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.     

超快冷对H型钢冷却变形的影响

H型钢在冷却过程中不可避免地会产生温度不均,进而造成在H型钢横断面上冷却变形不均匀的现象,改善H型钢冷却变形均匀性成为H型钢研究重点.利用有限元分析软件ANSYS分别对H型钢超快速冷却过程中的内并外扩现象进行了模拟,并将模拟结果和实测数据对比,两者基本吻合.内并外扩原因是H型钢上下槽的冷却速度不均,造成残余应力过大.通过改善超快冷设备结构布置方式和过程控制模式,改进后的模拟和实测数据结果均表明内并外扩问题得到解决.     

轧制工艺参数对H型钢金属流动规律的影响

根据某H型钢生产厂的实际生产数据,建立终轧产品为 H200×200×12×8的热连轧模型。利用有限元软件ANSYS -LSDYNA对热连轧过程进行数值模拟。根据模拟结果,分析金属流动规律和变形规律。由于腹板和翼缘在不同的变形区内进行变形,H型钢的变形过程较为复杂,腹板与翼缘连接处金属变形尤为复杂。腹板和翼缘的金属由于延伸率不同而导致腹板和翼缘的金属之间进行相互交换。研究 H型钢腹板和翼缘的金属流动和变形与延伸率、轧制速度、摩擦系数等因素之间的影响规律,为制定合理的轧制规程,提高产品质量提供依据。     

H型钢焊接变形工艺控制

目前,焊接H型钢己广泛应用于桥梁、电建工程。在焊接过程中,无论采用何种焊接方法,关键在于如何控制焊接变形。本文对H型钢焊接变形工艺控制进行了总结。     

H型钢控制冷却过程的应力场模拟

利用ANSYS软件建立H型钢模型并进行模拟,研究热轧H型钢轧后冷却过程中的热边界条件,分析H型钢在不同温度下应力应变场的分布及规律,为控制冷却系统的设计提供指导;分析不同冷却方式H型钢的力学性能,比较不同控冷方案,选择的控冷方案为:空冷5 s后,水冷5 s,再空冷5 s。根据应力产生机理和对比控制冷却不同水流密度的模拟结果,在相同冷却时间条件下,随着水流密度的增大,H型钢的温度逐渐降低,最大应力逐渐增大。     

H型钢断面组织对其机械性能的影响

H型钢因其断面异型,轧制变形时金属流动性大,断面温度分布不均匀使得其断面组织均匀性很难得到控制。在建筑工程中H型钢的广泛应用,使得对产品的形状、尺寸精度和机械性能要求日益严格。在金属的塑性变形过程中,微观组织的演变对金属的机械性能有着很大的影响。为了研究组织对机械性能的影响,对产品的机械性能进行的拉伸实验并对组织性能进行了观测,分析了组织对机械性能的影响。并对轧制规程进行优化。     

H型钢控制冷却过程的应力场模拟

利用ANSYS软件建立H型钢模型并进行模拟,研究热轧H型钢轧后冷却过程中的热边界条件,分析H型钢在不同温度下应力应变场的分布及规律,为控制冷却系统的设计提供指导;分析不同冷却方式H型钢的力学性能,比较不同控冷方案,选择的控冷方案为:空冷5 s后,水冷5 s,再空冷5 s。根据应力产生机理和对比控制冷却不同水流密度的模拟结果,在相同冷却时间条件下,随着水流密度的增大,H型钢的温度逐渐降低,最大应力逐渐增大。     

控轧控冷和回火工艺对超低碳贝氏体钢组织和性能的影响

研究超低碳贝氏体钢的控轧控冷和回火工艺对其组织及力学性能的影响.结果表明,在试验工艺下试样组织均为粒状贝氏体,且在820 ℃终轧、440 ℃回火时获得了高强度低屈强比的超低碳贝氏体钢;控轧控冷工艺可以细化贝氏体铁素体和M-A岛、降低铁素体含碳量、控制组织中软硬相的比例,从而提高材料强度、降低其屈强比.回火温度升高使贝氏体铁素体粗化、含碳量和位错密度降低、M-A岛分解成细小的板条贝氏体,并析出富铜原子团,这是材料获得高强度、低屈强比的主导因素.     

亚稳奥氏体对高强度海洋工程用钢力学性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0～6％)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分数的增加,屈服强度从753 MPa降低到506 MPa,抗拉强度介于794～843 MPa,屈...     

H型钢热轧过程微观组织的数值预报

将热力耦合有限元方法与金属微观组织演变数学模型相结合,提出了热变形过程微观组织的数值预报方法。作为应用,模拟了Ｈ型钢热轧过程的微观组织演变。预报值与实测值吻合良好,表明本文方法己能成功预报热变形后的金属微观组织。     

H型钢超快速冷却控制系统的开发与应用

对H型钢超快速冷却设备作了简要介绍.通过基础自动化中信号传递和液压缸的协同工作,使超快冷系统能适应不同规格H型钢的冷却要求.根据钢种开发及生产工艺要求,针对超快速冷却过程,建立了空冷和水冷温降模型.通过模块化设计,实现了过程温度的控制;通过模型自学习,使超快速冷却工艺逐步合理.从运行情况来看,腹板和翼缘温度差值可以降至30℃,协同工作的两个液压缸中磁尺数值大致吻合,从而使超快速冷却系统具有良好的可控性以及高精度和低故障率.     

分段冷却模式下热轧双相钢的组织演变及力学性能

通过热模拟实验研究了分段冷却模式下变形温度、保温温度及保温时间对Nb-Ti微合金热轧双相钢组织演变及性能的影响.结果表明:降低变形温度可促进铁素体的转变,使马氏体形态由大块状过渡到岛状;保温温度从740℃逐渐降至580℃时,铁素体转变量先增加后减少,保温温度为660℃时铁素体转变量达到峰值;随保温时间延长铁素体转变量增加,且铁素体转变量与时间的关系曲线呈“S”型.采用超快冷+空冷+层流冷的冷却模式并通过调整终轧温度及空冷时间获得了630~710MPa的热轧双相钢,屈强比≤061,相应的组织为铁素体+马氏体或铁素体+马氏体+少量的贝氏体.     

等温淬火工艺对超高强贝氏体钢组织性能影响

针对低碳超高强贝氏体钢在不同等温淬火工艺下的组织和力学性能演变规律进行研究.结果表明:与一阶段等温淬火工艺相比,两阶段工艺下组织中贝氏体量增加,马氏体量相对减少,致使实验钢的屈服强度高达1178MPa,提高58%,延伸率从7.7%升高到14.4%,单位冲击韧性达到66J/cm²,提升16%.对比研究不同等温淬火工艺下实验钢的强塑性匹配发现,两阶段工艺A₃(240℃等温2h后再270℃等温1h)条件下实验钢的强塑积可达21888MPa·%.通过两阶段工艺,可消除实验钢中由于Mn元素偏析造成的马氏体带,获得相对均匀的贝氏体组织,从而使得实验钢的强度和韧性同时提高.     

时效温度对890MPa级含铜钢组织与性能的影响

根据纳米析出强化机制,设计了一种屈服强度为890MPa的超高强海洋工程用钢——NEU890钢.在相同固溶条件下,研究了时效温度对NEU890钢显微组织、室温拉伸性能、-40℃ Charpy冲击功的影响.用透射电子显微镜分析纳米级析出相分布,并计算出其强度贡献值.结果表明,固溶态试样屈服强度为852MPa,500℃时效屈服强度达到峰值1026MPa,呈现典型时效析出强化特征.NEU890钢的脆性时效温度区间为300~500℃.当时效温度为550~600℃时,NEU890钢的屈服强度为994~910MPa,-40℃冲击功为108~166J,可满足EQ91钢拉伸和冲击性能指标要求.     

控制冷却对CSP低碳锰钢组织和性能的影响

利用Gleeble1500热模拟机测定了薄板坯连铸连轧EAF-CSP工艺生产的低碳含锰钢经奥氏体区二次变形后的CCT曲线.实验钢含有0.17%C,1.21%Mn和0.28%Si(质量分数).研究表明:提高热轧后的冷却速度使Ar3温度降低,导致试验钢的晶粒进一步细化;冷速大于20℃/s时,出现贝氏体和铁素体的混合组织,可降低钢的屈强比;790℃终轧,550℃卷曲时出现铁素体/珠光体带状组织,提高冷速使溶质(如Mn和C)富集区在形成珠光体之前完成奥氏体-铁素体相变是避免生成铁素体/珠光体带状组织的有效方法.     

控制冷却对管线钢X65组织细化与性能的影响

在实验室φ450热轧实验机上进行了微合金管线钢X65轧后控冷工艺的研究,以便为进一步工业化生产提供可靠的实验和理论依据.通过TEM分析可知,针状铁素体组织典型的形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M/A岛和渗碳体.实验表明,随卷取温度的降低和冷却速度的增加,显微组织明显细化,针状铁素体体积分数增加且力学性能得到提高.因而通过控制轧后冷却制度可以实现X65铁素体-少珠光体钢的柔性化轧制,细化组织,从而显著提高力学性能,达到甚至超过X70钢的级别.     

穿水冷却对GCr15轴承钢组织和力学性能的影响

通过4种穿水冷却工艺生产20mm热轧GCr15轴承钢棒材,研究了穿水冷却对热轧及球化退火、淬回火热处理后轴承钢组织和力学性能的影响.结果表明:终轧前后均采用穿水冷却,控制终轧温度在800~860℃,上冷床返红温度为620℃,能明显降低先共析碳化物及珠光体相变温度,减小热轧轴承钢中先共析碳化物厚度、连续度及珠光体片层、球团大小.退火及回火组织中碳化物厚度减小,均匀性增加,防止了粗大未溶网状碳化物的遗传.热轧及热处理后轴承钢抗拉强度及面缩率均增强.     

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验,研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果,采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm,强度为376MPa,-40℃冲击功为169J;心部晶粒尺寸可细化至15μm,强度为360MPa,-40℃冲击功为123J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层,晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加,钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.