真空条件下高速钢中脱碳层的变化

在真空条件下对３种有初脱碳层的高速钢进行了退火实验，考察了在无氧的条件下高速钢中碳的扩散，指出了高速钢的脱碳与高速钢中碳化物的分解和游离碳扩散有关。     

微波加热内配碳酸钙高碳锰铁粉固相脱碳试验研究

以碳酸钙为脱碳剂,采用微波加热进行高碳锰铁粉固相脱碳,可避免高温下金属锰的蒸发,实现高碳锰铁粉快速固相脱碳。试验结果表明,内配碳酸钙高碳锰铁粉在微波加热场中进行固相脱碳,脱碳物料的碳含量随脱碳温度的升高、保温时间的延长、配碳比的增加而降低。高碳锰铁粉在微波加热场中固相脱碳物料的XRD物相分析结果表明,脱碳物料的氧化程度随脱碳温度升高而加剧。综合考虑,适宜的脱碳条件为:脱碳温度1 000℃,脱碳时间为60min。内配碳酸钙高碳锰铁粉在微波加热场中和常规加热场中分别加热到900,1 000,1 100,1 200℃并保温脱碳60min,微波加热场中脱碳率分别为76.69%,82.90%,84.11%,85.75%,远高于常规加热场的脱碳率(34.14%,48.28%,49.66%,63.03%),微波加热能增强碳的扩散能力,显著提高了脱碳效率。     

CrWMn钢细化强韧化的研究

本文利用ＣｒＷＭｎ钢刀片镶钢余热进行高温淬火，有效地抑制网状碳化物的析出。以高温回火代替球化退火，实现碳化物超细化。降低淬火加热温度．获得细小奥氏体晶粒。使ＣｒＷＭｎ镶钢刀片的抗弯强度与冲击韧性由δ-bb=1088MPa,α-k=19.6J/cm～2提高到δ-bb＞2466MPa,α-k＞88J/cm～2,HRC＞60，获得明显的强化韧化效果．     

取向硅钢脱碳过程的数值模拟分析

通过对硅钢钢带表面的脱碳反应动力学和碳在钢带内部扩散机理的研究,建立取向硅钢脱碳过程的数学模型,模拟分析脱碳气氛、退火温度、钢带的初始碳含量和厚度等因素对脱碳过程的影响,并与试验结果进行对比分析。结果表明,所建模型是可靠的;气氛中的水氢比过高会引起钢带表面过氧化而阻碍脱碳;钢带初始碳含量只在脱碳初期对脱碳过程有所影响;钢带中心部位的碳向外表面的扩散是影响脱碳过程的重要环节;提高退火温度并适当降低露点有利于加快取向硅钢钢带脱碳过程的进行。     

U71Mn钢在空气中高温脱碳实验研究

为了研究U71Mn重轨钢在空气中的高温脱碳规律,对U71Mn重轨钢进行了空气中950℃、1050℃、1150℃和1250℃等四个不同温度条件下的恒温30min、60min、90min、120min的加热,通过金相法检测了上述条件下的脱碳层深度,在考虑碳扩散和氧化后,进行了脱碳动力学计算。结果表明,U71Mn钢在950℃-1250℃温度加热时,随着温度的升高和时间的延长,脱碳层深度逐渐增加,碳原子的扩散长度与加热时间的平方根成线性关系,扩散激活能为133.08KJ/mol。     

GCr15高温金相分析

用高温显微镜观察ＧＣｒ１５铸态碳化物偏析的微观结构变化，并观察轧制态的ＧＣｒ１５纵向断口和不同热处理工艺条件下的晶粒度，实验结果表明：在锻轧前加热ＧＧｒ１５钢锭时，先高温下保温较长时间，再加热至始锻（轧）温度，能使碳化物充分溶解与扩散，确定始锻（轧）温度时，晶界偏析的影响不可忽视，同时晶粒粗化倾向需予以控制。     

微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO2的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO2的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol 1.     

加热温度对M42高速钢盘条组织和性能的影响

论述了退火加热温度对M42高速钢盘条组织和力学性能的影响,指出退火加热温度为880℃时盘条组织中的碳化物细小、分布均匀且此温度下盘条的断面收缩率最好,利于盘条的拉拔。     

基于原位观察的H13钢中液析碳化物高温行为研究

使用原位观察方法研究了不同凝固条件H13钢铸锭样品中液析碳化物的高温行为.实验发现连铸锭及电渣锭两种样品在所研究的枝晶间存在明显的合金元素偏析,其中Cr、Mo、V、C的偏析较为明显,液析碳化物存在于凝固枝晶间偏析最严重的区域,成分为V、Mo、Cr、Ti的液析碳化物.连铸锭及电渣锭两种样品分别在1200℃ 及1250℃ 围绕液析碳化物周围出现局部液相,理论计算的局部液相出现温度与实验观察到的接近;随着温度的升高,局部液相范围扩大,与电渣锭相比,加热至相同温度时,连铸锭液析碳化物周围的局部液相范围更大.液析碳化物周围局部液相的出现加快了枝晶间合金元素的扩散,对液析碳化物的高温行为具有重要影响.     

我院科技成果

1.利用轴承余热进行热处理 目前,国内轴承生产的传统工艺是,锻造成型后的轴承现在空气中冷却到室温,而后再升温到八百度左右进行球化退火处理。这种退火工艺生产周期长,消耗能源大,由于钢中的碳化物形貌大小分布不理想,而产品质量欠佳,轴承使用寿命不高。 另外,锻造毛胚在锻造后,热能白白地散失了,而退火又要重新加热到高温,耗费了大量的热能。     

铁及低碳钢的超快速退火

通过电阻加热方法实现了加热速度为 1 000—5 000℃/s,由此使铁及低碳钢的再结晶温度由 650℃降为 610℃,这一新型的热处理方法——超快速退火法(Ultra-rapid annealing),可以在不到一秒钟的时间内有效地软化材料,使其具有良好的机械性能,而且再结晶机理也要发生变化。在加热速度 1 000 ℃/s以上,回复效应随加热速率的提高而降低。本文重点研究了脱碳、脱氮钢,用超快速退火处理后,材料的最低硬度一般在 87.2 HV2.5kg。     

脱碳退火工艺对含铌Hi-B钢组织与织构的影响

借助红外碳硫分析及EBSD技术,研究了含铌Hi-B钢在不同脱碳退火工艺处理后的碳含量及织构变化。结果表明,当炉内气氛和露点温度一定时,含铌Hi-B钢中碳含量随着脱碳温度的升高而下降,随着保温时间的延长先下降,180s以后基本稳定;经850℃×180s工艺退火后钢样的脱碳效果最佳,钢中碳含量为0.0037%。退火试样中均主要含有{411}148、{111}112和{111}110织构组分,少量的Goss晶粒零散地分布在{111}112或{411}148晶粒之间。此外,有利于Goss晶粒异常长大的Σ9及Σ13b晶界的数量,随着脱碳保温时间的延长大致呈增加的趋势,随着脱碳温度的升高先增加后减少,即在840℃退火后出现极大值。     

加热温度对高速钢铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响

研究了退火加热温度对高速钢双辊铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响·试验结果表明,随着加热温度的提高,铸轧薄带中的网状共晶碳化物陆续熔断,粒状碳化物逐渐增多·当加热温度达到950℃后,铸轧薄带中的网状共晶碳化物基本上被粒状碳化物所取代·用汤普森弗瑞锥其(ThompsonFriedrich)方程,对试验结果进行了分析,并得出共晶碳化物层片间距的减小为高速钢铸轧薄带中的共晶碳化物的熔断和球化提供了条件·     

碳钢被覆金属碳化物过程中碳迁移扩散行为的探讨

本文对碳钢被覆金属碳化物过程中碳原子的迁移扩散行为进行了讨论。由于碳从基体向表面扩散形成碳化物,在基体与被覆层之间形成一假想的脱碳区△L,该区脱碳前的碳含量正好等于被覆层获得增量dl所需的碳原子总量。如果在被覆层获得增量dl的时间dt内,该区的碳能与远基体达到均匀化,则认为基体中的碳含量已足以维持被覆层的正常生长。本文对此进行了定量分析,导出了被覆金属碳化物钢中所需碳含量的数学表达式。     

微波场与常规场高碳铬铁粉固相脱碳显微结构对比

研究不同加热场对物料显微结构的影响,为微波加热场的特殊效应提供佐证。以内配碳酸钙高碳铬铁粉为研究对象,采用微波加热和常规加热进行固相脱碳,并对高碳铬铁粉显微结构进行对比研究。实验结果表明:微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,(Cr,Fe)7C3开始分解,在晶粒边缘形成少量的(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe);而常规加热内配碳酸钙高碳铬铁粉到900℃时,其金相组织结构没有发生明显的变化;当脱碳温度提高到1 000℃和1 100℃时,微波场高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3逐渐消失,(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)大量出现,且分布均匀;而常规加热下(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe)含量较少且偏析严重,当脱碳温度达到1 200℃时,微波场中(Cr,Fe)7C3几乎完全分解转变为(Cr,Fe)23C6-(Cr Fe),而常规加热下仍有较多(Cr,Fe)7C3残留,分布极不均匀,氧化程度也明显高于微波加热。微波加热下固相脱碳反应要求的温度低,反应速度快,反应较均匀,氧化程度低,体现出微波加热的优越性,证明微波场对高碳铬铁粉中碳的扩散能力具有明显的增强作用。     

微波场中高碳铬铁粉固相脱碳机理研究

结合背散射电子图像、X射线衍射分析,探讨微波加热场中高碳铬铁粉的脱碳机理。分析结果表明,微波加热时,CO2首先与高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3发生反应,然后再与其他铬铁碳化物反应;保温时间一定后,提高微波加热温度,高碳铬铁粉中(Cr0.7Fe0.3)7C3的比例减小,而(Cr0.7Fe0.3)23C6和铬铁素体相(CrFe)的比例增加;由于铬易被氧化,高碳铬铁固相脱碳时,物料发生了不同程度的氧化,且温度升高,氧化程度加剧。为进一步研究微波处理冶金粉料奠定基础。     

GCr15钢温变形对球化退火的影响

研究了 GCr15 钢的温变形对球化退火的影响。结果表明:珠光体温变形显著加快了碳化物球化过程。随变形量、变形速度的增加及变形温度的降低,球化速度增加,变形量是影响球化速度最显著的参数。珠光体的温变形促进了在790℃加热、保温过程中渗碳体的溶解和未溶渗碳体粒子的圆整过程。还对温变形试样快速球化退火工艺进行了试验。     

退火温度对430不锈钢冷轧板组织和力学性能的影响

针对现场生产的430不锈钢冷轧板,通过高温连续退火实验研究了退火温度对材料显微组织、强度、塑性以及各向异性性能的影响.通过实验得到了合理的两段式加热连续退火工艺:选取中间温度为600℃,加热II段的加热速率为2.3℃·s-1,最高加热温度为840℃.随着退火温度的升高,薄板的屈服强度和硬度呈明显的两阶段降低趋势,延伸率呈"S"型趋势增加,平均塑性应变比基本保持不变(1.25左右),而轧制平面各向异性指数有一定的降低.针对430不锈钢冷轧板分别建立了屈服强度与退火软化率和延伸率之间的定量关系.     

退火温度对铜/铝复合板剥离性能的影响

采用异步轧制方法制备铜/铝复合板,用电子万能试样机、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究扩散退火对于铜/铝复合板结合强度、剥离裂纹位置及剥离断口化学成分的影响.研究发现,扩散退火使复合板结合强度降低,扩散层厚度随退火温度的提高而增大.复合板经350℃保温2h后,在铜/铝界面形成厚7.31μm的扩散层,经500℃保温2h后,形成厚15.53μm扩散层.退火态铜/铝复合板剥离裂纹位于靠近扩散层中间的富铝层,剥离断裂处的金属间化合物为CuAl和CuAl2.退火时形成的脆性金属间化合物以及轧制过程中形成的裂纹及未结合区是造成结合强度降低的主要原因.铜/铝轧制复合板宜采用低于350℃温度进行退火.     

HK40耐热钢碳化物的沉淀研究

HK40(4Cr25Ni20)离心铸造耐热钢管是目前国内外石油化工中大量选用的炉用材料。这种以碳化物作为强化相的耐热钢,含碳量为:0.35—0.45%,铸态组织为:奥氏体加上块状具有伪六角洁构的 Cr7C3型晶界碳化物。在使用过程中由于加热使得基体中过饱和碳以细小、弥散分布的Cr23C6型碳化物在晶内沉淀析出,同时晶界Cr7C3型碳化物也转变为Cr3C6,起到了碳化物弥散强化作用,改善了钢的高温使用性能,提高了钢的蠕变断裂强度。 利用透射电镜研究了HK40钢铸态以及850℃高温时效500小时和在870℃下实际使用了4万小时合金组织的高倍形貌。用选区电子衍射…