降至≤30℃,拉速由0.80～0.90 m/min降至0.65～0.75 m/min,末端电磁搅拌电流由200 A提高至300 A;轧制前铸坯涂涂料,加热炉加热时高温段空燃比由0.7～0.8降至0.5～0.6,加热温度提高至1 200～1 250℃;并采用提高轧后冷速等措施后,C70S6钢中心C偏析降为0.99～1.04,表面脱碳层深度≤0.50%d,晶粒度5.5～6.0级,铁素体含量≤5.0%,成功解决了连杆批量掉屑质量问题。