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2014
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锰含量和淬火温度对Q&P钢组织和性能的影响

 目前研究认为新一代汽车用高强钢组织中应包含相当量的残余奥氏体,同时以马氏体为强化相,以达到好的强度和塑性的结合,其中的奥氏体具有较高的初始强度和加工硬化能力。Q&P(quenching&partitioning steel),通过淬火和分配工艺(Q&P processing)达到室温组织为相当量的残余奥氏体+马氏体,或者含有一定量的铁素体,使其兼具较高的强度和良好的塑性,在汽车用钢领域具有广阔的应用前景。

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2014
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合金工具钢6CrSi2MoV退火工艺研究及应用

 合金工具钢6CrSi2MoV常用于生产小型五金工具器件,但在用户的实际应用中经常存在拉拔断裂和制成扳手等工具后出现使用扭断等问题,为解决该问题,各用户均提出用钢材退火态供货且珠光体球化率达90%以上,这就需要对钢材的球化工艺进行改进,以找出获得良好组织的退火工艺。本文采用金相观察和硬度测试相结合的方法对6CrSi2MoV钢进行了一系列研究,给出了6CrSi2MoV钢理想的球化退火工艺,用户反映良好。

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2014
09

两种不同H13钢强韧性能对比研究

 热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高温强度、耐磨性、韧度和足够的塑性、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。国家标准中4Cr5MoSiV1钢是一种中耐热韧性钢,与日本JIS标准SKD61钢按照成分划分均属于美国ASTM标准的H13钢,其具有良好的抗冷热疲劳性能,被广泛应用于铝合金、镁合金及锌合金等轻合金压铸领域。H13钢是目前使用最广泛和最具代表性的热作模具钢。国产钢同进口钢材相比仍存在淬火开裂、热疲劳强度低和模具寿命短等问题,使国产热作模具钢丧失了竞争优势。为此,对4Cr5MoSiV1和SKD61钢在抗拉强度、冲击韧性和析出相等方面进行了研究,同时结合SEM与EDS分析结果,探讨了两种钢强韧性差异的原因,为国产H13钢性能的改善提供参考。

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2014
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离心浇注+包覆挤压耐磨复合材料的研发

 本文介绍了一种通过离心浇注+包覆热挤压工艺生产的新型冶金复合双金属高耐磨材料。其基层(内外层)采用低合金高强度钢16MnV或合金钢35CrMo,复层(中间层)采用Cr26或GT2-4344。对成品复合材料进行性能检测,复合材料复层耐磨材料Cr26硬度达到61HRC以上,GT2-4344硬度可达64HRC以上,Cr26体积磨损量在标准试验条件下为10.33mm3,而GT2-4344仅为1.1mm3,其中16MnV/Cr26/16MnV和35CrMo/GT2-4344/35CrMo整体冲击韧性分别为Ak=33.6J和31.7J,且复合材料的抗断裂韧性远远优于单金属耐磨材料。

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2014
09

固溶处理对含钪ZAlSi7Cu2Mg合金组织与性能的影响

 亚共晶铸造Al-Si合金因其具有较高的比强度、良好的铸造性能和耐蚀性能,广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域,其中ZAlSi7Cu2Mg合金主要用于制造活塞、缸体、缸盖和曲轴箱等铸件。随汽车工业对产品轻量化和高强化的要求不断提高,提高ZAlSi7Cu2Mg的力学性能就成为迫切需要解决的问题。

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2014
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表面感应淬火辊技术

 近年来国际上开始在高速生产线上采用基体表面硬化处理后(常用表面中频感应淬火处理),再进行毛化镀铬的新工艺来制造各类工艺线辊子。

表面感应淬火处理是目前应用最为广泛的金属表面强化手段之一。目前国内外冶金生产线上大量采用表面感应淬火辊,表面硬度均匀性在HRC±1.5,c淬硬层深度3-5mm,显著提高了辊子表面硬度和耐磨性,同时整辊 兼有良好的强度、刚性、韧性,并且便于后续镀铬生产。工艺如下:
1、淬火方式
感应加热淬火有两种基本方法:同时加热和连续加热淬火。同时加热一般适用于一次加热完成淬火的零件,对于大型辊坯,任何设备都无法达到如此高的淬火功率,因此只能采用连续加热淬火方法。
2、加热和冷却
对于感应加热淬火,决定工件淬火后组织和性能的主要因素是加热速度和温度。感应加热由于速度快,持续时间短,在达到淬火温度的整个持续时间内,不会发生晶粒长大现象,因此可以采用比普通加热淬火温度更高的淬火温度,采用喷水冷却法,冷却水压力80-100kpa,在连续加热的同时进行喷水冷却,冷却速度是加热速度的1/3~1/2
3、回火
感应淬火后工件表面有残余压应力,对综合力学性能有利,但应力分布不均匀,在过渡区有较高的拉应力,对强度、韧性不利,故需回火处理。一般常用炉内回火处理,回火温度350-400℃,回火时间根据材质而决定长短。
4、变形量控制
辊坯在热处理时不可避免产生一定的变形量,由于表面淬硬层深度仅为3-5mm,因此在表面淬火时一般只留精加工余量,需确保淬火过程中变形量控制在一定范围内,控制变形总量在1.0-1.5mm
在采取以上措施后,后续便可以进行淬火镀铬辊的工序,生产表明:采用这种新工艺,生产的辊子的强度、韧性较好,同时生产效率得到提高、产品质量明显改观,效果很好

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铸态Inconel625合金热加工图的建立及热变形机制分析

 Inconel625合金作为一种固溶强化型耐蚀高温合金,被广泛应用于航空航天、石油化工、核电、海洋等领域。由于该合金CrMoNb含量高,因此固溶强化作用强烈,热变形抗力大,组织均匀性不易控制。而开坯锻造作为第一道机械加工工序,获得的组织状态对后续的加工及成品服役后的各项性能特别是耐蚀性能具有很大的影响。通过实验室小试样的热压缩实验模拟实际开坯工艺,可以节约大量成本,为实际生产提供指导。为了将变形参数温度应变和应变速率与金属的流变行为和组织演变联系起来,Prasad等提出了加工图,Narayana等对此作了改进,使之能用于多相合金。每个应变下的加工图由各自独立的功率耗散图和流变失稳图叠加而成。加工图已被成功用来辅助工业生产中的工艺制定和反馈控制。Prasad在创建加工图时使用了动态材料模型DMM),这是一种基于连续大塑性变形的模型。科研人员通过热压缩实验获取原始数据,再使用DMM材料模型建立热加工图,并结合真应力真应变曲线及微观组织分析,研究了625合金在不同条件下的变形机制,以寻找适合的加工条件。

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2014
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固溶处理对Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响

 现代工业的发展要求构件设计轻量化、高强度化、运行高速化,因此,对高比强度、高阻尼性能材料的研究已成为材料工作者的重要课题。在各种金属材料中,镁及镁合金以其密度低、比强度高、阻尼性能优异,被人们视为减振降噪、降低能源消耗的重要材料。但纯镁力学性能较差,很大程度上限制了其应用范围。目前一般的研究是从高阻尼镁合金出发,加入适量的合金元素来提高其力学性能,其中许多研究者对Mg-0.6Zr进行合金化的系统研究,发现在Mg-0.6Zr合金中加入微量稀土元素Y时,其综合力学性能得到较大提高。然而关于挤压工艺及热处理对Mg-0.6Zr-Y合金力学性能和阻尼性能影响的研究报道很少,且热处理对其阻尼和力学性能之间的影响机理尚不清楚。因此,本研究对挤压态Mg-0.6Zr-0.5Y合金进行不同的固溶处理,以期找出固溶处理温度和固溶处理时间对挤压态Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响规律。

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2014
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含Ti焊丝盘条轧制工艺的优化

 1、前言

随着国民经济的特别是焊接自动化的的蓬勃发展,市场上所需气保燥丝的需求量急剧上升。Ti凭借其细化晶粒、提高强度、改善冷成型和焊接性能等特点成为低合金高强焊丝钢中不可或缺的成分。本钢集团北营钢铁(集团)股份有限公司轧钢厂第四高速线材(以下称四高线)从2011年开始研发10余个牌号含Ti焊丝。本文主要介绍对含Ti高强度焊丝钢轧制工艺的优化。目的为进一步降低盘条物理性能波动范围,获到良好的塑性和适宜的强度,保证用户的拉拔性能。
2、Ti合金对钢材性能的影响
2.1、Ti与气体元素的化合
由于Ti的化学活性很大,易和N、O等形成化合物。Ti与O的亲和力很强,钢液必须用铝充分脱氧后,才能加入Ti。Ti与N高温下形成非常稳定的TiN,在热加工前的再加热过程中抑制奥氏体的晶粒长大。
2.2、Ti对钢材力学性能的影响
强度对Ti含量十分敏感,容易引起性能波动。Ti含量对强度影响的三个阶段,起三种不同的主要作用:(1)微量Ti(<0.04%)时,主要形成TiN而形成的TiC含量很少,此时的Ti沉析出强化作用很小,起细化晶粒作用;(2)中等Ti含量(0.04%-0.08%)时,超出TiN理想化学配比的Ti固溶在钢中,以细小TiC质点形式析出,起到析出强化作用。细小TiC的数量增加,强烈的TiC析出强化作用导致钢的强度随Ti含量增加而显著升高。(3)较高Ti含量(0.08%-0.15%)时,随Ti含量增加,钢中细小TiC析出受转变温度影响,转变温度越高,析出颗粒失去共格性关系的倾向就越大,并通过扩散长大,减弱析出强化。非共格析出物数量增加,减弱了析出强化效果,钢的强度增加趋平缓。
Ti还与S结合生成颗粒状分布的Ti4C2S2,改变了硫化物夹杂形态,改善钢材的纵横性能差。同时也减弱了Ti的析出强化,起沉淀析出强化作用,故Ti同时具有细化晶粒和改变夹杂物形态的作用。
合金钢的强度主要由固溶强化、晶粒细化和沉淀析出强化三方面组成。对于含Ti低碳高强度傳丝钢来说晶粒细化和析出强化对盘条强度起重要作用。
3、含Ti焊丝钢种类
表1:四高线所生产含钛焊丝明细
钢种
Ti%
ER55-Ti
0.04-0.08
BZJ55-Ti
0.04-0.08
BZJ80
0.04-0.09
BZJ70-G
0.04-0.09
BZJ70
0.04-0.09
ER55-D2-Ti
0.08-0.12
BXY50-G
0.07-0.15
BZJ60-Ti
0.08-0.17
ER50-Ti
0.12-0.16
G60
0.08-0.12
BZJ55-D2
0.08-0.12
由表可知中等含Ti量的钢种有五个,其余均为较高含Ti焊丝。
4、轧制
4.1、轧制工艺流程
根据四高线的设备情况,选择的轧制工艺流程如下:150mm×150mm连铸坯→步进式加热炉→高压水除鳞→1#~4#粗轧(一)→脱头辊道→5#~8#粗轧(二)→9#~14#中轧→15#~18#预精轧→预水冷箱→19#~28#精轧→精轧后1#、2#、3#水冷箱→吐丝→斯太尔摩风冷线→集卷→检验→包装→入库。
4.2、含Ti低合金焊丝钢连续冷却曲线
由图3可知奥氏体按不同的冷却速率可转变成块状铁素体、片层状珠光体、粒状贝氏体。在铁素体相变期间,以较慢的冷却速率转变可增加铁素体体积分数。在缓慢的冷却速率下,影响相变的直接因素有吐丝温度、铁素体相变开始温度、珠光体相变结束温度及相变冷却速率。礼制后要以较低的冷却速率进行缓冷,相变区间冷却速率应小于1/s。目的是得到铁素体+珠光体的组织,尽量避开贝氏体区。在控冷工艺参数的控制上,主要有吐丝温度、风冷速度的控制。
4.3、轧制工艺
通过点巡检制度及时处理设备隐患,合理设定各项工艺参数,保证轧线连续出钢是实现优化工艺的关键。工艺优化主要高线轧制开轧温度、吐丝温度及风冷速度的控制。
4.3.1、轧制温度的控制
由于加热温度越高,钢的变形抗力越小。但为有效地控制奥氏体晶粒度,获得良好的金相组织,应适当的降低轧制温度.由于合金元素的加入,根据该钢种的特点以及生产经验,将其开轧温度控制在1000-1020范围内,可达到良好的轧制效果。
4.3.2、吐丝温度的控制
由于钢中合金元素的含量较高,使其“CCT”转变曲线向右下方移动,推迟并延长了转变时间。吐丝温度较高时,盘条的抗拉强度波动范围较大,导致组织尺寸不均匀,对焊丝拉拔产生不良影响。过低吐丝温度的使入罩温度降低,会导致奥氏体向铁素体转变在入罩前开始,造成铁素体相变时间不足,减少了铁素体在金相组织中的含量。因钢中细小TiC析出受转变温度影响,转变温度越高,析出颗粒失去共格性关系的倾向就越大,减弱了析出强化效果,钢的强度增加趋平缓。
最终将吐丝温度控制800-820,从而获得良好的拉拔性能。
4.3.3、冷却制度控制
为使该钢种细晶奥氏体转变分解得到铁素体加珠光体组织,在控制吐丝温度的同时,采用延迟型控冷工艺,将斯泰尔摩冷却线全部加盖保温罩,用阻燃物填堵保温罩间的缝隙;风机全关,为防止风道内形成对流,对风口处加以密闭;考虑四高线风冷线实际,在辊道尾部增加一个保温罩并严格控制辊道的速度。
5、效果
四高线通过实行优化后的生产工艺,含Ti高强度焊丝钢物理性能波动下降30%,得到的金相组织主要为铁素体+珠光体+少量贝氏体组织,见图4所示。盘条具有良好的塑性,部分中等含钛量焊丝钢可以免除退火工艺,降低了劳动强度和生产成本。
6、结论
根据不同Ti含量对钢的组织性能的影响,结合现有工艺设备,制定工艺优化点。通过落实优化措施,有效降低了含Ti焊丝盘条的物理性能波动,部分产品节省了退火工序,降低了劳动强度和生产成本。

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2014
09

加热制度改进试验分析

 

 1目前加热炉加热制度分析

有一座加热炉,原加热制度按碳素钢、低合金钢和工具钢分为三类,具有与目前大多数加热炉相类似的典型性。原料钢坯有135、150、170、230mm四个厚度规格,按不同的钢坯厚度对应规定了不同的加热时间。由于钢坯热量传递速度是加热时间的一次函数,所以加热深度与加热时间应为正比例关系,即随着钢坯厚度的增大,加热制度中加热时间应相应按比例增加。但实际上加热时间增加的比例与钢坯厚度增大的比例并不相符,例如某类厚度为135mm的钢坯加热时间为80min,而厚度为230mm的钢坯加热时间为180min,比例相差悬殊。进一步对该加热炉230mm钢坯黑匣子测试结果分析,在距离出炉之前的一段时间钢坯各点温度已经达到工艺要求,具备出炉条件,因此加热制度中对于加热时间的规定有不合理的地方,有待改进。
2加热制度改进试验
为了解实际加热过程中加热炉内的钢坯温度随加热时间的变化规律,分析钢坯在加热过程中内部相关位置的升温速度以及之问的温差,选取合适的试验钢坯,确定代表加热状态的相关位置点。在相关位置点上开孔预先埋设热电偶,利用钢坯在线温度测试仪(黑匣子)进行在线温度试验,跟踪记录加热过程的钢坯各点的升温过程和速度,分析钢坯上、中、下层间温差以及水印等位置的温差,将其与出炉要求的参数对比,进而改进加热制度。
试验中试验钢坯按照加热制度中对应钢种要求的参数操作,加热时间为105min。试验过程中在试验坯前后分别排15块与试验钢坯相同材质规格的钢坯作为引导并填充满炉长。
根据对试验钢坯测试的数据,绘制试验过程中加热炉内钢坯温度随加热时间的变化曲线,各位置的升温曲线。对试验钢坯不同部位温度的变化过程进行热工分析。
(1)上下炉气温度比较分析通过对加热炉炉气温度趋势曲线分析,钢坯在加热过程中,钢坯上部的炉气温度与下部炉气温度接近,温度趋势基本一致,在均热段距离出料炉处加热炉下部温度逐渐降低。进一步测试加热炉的炉压分布,结论为该加热炉的炉压整体控制偏低,尤其是炉头压力偏低严重,原因是炉头吸人冷风引起出料炉门附近温度下降。对于该加热炉来说应增加下加热的热负荷,以保持温差一致。
(2)钢坯加热时间分析
在这期间各断面中心点的温度趋势较一致,在钢坯进人均热段遇到均热梁12min开始,钢坯均热梁中心点处的温度趋势是向下的,直到出炉时温度最低,降温的幅度与钢坯厚度方向的传热速度相吻合,表明影响均热梁中心处温度的主要原因是均热梁引起的水冷和屏蔽作用。因此调整加热制度的重点应针对解决钢坯在两个水梁之间局部温度偏低的问题,调整均热段下加热的火焰布置和热负荷可以在一定程度上解决这个问题。
当加热时间到96min时,钢坯各位置处的温度与出炉时温度基本一致,钢坯整体温差及各断面温差已经接近出炉时的温差,表明加热炉均热段没有发挥均匀温度减小温差的作用。
热时间92min时,除钢坯东侧非水梁上部温度(最低处温度1170%,仍大于1150外,整体温度与出炉时相差15左右,符合出炉范围。当钢坯运行86min时,钢坯东侧非水梁上部温度最低处仍超过1150达到1154,其他整体温度与出炉时相差3O左右,亦能满足工艺出炉要求。如果进一步解决钢坯东侧非水梁上部的加热问题,则缩短钢坯加热时间是可行的。因此,在调整加热炉各段热负荷分布的前提下,进一步进行缩短加热时间试验,先试将加热时间缩短至96min,再缩短至92min,经过调整火焰布置和热负荷,加热时间逐步缩短到86min。
(3)钢坯断面温度分析
钢坯断面各温度点之间的差值称断面温差,反映了钢坯“烧透”的程度,包括中心非水梁处断面温差、东侧非水梁处断面温差、加热水梁处断面温差、均热水梁处断面温差。
试验期间始终控制加热温度在较低的水平,最高点在均热段为1239,此时不需要将加热制度温度上限设定到1300就可以满足加热要求。在加热炉均热段钢坯各断面温差虽然有所减少,但运行过程中各点温度仍在升高,表明加热炉均热段热负荷过高,均热作用发挥不明显,相对于均热段加热段的热负荷略显不足。
3加热炉的钢坯氧化烧损率和节能分析
改进加热炉加热制度后,对实施新加热制度的1、2、3号三座加热炉进行了节能分析和氧化烧损率的测定。
节能分析
统计加热制度改进前后三座加热炉的能耗指标,加热制度改进前加热炉平均单耗为1.833GJ/t,加热制度改进后平均单耗为1.749GJ/t,节能4.5%。
(2) 氧化烧损率测定氧化烧损率测定采用氧化铁皮清渣量统计和铁皮取样测定两种方法。清渣量统计是对每月氧化铁皮量以及烧钢量进行累计然 后计算烧损率。经计算清渣量统计法的氧化烧损率为1.41%,铁皮测定法测定的氧化烧损率为1.43%,平均氧化烧损率为1.42%,改进加热制度前氧化烧损率为1.71%,减少氧化烧损20%以上。
4小结
综上所述,结合实际加热操作过程,通过钢坯在线温度测试,对加热制度中的加热温度、加热时间进行了调整优化,提出了新的加热制度,降低规定温度3O—60%,加热时间控制在90min以内。目前加热炉一直按照新加热制度提供的工艺操作参数进行生产,钢坯加热质量、炉温、氧化烧损、能耗等技术经济指标运行稳定,实现了降低炉温,缩短加热时间,减少氧化烧损,节约能源的目的。