合金元素钒对高碳钢丝组织与性能的影响

 钒对高碳钢丝的微观组织、力学性能及热稳定性具有显著的影响。钒元素在高碳钢中主要存在于渗碳体中,可以起到强化渗碳体的作用。添加钒元素有利于珠光体片层间距的细化,还可以增加渗碳体的热稳定性,从而抑制钢丝拉拔过程中渗碳体的分解。但在拉拔应变量较大时,富含钒的渗碳体片碎化严重,会加重钢丝在镀锌过程中的球化现象,而导致钒合金化钢丝与未添加钒元素的钢丝相比,无论镀锌与否,其扭转性能均明显下降。     

超高强度钢丝拉拔硬化行为的研究

为了探索超高强度钢丝拉拔过程中的硬化行为,采用日本KSC72原料以及"多道次、小压缩率"的方法将钢丝拉拔至不同直径,利用静态拉伸测试钢丝的抗拉强度,并通过数值拟合研究抗拉强度与真应变的关系,采用SEM对钢丝横截面组织进行观察分析。     

冷拔大变形珠光体钢丝微观组织演化与力学性能

利用SEM,TEM,VSM和XRD等分析手段研究了珠光体钢丝在冷拔大变形过程中微观组织和力学性能的变化规律。结果表明:随着应变量的增加,渗碳体片层经弯曲、剪切、拉伸等变形逐渐转向拉拔方向,最后形成平行于拉拔方向的纤维状组织。冷变形还引起了渗碳体部分溶解,且渗碳体的溶解量随着应变量的增加而增加;当应变量高于2.18后,渗碳体溶解量显著增加。由于溶解后的碳原子进入到铁素体晶格中,使得铁素体晶格点阵常数变大,其衍射峰随应变量的增加而产生微小左移。应变量较低时,钢丝抗拉强度随着应变量的增加近似线性增加,但是当应变量大于2.18之后,钢丝的抗拉强度显著增加,溶解的碳原子产生的固溶强化效应以及对位错的钉扎作用对钢丝的强度有重要影响。     

冷变形对0Cr25Ni35AlTi组织与力学行为的影响

采用室温拉伸和硬度测试研究了不同冷变形量对0Cr25Ni35AlTi室温力学性能和硬度的影响。通过OM、TEM对冷变形后的组织进行观察,分析不同冷变形后力学性能的变化机制。结果表明,随着变形量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度和硬度增加。当变形量为20%时,合金的屈服强度提高了1.5倍,抗拉强度提高了1.2倍,分别达到了679和762 MPa。合金加工硬化指数随着冷变形量的增加而减小。在10%和15%形变量之间存在一个临界值,小于临界值时,位错运动主要是单滑移,真应力-真应变曲线可用Ludwigson模型描述;大于临界变形量,位错运动出现了多滑移和交滑移,真应力-真应变曲线可以用Hollomon方程描述。     

超高强度弹簧钢SAE9254拉拔过程断裂原因分析

在拉拔过程中发现部分超高强度弹簧钢SAE9254发生异常断裂,通过对试样断口宏微观形貌、化学成分、金相组织和力学性能等分析,发现断裂属于杯状脆性断裂,裂纹起源点于试样表面擦伤处,微观组织为少量铁素体+珠光体+马氏体组织,无全脱碳,总脱碳层深度为46μm;试样的化学成分符合行业标准,抗拉强度为1988 MPa,硬度平均值为54.5 HRC。优化盘条轧制工艺和拉拔工艺,可以有效减少表面缺陷;降低打捆压力,提高打捆道次,可以明显减少打捆造成的挤压伤,降低拉拔过程的断裂情况。     

渗碳体形态对珠光体钢丝拉拔形变的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机、硬度计对比研究了渗碳体分别为层片状与球状时对珠光体钢丝拉拔形变过程和性能的影响。层片状渗碳体在拉拔形变过程中表现出一定的变形能力,随应变量的增加,层片状珠光体逐渐演变为纤维状,且组织中未发现明显缺陷。球状渗碳体在形变过程中自身并不发生变形,但会向拉拔方向转动,并在渗碳体/铁素体的两相界面处出现微观缺陷,而这与球状渗碳体钉扎位错引起的应力集中有关。2种珠光体钢丝的强度和硬度均随着拉拔应变量的增加而不断提高,层片状珠光体的拉拔硬化率更高。随着拉拔的进行,钢中开始形成110织构。与球状珠光体相比,层片状珠光体组织的110织构强度更强,且随着应变量的增大,二者织构强度差越来越大。     

大截面钢芯铝绞线的研制

介绍了超高压、特高压输电线路用"JL/G1A-1400/135-84/19"大截面钢芯铝绞线生产工艺流程,主要原材料选择A8型号的铝杆,利用七道次拉拔,总压缩率达到了77.56%,钢芯用镀锌钢丝上锌量达到了262 g/m2,扭转次数22~24,抗拉强度达到1 486 MPa,绞线的截面积达到了1 400 mm2。经检测,研制出的钢芯铝绞线各项力学性能、结构尺寸、电阻率等指标均达到了研制目标要求。     

2000MPa镀锌线和2000MPaPC钢绞线用线材

对高强度的桥梁钢索用钢丝和PC钢绞线的需求稳定。为实现高磷钢丝的强化,重要的是要防止剥离的出现并消除镀锌或涂蓝工艺中强度的损失。要减少剥离,强化铅淬钢丝比增加的压缩量更为有效。能加强铅锌淬钢丝强度并降低多层渗碳体球化率的元素Si和Cr,在镀锌过程中可减少强度损失。基于这些结论。开发了抗拉强度为2000MPa的镀锌线和抗拉强度为2300MPa的PC钢绞线。新的钢丝的性能等于或好于传统的钢丝。     

1300 MPa级Nb微合金化DH钢的组织性能

设计了不同相构成的超高强DH钢,抗拉强度均大于1300 MPa,组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和极少量碳化物构成。对比了不同相构成对超高强DH钢力学性能和应变硬化行为等的影响,并深入研究了残留奥氏体在超高强度DH钢中的作用机制。结果表明:随着马氏体和残留奥氏体体积分数的增大,铁素体体积分数的减小,实验钢屈服和抗拉强度同时升高,而延伸率呈先增大后减小趋势。软韧相铁素体体积分数的减小和硬相马氏体体积分数的增大导致屈服强度和抗拉强度增加。相对于回火马氏体,淬火马氏体对强度的提升更显著,在拉伸过程中转变的残留奥氏体的量是引起延伸率变化的主要原因,组织中显著的带状组织会造成颈缩后延伸率的明显降低。通过对应变硬化行为的分析表明,随着真应变的增大,应变硬化率呈减小的趋势,在真应变大于2%后的大范围内,对于应变硬化率,DH1>DH2>DH3,主要与铁素体体积分数有关;在真应变大于5.73%后,DH2钢的应变硬化率高于DH1钢和DH3钢,主要与DH2钢中更显著的TRIP效应有关。除了残留奥氏体体积分数,残留奥氏体中的碳含量对TRIP效应同样有显著的影响。较高比例的硬相马氏体组织结合适当比例的软韧相铁素体和残留奥氏体有助于DH2钢获得最良好的强塑积13.17 GPa·%,其中屈服强度达880 MPa,抗拉强度达1497 MPa,均匀延伸率为6.71%,总伸长率为8.8%,颈缩后延伸率为2.09%,屈强比0.59。      

GCr15轴承钢丝表面裂纹原因分析

运用金相显微镜、布维氏硬度仪等分析手段,对GCrl5轴承钢盘条经拉拔成钢丝后成品表面产生间断裂纹进行分析,结果表明盘条表面无裂纹,成品钢丝的裂纹主要产生于拉拔工艺过程。     

高强度大桥缆索用盘条生产现状分析

最近5年,大桥缆索用镀锌钢丝抗拉强度有了大幅提高,从1 770 MPa级、1 860 MPa级、1 960 MPa级到目前的2 000 MPa及以上级别,扭转指标有了颠覆性的改变,从之前的几转到目前的十几转、二十几转。论述了国内外钢铁企业生产大桥缆索镀锌钢丝用盘条的不同现状。从成分设计、生产工艺流程、盘条韧化处理方式和组织特点等方面进行阐述,讨论了国内外不同生产工艺特点及发展趋势,为中国大桥缆索镀锌钢丝用盘条的生产提供理论支持。     

钢丝拉拔过程损伤模型及模拟计算

  为研究材料拉拔成型过程中的损伤问题,以1860MPa级PC钢绞线为研究对象,运用损伤力学理论分析了钢丝拉拔成形过程,采用ABAQUS软件建立了钢丝拉拔成形过程的材料损伤有限元模型,并利用该有限元模型计算了拉拔形变过程中材料损伤的演化规律。计算结果表明,钢丝经单道次拉拔形变后,材料损伤值呈周期性分布,其损伤最大值始终出现在某几个节点上。随着形变量增加,钢丝损伤值也逐渐增加,从第1道次的0.0034逐渐增加到第8道次的0.0136,但增加的幅度逐渐减小。对于模具顶角为8°钢丝拉拔,单道次压缩率为16%～18%,损伤分布也较均匀,最大损伤值也较小。     

φ5.35mm-2100MPa桥梁用锌铝钢丝的工艺与组织性能

 为了制备更高强度级别的桥梁缆索用热镀锌铝钢丝，通过对高碳钢盘条的成分设计、低损伤拉拔技术以及热浸镀锌铝等工艺过程的优化，成功试制出?5.35 mm-2 100 MPa级桥梁缆索用热镀锌铝钢丝。设计的SWRS92Si盘条主要成分为（质量分数）：C 0.90%～0.95%，Si 0.8%～1.1%，Cr 0.20%～0.30%。试制结果表明，?13 mm-SWRS92Si盘条经铅浴处理后，珠光体层片平均尺寸从120下降至90 nm，盘条强度上升约260 MPa。经冷拉拔与热镀锌铝后，层片宽度约40 nm的珠光体层片未明显球化，可制备出2 100 MPa级直径5.35 mm的桥梁缆索用热镀锌铝钢丝。钢丝的平均抗拉强度为2 128 MPa，平均断后伸长率为5.4%，扭转圈数平均值为22圈，断口均为平断口，镀层较均匀致密；其他性能指标均优于交通部标准JT/T 1104—2016《桥梁用热镀锌铝合金钢丝》中的要求。     

拉拔变形量对TC4丝材焊接组织的影响研究

采用钨极手工氩弧焊机对Φ4.0 mm,Φ3.6 mm,Φ3.0 mm,Φ2.8 mm四个规格TC4丝进行焊接,焊接后再拉拔到Φ2.6 mm,变形量分别为57.8%,24.9%,19%,13.8%。对焊点和母材力学性能进行对比分析,结果表明,焊接后拉拔变形量为19%,13.8%时,试样均发生发生脆断,焊点处硬度值达到368.7 HV0.3,相比母材硬度310 HV0.3提高了18.9%;焊接后拉拔变形量为24.9%时焊点试样综合性能得以改善,没有发生脆断,但塑性较差,断后延伸率只有5.5%;焊接后拉拔变形量为57.8%时,焊点试样综合性能接近于母材一致,表现出良好的强度和塑性,抗拉强度为1060 MPa,断后伸长率为14%,断面收缩率为51%,显微硬度为311 HV0.3。这是因为焊接后经过一定变形量的热拉拔后,改善了焊缝脆化组织,粗大晶粒破碎、细化,提高了焊点处钛合金的力学性能。因此,要保证焊接后TC4丝材焊点的组织性能优异,焊接后拉拔工序应有足够的拉拔变形量。     

大应变变形珠光体钢丝微观组织结构的研究

  采用扫描电镜（SEM）观察了以不同应变量拉拔变形后SWRH72A钢丝的显微组织变化,并测量了钢丝力学性能、磁学性能随应变量增大的变化趋势。试验结果表明,随着拉拔变形应变量的增大,珠光体片层间距逐渐减小,钢丝强度随之升高。由于变形应变量的增大,微缺陷密度升高,钢丝矫顽力Hc和剩余磁化强度Mr都随之变大。而应变量较小时,钢丝比饱和磁化强度基本不变,为227.87 emu/g。当应变量增大到2.60时,样品的比饱和磁化强度升高到233.55 emu/g,计算得知钢丝中渗碳体的质量分数由未变形状态的10.8%降至8.6%。     

道次减面率配置对304H不锈钢丝拉拔过程中马氏体相变的影响

设计了两种不同的拉拔工艺(减面率/%:工艺一:34.45,31.67,19.00,20.08;工艺二:20.10,19.28,34.64,31.41),研究了道次减面率配置对304H不锈钢丝拉拔过程中马氏体相变、磁性能及力学性能的影响。结果表明:当钢丝总应变量相同时,大减面率配置在前更有利于马氏体转变,其饱和磁化强度更大,反之则马氏体转变量较少,饱和磁化强度较小。钢丝的强度与拉拔真应变呈线性相关,其大小只与拉拔总应变量相关。本试验中,前两个道次减面率为20.10%和19.28%,后两个道次减面率为34.64%和31.41%时,马氏体转变量较少,钢丝的饱和磁化强度较低。     

胎圈钢丝中间热处理的工艺参数优化

为减少胎圈钢丝拉拔生产过程中的断丝现象,提高加工性能和最终产品质量,研究了加热温度、铅浴温度和淬火速度等工艺参数对胎圈钢丝性能的影响。结果表明,当φ3.5 mm钢丝的热处理线速度为18 m/min、钢丝出线温度为940 ℃左右时,可得到均匀一致的奥氏体组织,并能在铅槽处理中进一步分解获得要求的索氏体组织,使中间道次钢丝达到最大抗拉强度,有利于减少后续道次的拉拔断丝现象。此工艺下的钢丝在拉拔后,在完成奥氏体均匀化后晶粒没有继续长大,既保证了钢丝组织的均匀,也防止了钢丝抗拉强度的降低。     

高强度螺栓用非调质钢的研制与应用

为了开发高强度高韧性且具有良好加工性能的节能型非调质冷镦钢,采用"转炉-LF精炼-连铸-控轧控冷"工艺试制了高强度螺栓用非调质钢,并对试制产品的组织性能及拉拔、稳定化处理工艺进行了研究。结果表明,试验工艺条件下试验钢的显微组织为细晶铁素体+珠光体,抗拉强度均值为739 MPa,断后伸长率均值为22.2%;热轧盘条拉拔减面率为15%~25%时,可满足9.8级螺栓的抗拉强度要求,热轧盘条拉拔减面率为30%~40%时,可满足10.9级螺栓的抗拉强度要求;在保温1 h条件下,在150~450℃范围内,随温度提升,样品强度和硬度呈先增加后降低趋势,在250℃时强度、硬度最高;在250℃保温0~2 h条件下,拉拔样的强度、硬度随保温时间延长而增加;当拉拔减面率为40%时,压缩后高度比为24.6%时仍未开裂。     

人工时效对6082铝合金焊接接头组织和性能的影响

对6082-T6和6082-T4铝合金搅拌摩擦焊接头进行人工时效处理,并采用金相组织观察、拉伸力学性能和显微硬度测试等途径研究了焊后人工时效对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明:人工时效后组织内析出物的尺寸明显减小,但对焊缝晶粒尺寸无明显影响;人工时效后6082-T6焊接接头抗拉强度由269.5 MPa提高至306.5 MPa,6082-T4焊接接头的抗拉强度由208 MPa提高至335 MPa,后者的力学性能优于前者,可接近母材抗拉强度;人工时效后,6082-T6焊缝焊核中心硬度值从91 HV升至114 HV,6082-T4焊缝与母材硬度均显著提升,焊核中心硬度值从85 HV升至118 HV,母材硬度从85 HV提升至122 HV。     

预热对激光熔化沉积成形12CrNi2合金钢组织与性能的影响

使用高功率光纤激光器的快速成形系统和电磁感应加热设备,分别在未预热和预热的情况下成形12CrNi2合金钢.通过扫描电镜观察成形件微观组织、维氏硬度计测试不同部位硬度、万能材料试验机测试不同方向的拉伸性能,研究预热对激光熔化沉积12CrNi2合金钢不同方向的组织、硬度、拉伸性能的影响.结果表明:未预热条件下,单道熔池组织为板条马氏体,块状成形件熔池为回火马氏体与贝氏体混合组织,XOZ截面与YOZ截面组织没有明显的组织差别,但YOZ截面整体硬度大于XOZ截面,同时两个截面均出现了大尺寸宏观裂纹缺陷,力学性能差.在预热条件下,熔池由于温度梯度降低发生贝氏体转变,单道熔池呈现性能优异的下贝氏体组织;块状成形件熔池没有发生回火马氏体转变,主要为粒状贝氏体.截面硬度分布较未预热下更为均匀.在拉伸方向及搭接方向均呈现高强度、低塑性特征,抗拉强度可达1189 MPa,屈服强度为951 MPa,伸长率仅为2.8%,性能没有明显的各向异性.预热能够降低熔池中温度梯度,减小热应力,有效控制裂纹缺陷,促进组织均匀化,降低组织、性能的各向异性,提高合金钢成型件力学性能.