大断面轴承钢控轧控冷工艺的模拟与分析

利用Gleeble 1500热模拟实验机,研究了轴承钢在850℃终轧后,不同冷却速度对其显微组织结构的影响规律.采用ANSYS有限元软件,模拟了大断面轴承钢在不同工艺制度下的温度场分布.结果表明:冷却速度是影响轴承钢碳化物析出的主要因素,在850℃终轧变形后,为了抑制网状的析出,冷却速度应达到3℃/s左右为宜;轴承钢断面越大,在快速冷却过程中,表面与心部的温度差越大(最大温差约450℃),心部冷却越困难;直径为60 mm以下圆钢,通过冷却强度与冷却制度的合理匹配,可以控制心部的冷速达到3℃/s,从而抑制网状碳化物析出.     

大断面轴承钢轧后控冷工艺的数值模拟分析

大断面轴承钢棒材轧制后,冷却速度过小心部易出现网状碳化物;冷却速度过大棒材表面容易形成马氏体,导致表面出现裂纹。为了分析轴承钢内部温度场变化规律,获得制定合理冷却工艺的依据,利用ANSYS有限元模拟软件对直径80mm GCr15轴承钢棒材轧后冷却过程温度场进行仿真,结果表明:80mmGCr15轴承钢棒材表面最低温度是379℃,经历80s后心部温度降到650℃,心部最大平均温降速度为3.13℃/s。最佳冷却工艺为:水冷3s+空冷5s+水冷3s+空冷8s+水冷5s+空冷10s+水冷5s+空冷。     

超快冷下X70管线钢热轧工艺及显微组织

研究了14.2 mm X70管线钢轧后经超快冷+层流冷却、层流冷却两种冷却制度后的显微组织及力学性能,讨论了超快冷+层流冷却下实验钢强韧化机制.结果表明:两种冷却制度下实验钢力学性能均满足API SPEC 5L X70要求,超快冷+层流冷却下实验钢强度、塑性及韧性较高,综合力学性能良好;不同冷却制度下显微组织均为贝氏体铁素体+针状铁素体+M-A岛混合组织,其中超快冷+层流冷却下针状铁素体、M-A岛组织更加细化;超快冷+层流冷却下实验钢主要强韧化机制为细晶强化与纳米析出强化;实验钢理想轧后冷却工艺为:820~840℃终轧+超快冷至450~500℃+层流冷却至350~400℃+卷取.     

超快冷工艺下X70管线钢微观组织及M/A岛演变

采用超快冷与层流冷却相结合的冷却工艺对厚度为12.7 mm的X70管线钢进行轧制,分析讨论不同超快冷终冷温度下实验钢的微观组织及马氏体-奥氏体(M/A)岛演变规律,并进一步给出实验钢的最佳轧制工艺参数。研究结果表明:当超快冷终冷温度在570~360℃范围内时,实验钢组织可归类为:1)准多边形铁素体(QF)+贝氏体铁素体(BF)+针状铁素体(AF)+M/A岛;2)AF+BF+M/A岛;3)AF+BF+板条贝氏体(LB)+M/A岛。随着超快冷终冷温度由570℃降至440℃,M/A岛所占面积百分比变化不大,M/A岛长度减小;随着超快冷终冷温度进一步降至360℃,M/A岛长度变化不大但体积分数降低。当超快冷终冷温度为440℃时,实验钢拉伸性能及低温韧性最优。针对实验用X70管线钢,控制冷却最佳工艺制度为终轧830℃+超快冷却至410~470℃+层流冷却至320~370℃+卷取。     

控制轧制和控制冷却4C船板的组织和冷脆性

本文研究了轧制工艺参数(奥氏体化温度、道次压下率及终轧温度)对低碳钢板(4C船板)轧后铁素体晶粒平均直径和脆性转化温度的影响及后二者之间的相互关系。实验结果表明:这些轧制工艺参数中终轧温度起主要作用,它决定了轧后铁素体晶粒平均直径、脆性转化温度及-40℃时的冲击韧性;在约800℃终轧,效果最好。 本文也研究了轧后快冷时间及冷却速度对低碳钢板的组织和脆性转化温度的影响。实验结果表明,延长快冷时间及加快冷却对轧后组织产生复杂影响:使魏氏组织级别增加;使伪共析珠光体量增加;使珠光体退化及细化。这样复杂的组织变化,对脆性转化温度带来复杂的影响。结果表明,快冷时间及冷却速度都有一定限度。本文对低碳钢中珠光体的退化及珠光体形态作了一些研究。根据所得到的实验结果,关于控制轧制及控制冷却对低碳钢板的组织和冷脆性的影响,得出七点结论。     

超快冷终冷温度对轴承钢棒材组织性能影响

以GCr15轴承钢棒材为研究对象,研究了超快速冷却终冷温度对其组织性能的影响.研究发现:高温终轧后以大于100℃/s的冷却速度超快速冷却到一定温度后缓冷到室温,随着超快冷段终冷温度降低,珠光体球团直径和片层间距减小;终冷温度过高只能使晶界碳化物厚度减薄但不能抑制其呈网状析出,降低终冷温度到715℃以下就可以得到抑制了网状碳化物析出的细片层珠光体型组织;随着终冷温度继续降低显微硬度增加并有退化珠光体产生,其显微硬度可达到426 HV.     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

轴承钢水冷的实验模拟研究

针对大端面轴承钢在轧后冷却过程中由于冷速过慢引起碳化物网状不合问题,利用实验室自制设备,对从现场剪取的轧材进行了模拟实验研究.记录了不同断面、不同冷却条件下的轧材径向温度变化趋势,提出合理的冷却制度,不同直径的圆钢心部温度降速在1.5-6 ℃/s变化,直径越小,降速越大.为进一步工艺设计和计算机模拟研究提供了依据.     

轴承钢水冷的实验模拟研究

针对大端面轴承钢在轧后冷却过程中由于冷速过慢引起碳化物网状不合问题，利用实验室自制设备，对从现场剪取的轧材进行了模拟实验研究．记录了不同断面、不同冷却条件下的轧材径向温度变化趋势，提出合理的冷却制度，不同直径的回钢心部温度降速在1．5—6℃/s变化，直径越小，降速越大。为进一步工艺设计和计算机模拟研究提供了依据。     

控制轧制控制冷却技术及其应用

本课题包括三个专题,15个子专题。(1)棒材控制冷却模拟实验室的建设。(2)国内典型轧机采用控轧、控冷技术的可行性及其最佳工艺研究。(3)控制轧制控制冷却及控制轧钢的应用技术基础研究。 主要成果:全部完成攻关任务,达到攻关指标。(1)建成一个具有国内先进水平的用微机控制的棒材控冷摸拟实验室,研制出小型圆钢轧后在线控冷过程应用微机控制的数学模型及程序控制方法。 (2)参加了16Mn、16MnNb、轴承钢,新Ⅲ级钢筋等产品的攻关任务,建立了奥氏体变形抗力数学模型、开发“M”型控制轧制新工艺,提出轴承钢轧后控冷工艺及冷却器设计,建立16Mn钢控冷工艺组织及性能的等量关系,进行棒材热轧中再结晶研究,     

控轧控冷工艺对高强度结构钢组织及力学性能的影响

探讨了控制轧制及加速冷却过程中工艺参数对高强度结构钢组织及性能的影响;借助光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射对钢的强韧化机制进行了分析.通过合理选择两阶段控轧+快速冷却参数,获得了满足国标GB/T 16270—1996中Q690,Q620和Q550要求的高强度钢板;得出了终轧温度、终冷温度和冷却速度与力学性能之间关系的回归方程,并分析了这些因素对显微组织及力学性能的影响.结果表明:在终轧温度870~880℃,冷速15~20℃/s的条件下,终冷温度570~600℃,能够达到Q550的要求;终冷温度500~570℃,能够达到Q620的要求;冷速提高至35~40℃/s,终冷温度在550℃左右,能够...     

两阶段控制冷却工艺对含钼X80抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用TMCP热轧及轧后两阶段控制冷却技术,在试验室制备了含Mo成分的X80级抗大变形管线钢,并利用扫描电镜和透射电镜等分析方法研究了不同冷却条件对组织与性能的影响.结果表明,采用两阶段控制冷却工艺的含Mo成分X80抗大变形管线钢为铁素体-贝氏体双相组织;随加速冷却中开冷温度降低,组织中铁素体含量增加,试样强度降低,屈强比降低,均匀伸长率提高;随加速冷却中终冷温度降低,贝氏体中M/A含量减少,尺寸更细小,分布更分散,试样强度变化不大但均匀伸长率显著提升.分析表明,当铁素体含量一定时,均匀伸长率与贝氏体中M/A密切相关,细小且均匀分布的M/A可提高加工硬化速率,推迟颈缩发生,使均匀伸长率升高.当加速冷却中开冷温度为690℃、终冷温度为450℃时,组织中铁素体的体积分数约为23%、晶粒尺寸约为5μm,M/A岛尺寸约为1μm,组织均匀性良好,试样得到最优的强度塑性匹配.     

影响冷轧DP590组织性能的连续退火工艺

为确定最优的退火工艺制度,对某钢厂冷轧DP590钢种连续退火工艺进行模拟试验,对该钢种在不同退火温度、快冷速度、过时效温度工艺条件下的组织和性能进行分析.结果表明:800℃退火时双相钢组织中马氏体比例为10％～15％,得到理想的双相钢的性能和组织;冷速提高可获得强化效果明显的板条马氏体,快冷段冷却速度在2(25℃/s时材料具有综合的性能指标;过高的过时效温度,发生贝氏体转变过时效温度为260～290℃可获得较为理想的组织和性能.     

变速轧制下超快冷系统工艺温度在线实时修正策略

结合某现场超快速冷却系统，具体分析了带钢运行速度变化对轧后冷却过程换热系数与冷却时间的影响规律.根据速度运行机制，开发了速度在线修正计算策略，实现了轧后冷却区带钢速度计算值与实际值的吻合;并在此基础上开发的工艺温度在线循环计算策略，消除了速度波动对温度控制的影响，提高了温度控制精度.将该温度在线实时修正策略应用于现场，实现了超快冷出口温度与卷取温度的精确控制，工艺温度命中率在96%以上，有效消除速度对温度波动的影响，完全满足新产品、新工艺的工业化试制及大批量生产.     

Q345C高强度厚板TMCP工艺

介绍了Q345C厚70 mm钢板的TMCP工艺,实现了对钢的强度、塑性和韧性的控制,研究了控制轧制工艺和钢的组织性能之间的关系,分析了钢的组织形貌.结果表明,采用该无热处理的未再结晶区大压下量TMCP工艺试验的厚板,轧后无论采用空冷还是加速冷却,力学性能都满足GB/T1591-94的要求,且厚度方向力学性能均匀性良好;加速冷却钢板铁素体晶粒细化更为明显,表面与心部铁素体晶粒尺寸稍有差异.为现场生产厚70mm钢板提供了有力的依据,节省了能源,降低了生产成本.     

低碳锰铌钢控制轧制及轧后快冷的组织与性能

本文研究了06Mn Nb钢中Mn、Nb含量,加热温度、轧制规程、轧后冷却及时效处理等工艺因素与轧后组织性能和断裂行为的关系。降低加热温度,采用合适的轧制规程,轧后在780—600℃之间以17℃/秒冷速冷却,碍到细小的针状铁素体晶粒,细小的M/A岛及少量粒状贝氏体组织的复合组织。提高Mn、Nb含量与加快轧后冷却有相似的作用。这样的组织比控制轧制后空冷的铁素体与珠光体组织,具有更高的σ_Y和好的低温韧性。粒状贝氏体的数量与贝氏体束的尺寸,与加热温度和总形量有很大关系,贝氏体的韧性决定于贝氏体束的大小,大的M/A岛能诱发裂纹。针状铁素体晶柱尺寸,是决定钢的屈服强度与低温韧性的主要因素。     

超快冷工艺对钢板心部异常带状组织的抑制作用

采用OM、TEM和EMPA方法对比研究了超快冷工艺及终轧温度对355 MPa级钢板心部异常带状组织的影响.结果表明,950℃高温终轧及超快冷钢板(UC1钢)心部带状组织完全消失,900℃终轧及超快冷钢板(UC2钢)心部则形成了微弱带状组织,而轧后15℃/s层流冷却钢板(LC钢)心部则形成了包括马氏体/奥氏体低温相的严重带状组织.热力学计算显示,钢板心部偏析降低铁素体相变温度144℃,从而提高消除带状组织所需临界冷速到8℃/s.温度计算得到UC1和UC2钢板心部冷速分别达12.1和13.4℃/s,而LC钢板心部冷速只有5.5℃/s,表明超快冷足以抑制心部带状组织,但降低终轧温度削弱了这个效果,而层流冷速则无法抑制带状组织.     

控冷工艺及奥氏体化温度对C92DA钢组织性能的影响

对C92DA帘线钢进行连续冷却转变曲线测定,观测其热处理后的室温相组织和维氏硬度,研究控冷工艺及奥氏体化温度对C92DA钢组织性能的影响。结果表明,使C92DA钢获得最佳组织性能的控冷速率为10℃/s,奥氏体化温度为900℃;C92DA钢珠光体转变温度随冷却速率增大而降低,转变时间随冷却速率增大而缩短;C92DA钢珠光体片层间距随冷却速率增大而减小,片层排列方向趋于紊乱。     

热处理工艺对38CrMoAlA钢组织与性能的影响

 通过热处理工艺试验研究了38CrMoAlA钢不同淬火温度、冷却方式和回火温度对38CrMoAlA钢微观组织及力学性能的影响。结果表明,在900—1000℃淬火温度范围内,淬火温度对该钢的力学性能影响不大。不同的冷却方式因淬火介质的冷却强度不同,导致淬火后的组织不同,从而影响该钢的力学性能。回火温度对该钢的力学性能的影响较为显著,100—400℃范围内回火表现出回火脆性,在620℃回火能得到较好的强韧配合。该钢采用940℃,1h,油冷620℃,5h,油冷的热处理工艺时,可获得适宜的力学性能。     

锻造工艺对非调质钢35MnVS组织与性能的影响

利用GLEEBLE 1500热模拟试验机、光学及电子显微镜等手段,研究了锻造工艺对易切削非调质钢35MnVS显微组织与机械性能的影响。结果表明:该钢加热至1 200℃时组织仍无明显粗化。终锻温度与锻后冷却速度是控制该钢性能的主要因素。适当控制终锻温度(950—1 000℃)和锻后冷却速度(不大于2℃/s)可获得良好的综合机械性能。在形变量15％—45％范围内,随形变量的增大,钢在空冷后亦可获得满意的强韧性。