高碳镀锌钢丝组织差异性精细表征研究

实验表征并对比分析了国内外不同厂商钢丝的精细组织.结果表明:国产钢丝在夹杂物尺寸分布、镀锌层厚度、索氏体片层间距、渗碳体形态、位错密度等方面均与进口钢丝存在一定差距,即进口钢丝中当量直径＜5μm的夹杂物所占比例高达90.6%,而国产仅分别为85.4%和88.0%;国产钢丝镀锌层中Zn-Fe合金层更厚,镀层更疏松;国产钢丝的索氏体片层间距更大,分布更分散.渗碳体溶解更加严重,颗粒状、短棒状的渗碳体颗粒数量和分布明显增多;国产钢丝的位错密度是进口钢丝位错密度的10倍.上述在微观组织上的差异导致国产钢丝的性能较差、质量不稳定.     

Al-1%Si合金剧烈塑性变形中Si元素形态对合金组织与性能的影响

合金元素能够以固溶态或纳米颗粒析出形态影响铝合金变形过程中微观组织演化,但哪种形态对铝合金微观组织影响更显著仍有争议.以Al-1%Si合金为研究对象,通过在变形前改变硅原子析出态与固溶态的比例,利用多道次累积叠轧焊方法实现大变形,对比研究了在微观组织和力学性能达到饱和状态过程中纳米析出硅颗粒、晶粒尺寸和位错密度的演化,以比较固溶原子与析出颗粒对铝合金变形过程中组织及性能的影响.结果表明,初始样品中固溶原子越多,析出颗粒越少,变形后饱和位错密度更高,晶粒尺寸更小,对应屈服强度更高.Al-1%Si合金中弥散分布的固溶硅原子比同质量的纳米析出硅颗粒阻碍位错动态回复的总效果更好,与位错理论分析相符.材料内位错回复能力也会影响饱和晶粒尺寸,位错回复能力越强,饱和晶粒尺寸更大.     

共析钢温变形过程的组织球化与超细化

利用热模拟压缩变形、SEM和热磁法实验,研究了共析钢在600~700℃变形过程的组织演变规律,探讨了变形及随后保温过程对珠光体球化、组织超细化和渗碳体溶解、再析出的影响.实验表明:共析钢温变形过程中发生珠光体片层溶断,渗碳体逐渐球化,以及伴随铁素体动态回复再结晶的同时细小弥散渗碳体颗粒在基体析出的过程.提高温度有利于上述复合过程的进行.形变组织经过保温后,亚微米级别的等轴铁素体晶粒和渗碳体颗粒弥散分布的复相组织的均匀性程度有所提高.温变形过程中渗碳体溶解和在铁素体内再析出的事实得到证实.     

扭转变形及退火处理对MP35N高温合金力学性能及微观结构的影响

采用扭转变形和退火处理调控MP35N合金的微观结构并改善其力学性能,对其力学行为进行微观机理分析。研究结果表明：扭转变形在合金径向上引入了梯度位错密度,使应变最大的表面处晶粒细化并引入大量层错。梯度结构的引入使得扭转变形后合金的强度显著提高至约767 MPa,同时拥有可观的均匀伸长率(约40%);进一步的退火处理并未改变扭转变形引入的梯度结构(包括梯度位错密度和晶粒尺寸),但退火处理导致合金中一部分位错的湮灭,并使得表面区域的层错转变为纳米孪晶。退火处理导致纳米孪晶的形成以及“铃木(Suzuki)效应”的作用使得合金发生了二次硬化。退火过程产生的二次硬化与位错湮灭导致的退火软化相抵消,二次硬化提供的强度约为76 MPa。     

SWRS82B盘条力学性能的分析

通过对国内某钢厂生产的SWRS82B盘条的组织、夹杂物及力学性能的研究,结果表明SWRS82B盘条的抗拉强度,屈服强度,断面收缩率,延伸率随索氏体含量的增加和索氏体片层间距的细化提高,SWRS82B盘条钢拉拔断裂的原因是钢中夹杂物存在。     

冷拔高碳钢丝及其再结晶织构

为了研究高碳钢盘条拉拔及后续退火过程中织构的演变规律,采用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)系统分别对SWRH82B热轧盘条以,及不同应变量的钢丝拉拔态、再结晶态的显微组织和织构进行了研究.研究发现,原始盘条中晶粒呈等轴状,片层无明显的择优取向,且盘条中晶粒取向比较分散,存在着很微弱的织构;冷拔态钢丝中的晶粒呈纤维状,片层基本沿拉拔方向排列,其主要织构为明显的(110)丝织构、{111}＜110＞和{001}＜110＞织构,且随着应变量增大,＜110＞丝织构的强度明显提高;钢丝经600℃退火6 h完全再结晶后,晶粒呈等轴状,渗碳体球化,钢丝的再结晶织构类型仍为明显的＜110＞丝织构,与退火前相比,织构的强度有所变化.     

初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响

中碳钢温变形过程的组织演变包含铁素体动态回复、再结晶和渗碳体的析出球化等过程.采用Gleeble1500热模拟试验机研究了初始组织形态对含碳0.48%(质量分数)的中碳钢在温变形中上述复杂过程的影响.结果表明:初始组织为珠光体 先共析铁素体的试样在温加工变形中渗碳体层片发生了扭折、溶断到逐渐球化的过程,在铁素体回复再结晶的同时伴随着细小弥散的渗碳体颗粒从过饱和铁素体中析出,得到微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的复相组织,但等轴状铁素体晶粒与弥散的渗碳体颗粒沿变形方向呈带状不均匀分布.温加工变形促进初始组织为马氏体的中碳钢中渗碳体析出和铁素体回复与再结晶.由于初始条件下碳的分布在微观尺度下相对均匀,变形后获得细小等轴铁素体与均匀分布颗粒状渗碳体的组织.     

层片状珠光体生长形貌的相场法模拟

采用相场法,以共析钢为例,模拟研究了不同初始共析层片间距及不同初始过冷度条件下层片状珠光体微观组织的生长形貌,探讨了不同初始层片间距及不同初始过冷度条件下层片状珠光体微观组织生长的规律.模拟结果表明:过冷度不变时,随着初始层片间距的增大,共析层片振幅增大,共析层片生长形貌的变化是规则对称的层片状→非规则非对称形状→棒状;层片间距不变,初始过冷度在19.6~20K时,随着初始过冷度的减小,共析钢中碳原子扩散能力增大,层片间距的失稳,致使共析层片由规则状向非规则形状变化;初始过冷度在20~22K时,随着初始过冷度的增大,共析钢中碳原子的扩散能力减弱,渗碳体相前沿碳原子浓度无法使其规则对称地生长,渗碳体相向碳原子浓度高的地方生长,从而产生倾斜生长以及层片合并现象.     

冷速对钢绳用钢丝组织性能的影响研究

本文采用不同的风冷频率对奥氏体化后的钢丝进行冷却处理,研究不同的冷却速度对钢丝组织和性能的影响.结果表明:随着风冷频率的增大,钢丝的强度和断面收缩率增大,原因是冷速增大时,珠光体的片层间距和团尺寸均减小;而延伸率降低,原因是钢丝由表及里冷速不同,从而导致片层组织不均匀引起.     

温轧TWIP钢/高碳钢组织及力学性能研究

采用热轧-温轧工艺制备了孪生诱导塑性(TWIP)钢和高碳钢双层复合材料,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针等观察双层钢的显微组织与界面元素分布,发现两种材料界面结合良好、无缝隙和孔洞,Mn元素由TWIP钢侧向高碳钢侧扩散。复合材料热轧后进行铅浴处理,高碳钢区域形成细片状的索氏体组织,索氏体片层间距随铅浴温度升高而增大。520℃铅浴时平均片层间距为202 nm,抗拉强度为1 592 MPa,延伸率9.9%,材料的综合力学性能较好。铅浴处理后的双层钢在300℃进行多道次温轧,进一步细化晶粒,产生位错增殖,抗拉强度随温轧压下量增大而增大,延伸率有所降低。轧制压下量达到70%时,高碳钢侧的索氏体片层间距进一步减小,TWIP钢侧发生剧烈塑性变形,晶粒沿轧制方向拉长。     

退火方式对含硼冷轧深冲搪瓷钢组织性能的影响

在实验室条件下研究了罩式退火和快速连续退火两种方式对含硼搪瓷钢微观组织、力学性能和抗鳞爆性能的影响.结果表明:适当增加Mn，S的质量分数和添加微量B，实验钢不同方式退火板的性能均较好；连续退火板强度稍高于罩式退火板，伸长率A50和rm值明显高于罩式退火板，综合力学性能较好；连续退火板的氢扩散速率明显小于罩式退火板，主要得益于采用快速连续退火得到的实验钢中铁素体晶粒内存在大量弥散分布的渗碳体颗粒作为有效氢陷阱；采用快速连续退火可以实现含硼搪瓷钢良好的力学性能和抗鳞爆性能的匹配.     

双辊薄带连铸低碳微合金钢的铸态组织

采用双辊薄带连铸技术制备了低碳微合金钢薄带，利用OM，SEM和TEM对铸态凝固组织、室温组织、析出及位错进行观察和分析.结果表明:低碳微合金钢铸带的凝固组织中二次枝晶间距约为12~15μm，相对于传统厚板坯和薄板坯连铸，铸带组织得到了明显细化.铸带的原奥氏体晶粒尺寸比较粗大，约为250~410μm，其组织由魏氏铁素体、珠光体和不规则铁素体组成.铸带组织中存在纳米级TiC析出和短棒状的渗碳体.TiC析出没有被薄带连铸的凝固过程及二次冷却过程明显抑制.铸带组织由于铸轧力及二次冷却速率不均匀导致大量位错的产生.     

钢绳的断丝失效分析

分析了钢丝绳在使用中的断丝原因。通过光学金相、电子金相及微区成分的分析 ,得出钢丝在索氏体化后的组织生长不完全 ,则对随后冷拔过程中易于在索氏体组织生长不完全区域萌生裂纹 ,从而使钢丝绳在服役过程中发生断丝现象。     

豆形截面钢丝辊模拉拔工艺数值模拟研究

采用二辊五道次辊模拉拔方法成形豆形截面钢丝.依据豆形截面钢丝形状的特殊性及AISI70号钢材的特性,设计了各道次孔型形状.其中第一、二、四、五道次的道次压缩率相等,辊子采用横辊摆放;第三道次的道次压缩率为0,该道次的辊子采用与横辊呈90°的立辊摆放.计算并设计出各道次辊模组成的孔型型腔的截面尺寸和形状,再利用Deform-3D模拟软件对五道次辊拉拔过程进行仿真模拟,分析了工件辊模拉拔过程的变形机理,并对辊模拉拔过程中工件的等效应力、等效应变、模具的载荷等进行了分析,同时选取特殊点进行应力应变比较.研究结果表明,通过辊模拉拔方法生产的豆形截面钢丝,其成形效果良好.     

82B钢盘条拉拔脆断的原因分析

对82B钢盘条拉拔脆断断口进行了金相组织和夹杂物检测，并借助扫描电镜观察分析了拉拔过程中产生的脆性断口形貌。结果表明，82B钢盘条脆断的主要原因是夹杂物级别超标、组织中出现网状碳化物、索氏体含量偏低以及盘条表面缺陷等。     

废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎工艺及补强机理

为了提高工程翻新轮胎的承载及抗刺爆性能,利用废旧子午线轮胎钢丝作为补强体,采用镀层法,通过废旧钢丝表面镀铜-镀锌处理,设计了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎生产工艺,主要包括局部修复与补强工程子午线轮胎钢丝帘线断裂层工艺、旧胎体层与翻新胎面胶层之间补强一层子午线废旧轮胎钢丝帘布层工艺.分析了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎补强作用机理,有效实现了废旧钢丝与轮胎橡胶的黏合,并对错体再制造工程翻新轮胎技术优势进行了分析,采用模硫化法对26.5R25全钢工程机械子午线旧轮胎进行了错体再制造翻新生产.结果表明,废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎承载能力和抗刺爆能力大大增强,其使用寿命为同型号普通翻新轮胎的1.2倍,接近同型号新轮胎的使用寿命,综合性能表现良好.     

氮含量对SWRH82B盘条组织和性能的影响

为了研究不同含氮量的SWRH82B盘条在组织和性能等方面的差异,利用液压万能试验机对盘条进行拉伸试验,利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察盘条的微观组织、拉伸断口及第二相析出情况。结果表明：增氮使索氏体组织的层片间距更细小;增加1.38×10-4的氮可使盘条的屈服强度提高8 MPa、抗拉强度提高28 MPa、延伸率降低1.8%、断面收缩率降低5.8%;高氮盘条比低氮盘条的拉伸断口上有更多的夹杂物;高氮盘条中的析出物更多且分布较弥散,析出物主要集中在位错线或原奥氏体晶界上,经标定,析出物中含有细小的V(C,N)颗粒。     

基于有限元模拟的树脂复合减振钢板拉深成形性能预测

采用3层有限单元模型对树脂复合减振钢板的杯形拉深成形进行了数值模拟,得出了减振钢板每层的应力应变分布以及树脂芯层的剪应力分布.揭示了树脂复合减振钢板和单层钢板拉深的不同,分析了树脂芯层剪切强度对拉深成形的影响.研究结果为树脂复合减振钢板的拉深成形工艺提供了数值模拟指导.