论文部分内容阅读
31CrMoV9钢经调质和渗氮后具有良好的淬透性、硬度、耐磨性、抗腐蚀性和韧性等综合性能,该种钢材主要应用于轴类、齿轮等重要部件,应用领域广泛。近年来我国多个钢铁企业开始生产此种钢材,但是由于生产工艺控制水平等原因,国内所产钢材质量与国外相比存在一定差距。目前对钢中夹杂物的形态、数量、分布、控制及其对31CrMoV9钢最终性能的影响研究较少。本文以31CrMoV9含硫调质钢中夹杂物的控制为研究目标,开展了相关研究工作。通过对国内外不同企业生产的31CrMoV9钢中夹杂物数量、种类等特性进行详细分析,结果明确成分精准控制及夹杂物数量多和尺寸较大是影响钢材质量的两大主要因素。国外钢材塑韧性好,夹杂物主要为Al2O3、CaO、MnS等组成的复合夹杂物,形态控制多为球形和类球形,数量较少,分布弥散;国产钢中夹杂物数量多,复合夹杂物少,弥散性和形态控制弱,拉伸过程中因长条状MnS夹杂的断裂造成试样“半脆半韧”断裂。利用超高温激光共聚焦显微镜(CSLM)进行原位观察研究发现钢中MnS夹杂主要在钢液凝固末端大量生成,长条状MnS夹杂物随着温度的升高,Mn、S元素固溶度增加,600°C到1000℃之间,MnS夹杂物会发生球化现象,温度继续升高,MnS夹杂物固溶。利用FactSage热力学软件对钢中CaO-Al2O3-SiO2-MnO和CaO-Al2O3-SiO2-MgO-MnO硅铝酸盐复合夹杂物低熔点区域及其控制进行了理论计算,当A1203含量25%~30%、CaO含量35%~40%左右、CaO/Al2O3在3.5~4.5时,有利于CaO-SiO2-A1203-MnO夹杂物的低熔点化,有利于生成塑性形变能力较好的CaO-25%Al2O3-SiO2-4.8%MgO-MnO五元系夹杂物。对31CrMoV9钢中的S、P含量按照成分下限控制,T.O控制在0.0010%左右、Mn/S>20有利于提高钢材的热塑性,易使MnS夹杂的形态趋于纺锤形。冶炼过程控制炉渣中Al2O3含量在25%~30%之间,碱度(CaO+MgO+MnO)/SiO2在5.0左右时,钢中的夹杂物为多元复合夹杂物。精炼过程中渣碱度控制在2.5、MgO含量在8%。、Al2O3含量15%、CaF2含量为5%时有利于控制夹杂物的数量和形态。31CrMoV9钢液合金化处理过程中采用先FeS后Ca-Si线合金化制度有利于控制钢中长条状MnS夹杂的生成。控制Ca/S在0.045~0.060范围内有利于降低夹杂物对钢材质量的影响。31CrMoV9钢在连铸过程中应采取低拉速、弱冷却制度的操作措施。铸坯在1000℃左右、变形量不低于50%时开轧有利于改善夹杂物的形态和分布状态,轧制过程中高温区采用低变形速率,低温区采用大变形速率有利于改善夹杂物中MnS类夹杂物形态,降低其对钢材性能的不利影响。