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《重庆大学》 2009年
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双辊连铸高速钢铸带组织及后续处理研究

张彩东  
【摘要】: 双辊薄带连铸技术作为21世纪钢铁冶金和材料加工领域前沿技术之一,可以将液态金属直接制成金属薄带成品或半成品,与传统铸造工艺相比具有显著的工艺和组织优势,是扁平钢铁产品生产技术优化发展的方向,是钢铁企业实现短流程的技术之一。 本文在具有工业规模的双辊薄带连铸机上成功铸出了M2高速钢铸带,实现了高速钢双辊薄带连铸技术从实验室研究阶段向中试生产阶段的跨越。采用常规金相、扫描电镜、X射线衍射及透射电镜等实验研究了M2高速钢铸带的凝固组织特征,分析了亚快速凝固对铸带中的共晶碳化物的析出类型和尺寸以及分布的影响;探索了后续热处理温度和保温时间对铸带碳化物组织的影响规律,分析了铸带中的亚稳相M2C共晶碳化物在热处理过程中的分解情况以及分解动力学;将铸带热轧成薄带,研究了压下率对铸带碳化物组织的影响,并将热轧薄带与常规工艺生产的相同规格的M2高速钢薄带在碳化物组织、硬度与红硬性以及抗弯性能等方面进行了对比;将热轧薄带加工成机用锯条后在工具厂进行了锯切性能试验,并与常规工艺生产的同类产品进行了使用性能对比。 研究结果表明:双辊薄带连铸工艺的凝固速率在102K/s~104K/s之间,远远高于常规工艺的凝固速率(10-1K/s~10K/s),属亚快速凝固范畴,亚快速凝固提高了M2高速钢铸带中碳及合金元素在基体中的固溶系数,抑制了碳及合金元素的偏析;双辊薄带连铸工艺细化了M2高速钢铸带中共晶碳化物的尺寸,缩短了共晶碳化物的片层间距,铸带边部的共晶碳化物由细小均匀的颗粒状碳化物和短条状碳化物组成,铸带心部的共晶碳化物多数以网状或断续的网状形式分布在奥氏体枝晶周围,其尺寸仅为电渣锭的1/10~1/4;铸带的共晶碳化物中W、Mo、Fe的含量较高,V的含量较低,共晶碳化物类型以M2C型和M6C型为主,含有少量MC型共晶碳化物。 可以利用M2C共晶碳化物具有高温分解的特性,采用热处理的办法优化铸带组织,热处理温度和保温时间对铸带组织的影响是互动的,随着热处理温度的升高和保温时间的增加,共晶碳化物逐渐断开,碳化物网逐渐消失;热处理后铸带中有大量细小的二次碳化物析出,一次碳化物由片层状、“变异片层”状等演变成链条状,每个链条单元都接近等轴状,且彼此之间联系很微弱甚至是孤立的;热处理后铸带中的碳化物的主要成分由热处理前以W、Mo为主转变为W、Fe为主,证实了在热处理过程中Fe参与了反应,与M2C碳化物反应生成了M6C和MC碳化物;热处理后铸带中的碳化物主要有M6C型碳化物和MC型碳化物两种,没有发现M2C型碳化物。 铸带中的共晶碳化物网在加工应力的作用下不同程度地发生变形和破碎,碳化物沿轧制方向拉长,呈现出明显的方向性;随着压下率的增加,铸态组织的改善越来越明显;但是有限的变形量、较小的变形应力不足以使网状共晶碳化物完全破碎,需要在热轧前对铸带进行热处理。先对铸带进行1150℃保温40min的热处理后,再进行热轧所得的薄带中的碳化物基本上以细小颗粒状均匀地分布在基体中。由铸带热轧而成的高速钢薄带的淬回火硬度、红硬性和抗弯强度均高于常规工艺生产的高速钢薄带。采用双辊薄带连铸工艺生产的高速钢锯条切割速度和使用寿命高于常规工艺生产的锯条,切割速度下降的幅度低于常规工艺锯条。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TF771

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