连铸高铝氮积齿轮钢第三脆性区形成机制与控制

钢中的Al、N含量对连铸及其后续加工热塑性和奥氏体晶粒度控制有重要影响,这也是高温渗碳钢与各种Al脱氧钢广泛关注的问题。使用Gleeble 3800热/力学模拟试验机测定了一种轨道交通用高铝氮积齿轮钢(SCM420H)的高温热塑性,并结合差示扫描量热仪(DSC)分析、AlN析出热力学模型以及Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型揭示了其第三脆性区的形成机制与调控途径。结果表明,高铝氮积齿轮钢第三脆性区低谷温度范围为750~850 ℃,这是由应力诱导先共析铁素体膜的产生与AlN粒子的大量析出共同导致的。Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型可以较准确地预测高铝氮积齿轮钢第三脆性区的上限温度与最小面缩率,但由其预测的热塑性曲线下限温度偏高,应进一步考虑先共析铁素体膜析出的影响,并依据Ar3温度对其进行修正。高Al高N齿轮钢第三脆性区的下限温度取决于其先共析铁素体开始析出温度,主要与钢种成分和铸坯冷却速率相关,连铸生产中可控性有限;但其上限温度则与铸坯应变速率、冷却速率以及钢中的Al、N含量和AlN析出行为均有关联,调控空间较大,应该是连铸生产中合理控制铸坯热塑性与表面裂纹倾向的正确途径。     

高温渗碳齿轮钢铝氮含量对奥氏体尺寸的影响

轨道交通用高端齿轮钢往往要求长时间高温渗碳处理以提高其表面硬度与耐磨性,利用合适的铝、氮含量实现AlN粒子对奥氏体晶界的有效钉扎对保证齿轮的晶粒度、力学性能与尺寸精度至关重要。在通常的渗碳温度下,AlN已经发生了部分固溶,为了保证高温渗碳后奥氏体晶粒细小,齿轮钢中的酸溶铝质量分数一般需要保持在0.02%～0.055%以保证析出足量细小的AlN第二相粒子来钉扎晶界,且氮质量分数要求为0.01%～0.016%。这一元素含量范围较广,因此有必要研究钢在高温渗碳时所需要的恰当铝氮积与铝氮比,也就是钢中w(Al)与w(N)的乘积和比值的取值范围,还需要研究AlN粒子对于奥氏体的钉扎作用。针对不同含铝含氮轨道交通用齿轮钢进行了伪渗碳试验与AlN第二相粒子Ostwald熟化和Gladman钉扎模型计算研究,揭示了奥氏体晶粒不均匀性因子Z与加热温度T的定量关系式。研究了含铝含氮齿轮钢高温保温过程奥氏体晶粒半径R_A的变化规律,以及不同铝氮积和铝氮比对奥氏体晶粒生长的影响。结果表明,加热温度T在1 173～1 273 K范围内,此类微合金高强钢的奥氏体晶粒长大不均匀性因子服从线性规律...     

短流程生产齿轮钢连铸过程钢中氮含量的变化规律研究

通过对连铸过程钢包、中间包、成材各个环节氮含量的分析,找出连铸过程的增氮规律,钢包到中间包平均增氮10．54×10-6,中间包到结晶器平均增氮4．5×10-6.通过采取对钢中的铝含量进行控制、氩封、水口保护和用好中包渣等措施,把连铸过程中齿轮钢的增氮量降到10×10-6以下。     

齿轮钢中氮含量控制与研究

本文研究了齿轮钢生产过程中氮含量的变化,通过在不同工序取样分析,找出了增氮的主要工序,对这些工序深入研究并加以改进,降低了齿轮钢中的氮含量。研究发现,转炉放钢过程、LF精炼、连铸浇注过程增氮显著;通过采取优化转炉出钢口的尺寸和形状、精炼降低通电时间增大渣量埋弧操作、钢包中间包水口双重保护浇注。在无脱气设备的情况下,可将齿轮钢在整个生产过程中的增氮量比原来降低30%以上,达到国内领先水平。通过整个生产系统的工艺优化和改进,使齿轮钢中的氮含量控制在40×10-6以下。     

含Nb-Ti微合金钢第三脆性区铸坯缺陷

采用金相显微镜、复型萃取、SEM、TEM对析出物的形貌、尺寸、数量进行统计分析,并利用Gleeble-1500热模拟试验机,系统研究了含Nb-Ti微合金钢第三脆性区的热塑性。结果表明:温度在950~700℃范围内时,断面收缩率最小为25.7%。析出物以TiN、Nb(CN)为主,950℃时粒子尺寸在50nm左右。随着温度的降低,粒子数量密度由51个/μm2增加到580个/μm2,尺寸随之减小。975℃的抗拉强度及临界应力分别为58.3、61.0 MPa。975℃以上,临界应力小于抗拉强度,不易发生沿晶断裂。975℃以下时,晶粒变形临界应力大于抗拉强度,产生沿晶断裂。     

高铝钢连铸保护渣性能的控制

 高铝钢连铸过程中,钢渣反应将导致连铸保护渣成分和性能发生较大的变化。论文从热力学方面分析了高铝钢钢渣反应特性,计算结果表明为了减少渣中SiO2的还原,应控制渣中的SiO2含量,此外,在连铸保护渣中配加MnO能抑制渣中SiO2的大量还原;同时采用高碱性高玻璃化连铸保护渣理论保证熔渣在钢渣反应和吸收Al2O3夹杂后性能的稳定性。在此基础上,进行了工业性试验,结果表明：高铝钢连铸保护渣吸收夹杂物后熔点和粘度变化不大,铸坯表面和皮下质量良好,完全满足高铝钢浇铸要求。     

微合金钢第Ⅲ脆性区的形成机理

为研究微合金钢第Ⅲ脆性区形成机理及其影响因素,控制连铸坯的表面裂纹,采用Gleeble热力模拟机测定了S355微合金钢在不同温度下的抗拉强度及断面收缩率。使用扫描电镜对拉伸断口进行观察分析,同时采用透射电镜对析出物进行观察分析。在此基础上对拉伸试样进行金相实验,对第二相析出进行热力学计算,分析了组织状态及第二相析出规律对脆性区的影响。结果表明,在第Ⅲ脆性区(660~850℃)内,拉伸断口呈冰糖状,韧窝较浅,形貌表现为沿晶脆性断裂。铁素体网膜沿奥氏体晶界优先析出、第二相沿晶界析出是第Ⅲ脆性区形成的主要原因。     

含锰钢表面裂纹成因分析及控制

寿光巨能特钢生产的以CM690含锰钢存在表面裂纹情况,高倍显微镜下发现裂纹附近存在大量的铁素体偏析条带。对裂纹以及铁素体条带进行分析发现,裂纹起始于铸坯表面,在后续的加热过程中导致裂纹两侧出现脱碳以及铁素体偏析条带。通过对相关设备加强管理以及对工艺进行优化,缺陷得到了有效控制,含锰钢开裂比率降至0.5%以下。     

超低氧齿轮钢28MnCr5中镁铝尖晶石夹杂物的控制

利用FactSage软件对28MnCr5钢液和镁铝尖晶石夹杂物的平衡反应进行了分析,当w[Al]在0.02%~0.04%之间,w[Mg](0.39~0.42)×10-6的临界范围时开始生成镁铝尖晶石。计算发现:在现有28MnCr5钢精炼工艺条件下,钢液中会不可避免生成镁铝尖晶石夹杂物。当钢液w[Mg]8.5×10-6时,加入钙不能使其转变成低熔点液态夹杂物;而当钢液w[Mg]小于此值时,增加w[Ca]时,夹杂物按照"镁铝尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物→CaO"路径转变,钢液w[Ca]增加至3×10-6左右时均能将其转化为CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物。计算表明,精炼渣还原提供的[Ca]不能使28MnCr5钢中镁铝尖晶石夹杂物完全变性,须采用向钢液中喂钙线等手段来提高钢液中的钙含量。     

高铝钢用新型连铸保护渣的设计开发与应用

低反应性CaO-Al₂O₃基保护渣工业应用过程中,结晶器内渣条粗大,黏结报警频发,无法实现稳定连铸生产。针对上述问题,在分析了工业原渣存在问题的基础上,设计开发了新型CaO-Al₂O₃基保护渣并进行了工业应用。结果表明,工业用高铝钢连铸保护渣结晶性能较强,Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂和LiAlO₂等物相过早析出是恶化保护渣性能的主要原因。相图分析表明,调整w(CaO)/w(Al₂O₃)值是调控熔渣酸碱性和析晶性能的有效措施之一。当w(CaO)/w(Al₂O₃)从0.93增加至1.65时,保护渣的熔化温度由1 050℃降至959℃;受熔体结构解聚影响,1 300℃下黏度由0.132 Pa·s降至0.054 Pa·s。随着w(CaO)/w(Al₂O₃)的增加,保护渣的...     

齿轮钢氧含量及夹杂物控制技术研究

利用热力学软件计算了齿轮钢氧含量与夹杂物成分控制、夹杂物转变条件.结果表明,20CrMoH钢中具有较高塑性的非金属夹杂物成分(质量分数)为:SiO₂ 0%~10%、Al₂O₃ 22%~55%、CaO 42%~60%、MgO 5%~10%,与之平衡的钢液中铝的质量分数大于0.020%,钙的质量分数大于0.7×10^-6,a_[O]为0.0005%左右;选择组成为CaO>40%、Al₂O₃ ≤ 37%、MgO 10%、(% CaO+% MgO)/% SiO₂为10、SiO₂含量尽量低的渣系,钢中Al₂O₃、MgO·Al₂O₃夹杂物可转变为低熔点的钙铝酸盐.试验发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,采用高Al₂O₃含量的炉渣对降低T[O]含量有利;精炼过程钢液中夹杂物按\     

莱钢 20CrMnTiH齿轮钢的质量现状与质量控制

主要从齿轮加工时必须满足的使用性要求和加工性要求两个方面着手,结合莱钢20CrMnTiH齿轮钢的质量现状,介绍了该钢种生产时的质量控制要点,并提出改进建议.     

钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备标准探讨

对钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备标准进行了分析和探讨,提出新标准一些问题的同时,还提出些建议内容.     

H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制

 通过对保护气氛电渣重熔工艺和普通电渣重熔工艺H13钢的锻材成分、氧化物夹杂的组成分析,研究了电渣重熔工艺H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制问题,并通过Factsage软件对Mg-Al-O系夹杂物的各优势区进行了理论计算。结果表明,保护气氛电渣重熔工艺中氧质量分数较低,仅为0.001 5%,氧化物夹杂主要是MgO·Al2O3,1～3 μm的小尺寸占比达到了62.5%;普通电渣重熔工艺中氧质量分数较高,达到了0.002 4%,Mg-Al-O系夹杂物以72.5%Al2O3＋27.5%MgO·Al2O3为主,含有4%的5～8 μm大尺寸夹杂物,1～3 μm小尺寸占比仅为37.8%,尺寸偏大。钢液中镁、氧质量分数的变化对MgO·Al2O3的优势区域影响较大,高镁、低氧有利于MgO·Al2O3生成,减小H13钢中氧化物夹杂尺寸。但MgO·Al2O3会作为大尺寸碳氮化物(Ti,Nb,V)(C,N)异质形核核心,后期对此问题还要做进一步研究。     

Effect of magnesium addition in low carbon steel part 2: toughness and microstructure of the simulated coarse-grained heat-affected zone

A critical investigation into the role of Mg on the toughness and microstructure of coarse grain heat-affected zone (CGHAZ) in low carbon steel has been investigated. In this research, the specimens (Mg-free and Mg-added) underwent weld thermal cycle with heat input of 54, 80, and 100?kJ?cm^?1 at 1350°C peak temperature using a thermal simulator. The typical inclusions characteristics were characterised by means of scanning electron microscopy and equilibrium calculations. The precipitates were characterised by transmission electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy. It is revealed that the occurrence of Mg in steel mostly exists in the form of Mg-Al-O oxide inclusions, but a few in the form of solid solution state and (Nb,Ti)(C,N)+MgO precipitates when the concentration of Mg is 0.0026%. The improvement of CGHAZ toughness is obtained when the heat input is 80 and 100?kJ?cm^?1. The possible reasons about the effects of Mg on the toughness of CGHAZ, including Mg-Al-O inclusions, precipitates, and soluble Mg, are discussed in detail.     

Q690q耐候桥梁钢免预热焊接热影响区的组织性能

针对Q690q耐候桥梁钢,利用MMS-300热模拟试验机进行焊接热循环过程模拟试验,研究了10.5～114.9 kJ/cm热输入下粗晶热影响区(CGHAZ)、细晶热影响区(FGHAZ)和不完全相变热影响区(ICHAZ)的微观组织以及冲击韧性、硬度的变化情况,并观察了冲击断口形貌,然后采用优选的焊接热输入,进行了免预热的药芯焊丝熔化极气体保护焊(FCAW)和埋弧焊(SAW)的焊接工艺评定试验。结果表明,热输入较低时,CGHAZ和FGHAZ主要生成板条马氏体组织、ICHAZ出现岛状的M/A组元,其冲击韧性低、硬度高;热输入较高时,CGHAZ主要生成大尺寸的粒状贝氏体、准上贝氏体或上贝氏体组织,同时大尺寸的块状M/A组元数量不断增加、尺寸变大,其冲击韧性显著降低。FGHAZ生成较多多边形或准多边形铁素体、珠光体等高温转变组织,其硬度降低明显。ICHAZ除生成准多边形铁素体、无碳化物贝氏体和退化珠光体外,回火索氏体基体组织中的碳化物颗粒尺寸不断变大,其强韧性不断降低;热输入为18.2～25.7 kJ/cm时,CGHAZ以板条束细小且异向的板条贝氏体为主、FGHAZ形成细小均匀的板条贝氏体和粒状...     

进出口钢材应用标准研究

对近几年我国钢材进出口检验标准的应用进行了研究,结合相关法律法规分析我国钢材标准体系存在问题。指出为了使钢材标准体系更加适应我国经济建设的发展需要所必须采取的对策。     

Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁素体+晶界块状铁素体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiO_x+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.