培训课件：钢材新品种开发.pptVIP

钢材新品种开发 河北工业大学材料学院 Thank you! * * * 一、钢材内在质量与材料性能的关系 纯净钢(↓S、P等杂质含量使塑性、韧性↑↑) 轴承钢氧含量降低到5-10 ppm,其疲劳寿命可超过SKF名牌产品 管线钢S：0.005%→0.002%，低温冲击韧性(夏氏) 70J→150J。 F不锈钢，C+N 150ppm,可抗应力腐蚀, 并能↑可焊性 P引起冷脆 4340钢 P：0.03% → 0.003%，CV ↑10J； En24钢(473K回火) P：0.005% → 0.016%, K1C：453 → 339 Kg/mm3/2 国际上瑞典SKF公司的轴承 纯净度：↓夹杂物数量，尤其是低膨胀系数的氧化物。 常温体积大于基体→较大的镶嵌应力→疲劳裂纹萌生 研究表明：O：40→10ppm，接触疲劳寿命↑10倍 组织均匀度: 碳化物的偏析程度。无论带状还是网状碳化物 偏析↓↓接触疲劳寿命→钢锭和钢坯的扩散退火 细颗粒度: 获得小、匀、园的碳化物。 SKF轴承的碳化物颗粒为 0.2~0.7μm, 国产钢为 0.1 ~ 1.8μm 精心的制造工艺保证了优异的质量和性能 关键技术：材质的高纯净度、组织的高均匀度和细颗粒度 瑞典SKF的轴承钢：酸性平炉，Si还原法生产 O: 25 ~ 50 ppm; S: 0.018% 夹杂物: 硫化物和氧化物。 实验：当氧化物被硫化物包覆时疲劳寿命最高 保持很小的O/S比 实验表明：碳化物的颗粒细化到0.65 → 0.09μm， 接触疲劳寿命L10 (10%破损)↑3.5倍；L50 ↑1倍 近代轴承钢：碱性电炉冶炼，Al脱氧生产。 夹杂物：球形铝酸钙→产生镶嵌应力→↓疲劳寿命 各特钢厂普遍引进真空脱气装备，O容易达到 10ppm, 同时还要小的O/S比。 日本冯公雄试验得出：S ≯ 0.21×[O]1/2 + 0.007 if [O]:10 ppm，S: 0.013%, 不会降低疲劳寿命。 我国和国际上均规定为S≯ 0.025%。 日本山洋特钢公司认为: S在凝固时易造成偏析→少量S 仍会对轴承寿命造成危害 → S含量降至0.002%。 二、改善82B线材质量的途径 1、 FACTSAGE 热力学软件与材料中氧、硫等含量的控制 德国GTT公司从事冶金热化学反应的技术人员开发的热化学计算软件 计算钢铁熔炼过程中不同温度下多元体系的相平衡 → 控制炉料加入 量及炉渣粘度等 冷却过程中体系所产生的化学反应及相析出情况 晶 连 由Al2O3-CaO二元系统的相图，可确定哪些相在1600℃ 时可以共存 由图2可知：随着钢中O- 和Ca- 成分的变化，能够发现在给定温度下，平衡钢水中出现固态铝酸盐，铝酸盐+ 液态氧化物，仅有氧化物，或者是液态氧化物+ CaS 沉淀等不同区域 通过改变热化学参数，人们可以找到“炉渣-窗口”，从而避免喷嘴堵塞现象 82B属于高碳钢，结晶时凝固范围很宽 成分偏析 Si、Al：非碳化物形成元素，可适当提高其含量有助于抑制先共析碳化物的析出 * 超高碳钢的研究：Al在抑制先共析碳化物析出方面的作用Si Cr：中强碳化物形成元素，极易与碳结合形成碳化物 限制其含量 2、合理控制材料化学成分 Fig. C=1.8%、Cr=1.6%、Al=2.6% 超高碳钢应力应变曲线 Patenting （派敦）处理: 使高碳钢获得细珠光体(索氏体组织) (铅浴淬火), 再经过深度冷拔, 获得高强度钢丝的处理 应用范围: 绳用钢丝, 琴钢丝和某些弹簧钢丝 e.g.: F2mm 65钢钢丝, 900℃奥氏体化, 520 ~ 540 ℃等温索氏体化处理, 冷拔成F1mm钢丝, sb: 1100 MPa → 1800 MPa P片间距对钢的变形特性有很大影响 3、利用Formaster相变膨胀仪测定钢的C曲线，以合理控制材料的冷