稀土铈对55SiCr高应力弹簧钢夹杂物的改性作用

 55SiCr高应力弹簧钢主要用于制造交通工具的气门、悬架和制动弹簧,钢中的大颗粒复合夹杂物所引起的疲劳破坏和长条形MnS所造成的各向异性与氢致裂纹敏感性等是降低弹簧服役寿命的重要原因。从冶炼环节对此类夹杂物进行改质改性并使其细小、无害化是提高弹簧服役性能的重要途径。基于高温管式炉冶炼试验并结合SEM、EDS检测和热力学计算等方法探究了稀土铈对55SiCr钢中夹杂物的改性机制以及铈含量对夹杂物的影响规律。结果表明,钢水中加入铈后,首先生成大量小尺寸稀土夹杂物;随着反应进行,夹杂物数量逐渐减少,大多数夹杂物得以上浮去除。适量铈可以起到净化钢液作用。此外,铈的添加量对夹杂物特性影响很大。当铈添加量为0.02%时,钢中的夹杂物主要为被铈不同程度改性的MnS夹杂以及Ce-O-S、Ce-S类夹杂,尺寸大多为1~3 μm,呈球形或椭球型;当铈添加量增加至0.26%时,MnS夹杂消失,形成大量有棱角、不规则的Ce-O和Ce-O-S类夹杂,对钢的疲劳性能将产生不利影响。铈通过3种方式改性MnS夹杂, 从MnS四周向内扩散进行、从MnS夹杂物一侧改性以及从MnS中部开始改性。从控制夹杂物无害化角度,建议适宜的稀土添加量为0.01%~0.02%,此时钢中铈质量分数为0.009%~0.014%。     

硅脱氧弹簧钢55SiCr旋转弯曲疲劳断口中外来夹杂物的研究

借助SEM-EDS分析1 950 MPa级汽车用悬架弹簧钢丝硅脱氧55SiCr钢的旋转弯曲疲劳断口中疲劳源宏观夹杂物的尺寸、距表面距离与成分。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧55SiCr盘条内生夹杂物成分分布进行检测统计,对比分析认为疲劳断口宏观夹杂物主要是外来夹杂物。通过采用盘条凝固枝晶显示方法,判断了这些外来夹杂物在连铸坯上的分布特点。研究结果表明:外来夹杂物主要来自于结晶器保护渣卷入、水口耐材和中间包渣线耐材的侵蚀剥落;疲劳断口上的外来夹杂物在铸坯中主要分布在大方坯内弧角部位置。     

高品质汽车悬架弹簧钢55 SiCr生产工艺实践

采用KR铁水脱硫—130 t BOF—炉外精炼(LF+RH)—320 mm×425 mm大方坯连铸—开坯—热轧工艺生产汽车悬架弹簧钢55SiCr,通过采取控制入炉铁水成分、转炉终点成分、LF终渣碱度、连铸过程全程无氧保护浇注等工艺措施,生产出低倍组织良好、纯净度高的55SiCr弹簧钢,结果表明:钢水中磷、硫的质量分数小于0.010%,氧的体积分数不大于10×10-6,钢中非金属夹杂物A,B类不大于1.0级,C,D类不大于0.5级,满足了用户对汽车悬架弹簧钢的技术要求.     

弹簧钢55SiCr拉拔钢丝延迟断裂原因分析

利用金相显微镜、扫描电镜分析了弹簧钢55SiCr拉拔钢丝延迟断裂的原因,发现钢丝表面存在高碳回火马氏体组织形成的硬化层,且存在细小裂纹;断口呈现脆性断裂特征,在表面异常组织区域存在含F的CaO-SiO2-Al2 O3-MgO-MnO-Na2 O大型复合夹杂和C成分夹杂.追溯此批材料的炼钢过程,发现连铸过程的非稳态控制是...     

80t BOF-LF-RH-CC流程冶炼55SiCr弹簧钢洁净度的研究

55SiCr钢280 mm×325 mm铸坯（/%:0.55C,1.42Si,0.67Mn,0.008S,0.67Cr）的冶炼流程为80 t BOF-LF-RH-CC工艺。通过BOF出钢加Al和硅铁合金,同时加入精炼渣,控制精炼过程渣碱度R（CaO/SiO₂）为2.0左右,RH≥20 min,软吹搅拌≥15 min,控制钢中夹杂物转变,得到洁净弹簧钢55SiCr。分析结果表明,LF精炼过程中夹杂物由早期的Al₂O₃-SiO₂-MnO和Al₂O₃夹杂将逐渐转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,RH真空处理后夹杂物全部转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,LF开始精炼T[O]和[N]分别为36×10^-6和26×10^-6,铸坯T[O]、[N]分别为7×10^-6和43×10^-6,铸坯中夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-SiO₂和Al₂O₃,尺寸≤10μm。      

55SiCr弹簧钢热轧盘条拉拔断裂原因分析

55SiCr弹簧钢热轧盘条在拉拔过程中发生断裂,为查明断裂原因,采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对试样进行了相关分析。结果表明:盘条芯部马氏体偏析带在拉拔过程中产生的裂纹是断裂起源,这些裂纹沿切应力最大方向扩展,造成了盘条的拉拔断裂。     

汽车用弹簧钢线材夹杂物的控制

汽车轻量化发展伴随着汽车弹簧使用强度的提高,从而对钢中夹杂物的要求也越高。通过分析典型的汽车弹簧对线材中夹杂物的要求,介绍了国外弹簧钢线材先进生产企业的冶炼工艺,综述了目前国内外关于弹簧钢中夹杂物的研究报道,可为国内弹簧钢线材生产企业开发或改进汽车用弹簧钢线材提供参考。     

加热期间弹簧钢55SiCr表面脱碳的影响因素研究

在实验室研究了加热温度、保温时间和加热炉内气氛对弹簧钢55S iCr表面脱碳的影响,并对脱碳反应进行了热力学分析。结果表明：在950℃-1250℃范围随温度升高,弹簧钢完全脱碳层厚度先增加后减小,1200℃时完全脱碳层厚度达到最大值,1250℃时由于氧化速度大于脱碳速度,完全脱碳层消失。弹簧钢完全脱碳层厚度分别随加热时间延长、气氛中CO2含量升高、O2含量升高和H2O（g）含量增加而明显增加。当温度为950℃、气氛中O2含量为1%、加热时间为35 min的条件下,可避免完全脱碳层的形成。     

精炼渣碱度对弹簧钢夹杂物的影响研究

为了评价不同精炼渣对弹簧钢中夹杂物数量、组成、尺寸及形态的影响,在EAF→LF→RH→CC工艺流程下,设计了两种不同渣系,通过全氧分析、渣样分析、夹杂物分析等手段评价了两种精炼渣全氧及夹杂物控制水平。研究表明,相对于低碱度渣(1.0),高碱度渣(1.7)有利用钢水脱氧、脱硫,钢水全氧含量更低;不同碱度情况下,钢中夹杂物类型基本相同,主要由MnS、CaO-SiO_2-Al_2O_3、Al_2O_3-MgO、CaS-MnS、TiS-MnS等夹杂物所组成,低碱度精炼渣钢中MnS与CaO-SiO_2-Al_2O_3夹杂物数量显著多于高碱度精炼渣;高碱度渣的钢中A类、B类和D类夹杂物控制更好;从夹杂物控制水平考虑,采用碱度1.7的精炼渣更为合适。     

弹簧钢精炼过程中非金属夹杂物行为的研究

针对淮钢弹簧钢60Si2CrVAT,采用金相、SEM-EDS等分析方法,研究了精炼过程中夹杂物尺寸、成分、形貌等变化的情况,结果表明,在LF炉精炼后,微观夹杂物由30.57个/mm2下降到8.93个/mm2,减少了70.79%,RH循环脱气处理后,夹杂物略有减少,经轧制后,夹杂物数量有所增加。随着冶炼过程的进行,大颗粒夹杂得到有效去除,细微夹杂物所占比例逐步升高。钢中存在的夹杂物主要有氧化物、硫化物,以及CaO(CaS)-Al2O3-SiO2类复合夹杂物,成材中以复合氧化物为主。     

汽车悬架用弹簧钢55SiCr制备技术的研究进展

悬架弹簧钢是汽车悬架系统的重要部件,研发高性能汽车悬架弹簧钢制备技术对于推动特殊钢材料的国产化有着重要的意义。从洁净度控制、组织性能调控和表面脱碳控制3个方面介绍近年来汽车悬架弹簧钢55SiCr制备技术的最新进展。在洁净度控制上,对弹簧钢中夹杂物的控制方向、脱氧工艺、精炼渣和耐火材料等相关研究进行介绍。在组织性能调控中,重点介绍作者所在研究所在悬架弹簧钢55SiCr热处理工艺改进与优化上的探索,比较了淬火-回火、等温淬火和淬火-配分工艺对悬架弹簧钢55SiCr力学性能的影响。表面脱碳控制的相关研究表明,在进行热处理或热加工的过程中,应尽量避免在低于弹簧钢奥氏体/铁素体转变温度(约800℃)附近停留,虽然较高的温度有利于避免全脱碳,但是出于晶粒粗化、能耗和氧化等方面的考虑,热处理温度不宜高于1 100℃。     

汽车悬架系统用55SiCr弹簧钢丝带状组织

 为了研究中心偏析对弹簧钢组织性能的影响,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段研究了55SiCr弹簧钢的元素偏析行为、带状组织及力学性能。结果表明,带状组织由合金元素偏析引起,其内部锰、铬和硅质量分数为非偏析带2倍以上,合金元素偏析引起带状组织,弹簧钢拉伸试样中裂纹起源于偏析带状组织,并沿垂直于带状组织方向扩展导致最终断裂,带状偏析是影响高强度弹簧钢力学性能的主要因素。     

超低氧含量弹簧钢中非金属夹杂物的控制

为了减小夹杂物对Al脱氧弹簧钢的危害,通过钢渣之间、钢液和夹杂物之间的反应尽快使脱氧产物Al2O3夹杂变性为低熔点的铝酸钙夹杂.炉渣ω(CaO)/ω(MgO)高,夹杂物更容易转变为铝酸钙夹杂物,炉渣ω(CaO)/ω(MgO)大于8时,在LF精炼中期,夹杂物已经由MgO·Al2O3尖晶石向铝酸钙转变;炉渣的氧化性延缓了夹杂物向铝酸钙的转变;钢液S、Al含量低,夹杂物更容易控制在低熔点区域内.随着钢液T.O的降低,夹杂物中氧化物夹杂占的比例逐渐减少,CaS夹杂占的比例逐渐增加.     

55SiCr弹簧钢丝表面缺陷原因分析与改进

分析了55 SiCr弹簧钢丝矫直过程中发生断裂的原因,发现其中1圈钢丝表面局部区域存在锯齿状缺陷.取缺陷位置试样进行检验,结果显示裂纹两边局部增碳,存在网状渗碳体;裂纹中的物质Na含量较高,与保护渣成分相近.经分析认为,连铸浇铸中后期结晶器液面波动异常,保护渣卷入钢水导致成品表面局部增碳,进而造成矫直过程中发生断裂.通...     

超低氧弹簧钢 60Si2Mn 的夹杂物研究

通过80 t LD-LF(VD)-CC流程,采用转炉出钢铝沉淀脱氧,出钢后加铝粉强扩散脱氧工艺所生产的60Si2Mn弹簧钢铸坯总氧含量(T.O)为10×10-6,[S]0.005%,[P]0.010%.分析结果表明,LF末期和VD末期钢水中的夹杂物主要为CaO(Mgo)-Al2O3,-CaS-SiO2系;铸坯中的夹杂物主要为CaO(Mgo)-Al2O3-CaS-SiO2-TiN复合夹杂.因为连铸时保护浇铸不当,使[N]增加,促使铸坯含TiN夹杂.     

夹杂物控制技术在阀门弹簧钢生产中的应用

介绍了国外为适应阀门弹簧的高疲劳寿命对氧化物夹杂的苛刻要求,采用夹杂物形态控制理论使夹杂物无害化的生产技术,这种技术生产的超清洁阀门弹簧钢,细化和软化了氧化物夹杂,从而消除了氧化物夹杂对材料疲劳性能的危害,提高了阀门弹簧疲劳极限和寿命     

55SiCr弹簧钢盘条组织偏析对拉拔断裂的影响

针对Φ14 mm规格55SiCr弹簧钢盘条在拉拔过程中发生断裂的问题,采用金相显微镜、扫描电镜、微区成分检验对断裂试样进行了分析.此外,采用微区成分分析法对国内外具有代表性的3个厂55SiCr弹簧钢成分进行电子探针检验,对衡量弹簧钢组织偏析程度与拉拔断裂之间关系的偏析指数进行了归纳总结,结果表明,当Mn、Cr偏析指数达1.50以上,Si偏析指数达1.40以上会加大弹簧钢拉拔断裂倾向.     

钙处理对硅脱氧弹簧钢55SiCr氧化物夹杂的影响

摘要：为了将硅脱氧弹簧钢中SiO2类高熔点硬质夹杂改性成低熔点夹杂物,在炼钢生产中进行了钙处理试验。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧弹簧钢55SiCr在正常工艺与钙处理工艺处理后的铸坯、盘条中氧化物夹杂的成分、尺寸、数量、形貌进行检测,统计分析2种工艺下夹杂物尺寸、夹杂物轧制变形性的差异,并通过弹簧钢丝Nakamura旋转弯曲疲劳测试对比2种工艺下夹杂物控制水平。分析结果表明：硅脱氧弹簧钢55SiCr钙处理工艺后氧化物夹杂主要为CaO SiO2 (CaS)类,尺寸较大,且此类夹杂物在盘条轧制过程中不易变形细化,最终恶化弹簧钢疲劳性能;正常工艺处理后氧化物夹杂尺寸随着夹杂物中Ca含量升高有增大倾向,CaO SiO2 Al2O3系相图中方石英、磷石英与莫来石交界区的夹杂物轧制变形性优于假硅灰石和钙长石共熔区的夹杂物。     

钙处理对硅脱氧弹簧钢55SiCr氧化物夹杂的影响

为了将硅脱氧弹簧钢中SiO_2类高熔点硬质夹杂改性成低熔点夹杂物,在炼钢生产中进行了钙处理试验。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧弹簧钢55SiCr在正常工艺与钙处理工艺处理后的铸坯、盘条中氧化物夹杂的成分、尺寸、数量、形貌进行检测,统计分析2种工艺下夹杂物尺寸、夹杂物轧制变形性的差异,并通过弹簧钢丝Nakamura旋转弯曲疲劳测试对比2种工艺下夹杂物控制水平。分析结果表明:硅脱氧弹簧钢55SiCr钙处理工艺后氧化物夹杂主要为CaO-SiO_2-(CaS)类,尺寸较大,且此类夹杂物在盘条轧制过程中不易变形细化,最终恶化弹簧钢疲劳性能;正常工艺处理后氧化物夹杂尺寸随着夹杂物中Ca含量升高有增大倾向,CaO-SiO_2-Al_2O_3系相图中方石英、磷石英与莫来石交界区的夹杂物轧制变形性优于假硅灰石和钙长石共熔区的夹杂物。