60Si2Mn弹簧钢表面脱碳理论及试验研究

通过表面脱碳热力学、动力学分析,采用菲克第二定律对钢坯表面脱碳层深度进行预测,建立弹簧钢脱碳层深度理论值计算模型,研究了保温时间、加热温度对60Si2Mn弹簧钢脱碳层深度的影响,并对弹簧钢完全脱碳机制进行分析,计算出60Si2Mn弹簧钢产生完全脱碳层深度最大时的温度。同时,利用实验室加热炉对60Si2Mn弹簧钢钢坯进行加热,采用金相法测量脱碳层厚度。结果表明:60Si2Mn弹簧钢总脱碳层和完全脱碳层深度与加热时间的平方根成正比;在空气气氛中,60Si2Mn弹簧钢存在最小脱碳条件,最小脱碳条件温度范围为900~1000℃,脱碳层深度在0.01~0.12 mm之间。     

几种高速列车用弹簧钢的脱碳敏感性

研究了51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA共4种高速列车常用弹簧钢的表面脱碳形貌,比较了脱碳敏感性大小。结果表明,Cr-V系弹簧钢具有较小的脱碳敏感性,Si-Mn系弹簧钢的脱碳倾向较大。在850～1050℃温度范围内,60Si2MnA的脱碳最严重,60Si2CrVA次之,51CrV4、52CrMoV4的脱碳敏感性最小。弹簧钢的化学成分对其脱碳行为有重要影响。     

加热温度和Nb对弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层深度和形貌的影响

通过箱式电阻炉等温加热实验,研究了加热温度和0.037%Nb微合金对弹簧钢60Si2CrVAT表面完全脱碳层深度和形貌的影响。实验结果表明:加热时间为90min时,弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层形成温度为725~925℃,完全脱碳层中铁素体为粗大的柱状晶,并且存在一个完全脱碳敏感的温度区间800~875℃,850℃时完全脱碳层深度达到最大。添加0.037%Nb并没有对弹簧钢60Si2CrVAT完全脱碳层深度有明显影响,但是显著影响了完全脱碳层形貌。     

Nb-V复合微合金化对60Si2MnA弹簧钢耐腐蚀性能的影响

采用中性盐雾加速腐蚀试验和电化学试验,研究了添加0.024Nb-0.12V(wt%)微合金对60Si2MnA弹簧钢耐腐蚀性能的影响.结果表明,Nb-V复合微合金化降低了弹簧钢的腐蚀速率,提高了弹簧钢在5wt%NaCl水溶液中的点蚀电位,是一种经济有效的显著改善弹簧钢耐腐蚀性能的途径.     

55SiCr弹簧钢脱碳与氧化行为研究

氧化脱碳是影响55Si Cr弹簧钢表面质量的主要因素,本文研究了不同加热温度、加热时间、加热方式对55Si Cr弹簧钢组织中氧化脱碳特征的影响。试验结果表明,1100℃时材料的总脱碳层深度达到最大值,超过1100℃时,总脱碳层深度逐渐减少,1100℃为55Si Cr弹簧钢的脱碳敏感温度。全脱碳层深度在800℃时达到最大值,高于950℃后,全铁素体脱碳层深度趋于稳定。加热温度对脱碳层深度的影响比保温时间的影响更加明显。     

65Si2MnW弹簧钢的氧化脱碳特性及疲劳性能

通过在不同温度和保温时间的条件下在空气介质中进行氧化脱碳试验,研究了不同热处理制度对65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量和脱碳层深度的影响规律。并通过旋转弯曲疲劳试验和断口扫描分析,研究了65Si2Mn W弹簧钢的疲劳性能及其开裂原因。结果表明:随着热处理时间的延长65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量和脱碳层深度都随之增加,而随着热处理温度的升高,65Si2Mn W弹簧钢的氧化层脱除量逐渐增加,但脱碳深度先增加后减少。并且,65Si2Mn W弹簧钢在不同热处理条件下的氧化脱碳性能均优于传统的60Si2Mn弹簧钢。此外,通过疲劳升降法的试验结果计算得到65Si2Mn W弹簧钢的疲劳强度约为817 MPa。通过对疲劳裂纹源中的夹杂物进行能谱分析,发现裂纹源主要为含S、Mn、Ca的复合夹杂物(Mn,Ca)S,并且当夹杂物尺寸较大时,65Si2Mn W弹簧钢的疲劳寿命明显下降。     

2%残氧气氛下化学成分对高碳钢脱碳层深度的影响

利用同步热分析仪研究了2%(体积分数)残氧气氛下C、Si、Cr对高碳钢脱碳层深度的影响。结果表明:化学成分从以下方面影响总脱碳层深度:碳扩散系数、脱碳边界的碳比值、氧化层深度。Cr元素显著降低了碳扩散系数,Si元素对碳扩散系数影响不明显。C、Cr等元素显著降低脱碳边界的碳比值,Si元素影响不明显。Si在1150℃以上则明显加深氧化层深度,从而导致了60Si2MnA钢脱碳层深度降低。在相同的条件下,以上三个因素的综合作用使得GCr15、92A、60Si2MnA钢的脱碳层深度逐渐增加。     

Cr含量和加热温度对高铁弹条用60Si2Mn弹簧钢脱碳层的影响

通过提高高铁铁轨扣件系统中的弹条用60Si2Mn弹簧钢中的Cr元素含量,分析了不同加热温度下钢的脱碳情况,研究了Cr元素以及加热温度对60Si2Mn弹簧钢脱碳层组织形貌及厚度的影响。结果表明,Cr元素含量提高至0.35%后,弹簧钢在不同加热温度下的脱碳层厚度都有明显减少,当加热温度在900 ℃以上时只存在部分脱碳现象,且脱碳层厚度随着加热温度的升高而增加。     

弹簧钢60Si2MnA表面脱碳规律研究

研究了加热温度、加热时间对弹簧钢60Si2Mn A脱碳厚度的影响,分析了脱碳组织形貌演化规律,运用菲克第二定律讨论了脱碳厚度与加热温度、保温时间的关系。结果表明:加热温度在低于650℃以下,60Si2Mn A是不发生脱碳的;当加热温度达到700℃以上,脱碳层厚度随着加热温度的升高和保温时间的延长而逐渐增加的;加热温度在700~900℃之间,可以形成明显的全脱碳层,且随着保温时间延长,全脱碳层厚度是逐渐增加的,全脱碳层厚度随着温度的升高是先增大后减小。加热温度为800℃时,全脱碳层厚度达到最大值。     

汽车安全带卷簧用Super6和SK5的脱碳行为研究

用金相显微组织法研究了Super6和SK5弹簧钢的脱碳行为,分析了加热温度和保温时间对两种优质汽车安全带卷簧钢脱碳层深度的影响。结果表明,在相同保温时间下,Super6弹簧钢在700℃开始脱碳,在1100℃时总脱碳层深度最大达到0.4mm,其总脱碳层深度的敏感温度为1100℃;SK5弹簧钢在950℃开始脱碳,总脱碳层在加热过程中并未出现峰值,脱碳层深度随温度的升高不断增加。此外,无论是等温或等时间加热工艺下,SK5弹簧钢的脱碳敏感性均明显低于Super6弹簧钢。     

60Si2MnA钢簧片失效分析及热处理工艺

对60S i2MnA钢簧片分别进行普通淬火、真空淬火、薄层渗碳复合热处理试验,采用回零试验检验零件弹性合格情况,并测试了力学性能和表面残余应力。结果表明,簧片经复合热处理后合格率最高,普通淬火由于表面脱碳零件合格率最低,真空淬火因为淬火强化效果降低合格率一般。簧片失效原因在于热处理表面质量差,加载后表面产生塑性变形。薄层渗碳复合热处理工艺能改善簧片表面质量及性能,特别是提高了表面残余压应力,有效地提高了产品合格率。     

低碳马氏体弹簧钢35Si2CrVB弹性减退性能的研究

对新研制的低碳马氏体弹簧钢35Si2CrVB的弹性减退性能作了研究，指出弹性减退的本质是弹簧在服役过程中的循环软化，材料的动态屈服强度σ′0.2，动态屈强化σ′0.2/σb和σ′0.2/σ′0.2可作为评定材料弹性减退抗力的重要的力学指标，经与60Si2MnA钢比较35Si2CrVB钢的动、静态力学性能均较60Si2MnA为佳，在循环应力作用下，35Si2CrVB钢的动态屈服强度σ′0.2,动态屈强比σ′0.2/σb和σ′0.2/σ0。2比60Si2MnA钢大得多，动态屈服强度σ′0.2高出60Si2MnA钢270MPa，表现出更高的弹性减退抗力，说明低碳马氏体弹簧钢更适合弹簧使用特性的要求。     

热成形钢的脱碳影响因素分析

采用Gleeble-3500热力模拟试验机模拟热成形工艺过程,分析了不同加热温度(890～950℃)、保温时间(240～1000 s)、化学成分(T1500HS和CR1300/2000HS钢两种不同材料)及不同表面涂油(有油和无油)对冷轧热成形钢表面脱碳的影响.结果表明,在正常加热温度(910～950℃)、保温时间(2...     

50CrMnV弹簧钢脱碳影响因素分析

主要研究了不同加热温度、不同保温时间对50CrMnV弹簧钢氧化脱碳的影响,为制定大生产加热制度提供了理论依据。试验结果表明：在两相区770 ℃附近加热,试样表面产生明显全脱碳层,当温度达到870 ℃时,全脱碳层消失。随着保温温度的升高和加热时间的延长,总脱碳层深度逐渐增加,当温度达到1 120 ℃时,出现全脱碳层,达到1 170 ℃以后,脱碳层深度不再明显增加。为保证脱碳层要求,大生产采用快速加热,加热炉均温区采用1 020 ℃以下温度加热,可满足无全脱碳层,总脱碳层深度不大于0.2 mm的要求。     

两种水溶性淬火介质对弹簧钢淬火效果的研究

考察了水溶性淬火介质ＭＣ和ＬＡ对６０Ｓｉ２ＭｎＡ钢的淬火效果，结果表明，其淬透程度和力学性能均达到或超过了油淬的水平；在合适的介质浓度和操作条件下，淬裂和变形人同很小，基本与油淬相当。因此，用其代替油作为６０Ｓｉ２ＭｎＡ钢的淬火介质是可行的。     

弹簧钢稳定杆失效分析

通过形貌观察、硬度测试、组织检验和能谱分析,研究60Si2Mn弹簧钢的失效原因以及影响因素,如夹杂物、表面脱碳、表面缺陷等。结果表明此弹簧钢断裂为早期疲劳断裂,裂纹源萌生于表面及次表面。     

Decarburization of 60Si2MnA in Atmospheres Containing Different Levels of Oxygen,Water Vapour and Carbon Dioxide at 700–1000 °C

The decarburization behaviour of 60Si2MnA in atmospheres containing 0–21% O₂,?<?20 ppm–17%H₂O, and with or without 8%CO₂, at 700–1000 °C, was investigated. The new findings of the current study were: (a) severe decarburization was associated with the formation of wüstite (FeO) scale on the steel surface, (b) the carbon activity at the steel–FeO interface was most likely determined by the reaction equilibrium between FeO and dissolved carbon in steel, (c) when a ferrite layer was able to form, the decarburization tendency was determined by the relative carbon permeability (defined as the product of carbon concentration difference at the two interfaces of the ferrite layer and carbon diffusivity) through the ferrite layer, and therefore, (d) the decarburization tendency at 800 °C was greater than those at 700 and 900 °C as the relative carbon permeability at 800 °C was the greatest. If FeO was absent when heating in dry O₂-containing gases, however, possibly as a result of the formation of a SiO₂ layer at the steel surface, decarburization was very much alleviated or avoided. At 1000 °C, the decarburization tendency was alleviated even when FeO was able to form because formation of a ferrite layer was not possible and carbon diffusivity in austenite was much lower than that in ferrite. A preformed oxide scale was effective in providing decarburization protection only when the steel was exposed to dry O₂-containing atmospheres.

     

60Si2Mn热卷弹簧纵向裂纹的原因分析

针对60Si2Mn圆钢在卷簧淬火后出现纵向开裂的问题,分析了试样裂纹形貌、裂纹分布特征及裂纹贯穿情况;结合金相显微镜、扫描电镜对60Si2Mn圆钢金相组织、脱碳情况及高温氧化物进行了分析研究。结果表明,该纵向裂纹是由于连铸坯表面存在缺陷而导致的,在圆钢轧制过程中暴露和扩展,在组织应力的作用下,裂纹迅速扩展成为沿轧制方向分布的淬火裂纹。     

新型低碳马氏体弹簧钢35SI2CrVB的研究

传统中、高碳弹簧钢在性能、生产和使用上存在许多缺点,为适应汽车工业发展的需要,研究了碳含量较低的新型低碳马氏体弹簧钢35Si2CrVB。经与传统弹簧钢60Si2MnA相比较,该钢不仅有高的强度、塑韧性,良好的综合力学性能,而且具有低的脱碳敏感性、高的淬透性和高的弹减抗力等。显微组织观察发现,由于35Si2CrVB钢的含碳量降低,其淬火组织发生了变化,几乎全是具有高位错密度的板条状马氏体,而且只有极少量孪晶结构的片状马氏体。