高氮钢

摘要： 针对等离子单填丝增材制造电弧热量利用率低和熔丝效率低,容易造成增材金属过热的问题,以高氮钢丝材为熔化材料,采用单电弧双填丝共熔池的等离子弧增材制造工艺制备了高氮钢直壁体试样。采用游标卡尺、光学显微镜、扫描电镜和力学性能试验等手段,分别对单填丝和双填丝两种工艺增材直壁体的成型尺寸、熔敷效率、显微组织、力学性能和断裂形式进行了对比检测分析。然后详细考察了丝材熔敷量增加对试样组织和力学性能的影响,并分析双填丝等离子弧增材制造高强高硬高氮钢构件的组织变化规律和性能变化规律。结果表明,相对于单填丝增材工艺,在同样的增材电流下,双填丝增材工艺中总填丝速度可以成倍增加,分层更加清晰,平均有效熔敷效率提高92%。试样的显微组织大部分为平行增材方向奥氏体柱状树枝晶,存在少量的δ铁素体和弥散分布的氮化物,少量奥氏体树枝晶生长的方向出现不一致。在同样的电弧进行速度下,双填丝等离子弧增材制造的试样的抗拉强度均有明显提升,最大提升可达到44 MPa;断后伸长率均有增加,最高提升了9.4%。试样的显微硬度比单填丝增材试样的显微硬度略有提高。

摘要： 利用DEFORM有限元软件对某型号双列调心滚子轴承外圈感应淬火进行模拟,采用响应曲面法对工艺参数进行优化,并根据优化后工艺参数得到深冷处理前后滚道中心和密封槽底淬硬层深度以及滚道中心次表面残余压应力.结果表明:二次响应曲面能够很好地拟合外圈感应淬火模拟结果,淬硬层深度各影响因素显著程度由高到低依次为电流频率、电流密度和线圈转速,残余压应力各影响因素显著程度由高到低依次为线圈转速、电流密度和电流频率;最优工艺参数为线圈转速0.049 r/min、电流频率246.667 kHz和电流密度6.5×107 A/m2;深冷处理后,滚道中心淬硬层深度、密封槽底淬硬层深度、滚道中心次表面残余压应力以及滚道表面硬度分别为1.642 mm,0.608 mm,120 MPa和62.5 HRC;深冷处理能够有效增加淬硬层深度,降低残余压应力并提高淬火硬度;数值模拟结果与试验结果相比,误差在13％以内,具有良好的一致性.

摘要： 为了研究高氮奥氏体不锈钢的加工硬化和退火软化的现象,设计并冶炼了氮质量分数为0.02％～1.20％的无镍奥氏体不锈钢,通过力学性能测试、SEM、EBSD等显微组织观察,分析氮含量对加工硬化和退火软化影响机理.结果表明,氮元素的添加大幅提升了加工硬化速率,氮质量分数从0增加到1.2％,加工硬化率提高了7.06 MPa/％.氮能够促进再结晶形核,有效细化晶粒尺寸,氮质量分数为0.4％～1.2％时晶粒细化达60％,但会阻碍晶粒动态回复.

摘要： 采用电化学腐蚀方法研究了不同焊接参数对堆焊表层腐蚀行为的影响.研究结果表明,堆焊层耐蚀性随堆焊电流I、激光功率P、堆焊速度v的增大呈现先升高后降低的趋势;I=220 A,P=3.2 kW,v=0.8 m/min时,焊缝氮含量较高,试样表面钝化膜稳定性较好,抗点蚀能力最强.观察试样腐蚀形貌发现,I=260 A或v=0.6 m/min时,焊缝表面点蚀坑大而密集,并形成腐蚀沟,焊缝中的树枝晶有连续生长并向外扩展的趋势;P增至3.2 kW时,焊缝中的粗大柱状树枝晶变为均匀细小的条状枝晶,改善了耐蚀性.

摘要： 高氮不锈钢具有优异的力学性能和化学性能,但其冶炼难度较大.高压底吹氮工艺适用于冶炼高氮不锈钢.分析了高压底吹氮条件下影响钢中增氮的热力学和动力学参数.业已确定:高压和高铬、高锰含量有利于钢液中氮的溶解;底吹氮流量越大钢液增氮速率越大,底吹时间延长钢液中氮含量增加;提高凝固压力可有效抑制钢液中氮因偏析而逸出.

摘要： 本文介绍了武钢有限炼钢厂三炼钢产线生产一种高氮钢过程中氮成分的控制,根据理论联系实际,为250吨以上大型转炉炼钢厂生产一种高氮钢控制提供实践经验.

摘要： 以自研的高氮奥氏体不锈钢焊丝为增材丝材,采用等离子弧成功堆敷了25 mm大厚度高氮钢构件.采用X射线检测、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和机械试验机对增材构件的缺陷、成分、组织和力学性能进行了检测分析,详细考察了堆敷速度对组织和力学性能的影响,揭示了大厚度多层多道增材制造的组织变化规律和性能增强机制.结果表明:大厚度高氮钢增材构件内部存在少量气孔,并且构件内合金元素分布均匀.试样的组织大部分为奥氏体,还有少量的δ铁素体和弥散分布的氮化物,层间和道间均分布着铁素体带.当堆敷速度由30 cm/min下降到18 cm/min时,上下两层相邻焊道交界处铁素体带的宽度由160μm降低到35μm,每层热输入量由1.275×104 kJ降到1.042×104 kJ;试样的横向和纵向平均抗拉强度分别提高90 MPa、76 MPa,横向和纵向平均延伸率分别提高6.5％、7.0％,横向和纵向平均冲击韧度分别提高12.07 J/cm2、4.02 J/cm2,试样的平均显微硬度提高了22.2HV.

摘要： 针对电弧增材制造成形问题,提出基于三维表面粗糙度参数的零件表面质量评价方法.以高氮钢为例,采用CMT工艺进行多道搭接试验,通过三维扫描设备提取零件表面信息,计算表面轮廓均方根偏差Sq和轮廓偏斜度Ssk,对比计算所得数据与实际表面成形情况,并利用所提出的方法研究了增材制造过程中电弧摆宽对多道搭接表面质量的影响.结果表明,此评价方法所得数据规律与实际成形情况基本吻合,具有较好的适应性和科学性.根据数值Sq和Ssk大小可将成形表面质量由优到差分为A,B,C,D 4个等级.电弧增材制造的热输入和电弧摆宽对成形表面质量影响较大.在热输入较大时,电弧摆宽为15和10 mm时,熔敷焊道余高小、宽高比大,搭接成形更好.

摘要： 基于第一性原理研究M(M=Ti,V,Cr,Mn,Co和Ni)掺杂α Fe(N)的结合能、电子结构及力学性能.计算结果表明,Ti和V优先占据晶胞的顶角位置,Cr和Mn优先占据晶胞的体心位置,Co和Ni与N不相邻时结构最稳定.Ti与V的掺杂加强了晶胞的稳定性,Cr,Mn与Ni的掺杂削弱了晶胞的稳定性,Co的掺杂不影响晶胞的稳定性.这些过渡金属在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用,成键轨道主要来自M3d,Fe4s3p3d与N2p.与纯α-Fe体系相比,掺杂体系刚性均变强,经计算可得α-Fe(N)-V体系的弹性模量E、剪切模量G和体积模量B均为最大值,即掺杂V可显著提高材料的力学性能,V是最有效的固氮元素,与高氮钢冶炼的实验结果相吻合.

摘要： 提出了一种修正的曲线峰值递减锥体热源+峰值递增柱状热源的复合式热源模型,采用该热源模型进行高氮钢激光-电弧复合焊温度场数值模拟,获得高氮钢激光-电弧复合焊焊接过程温度分布.结果表明,修正的热源模型能够对高氮钢激光-电弧复合焊焊缝成形进行较好的表征,模拟计算得到的熔池轮廓与实际测量值吻合较好.由于电弧减缓了材料的冷却速度,熔池呈现泪滴状拖尾,可以较好地表征熔池移动行为.采用模拟计算分析得到的优化工艺参数进行焊接试验,焊后接头力学性能测试结果表明,焊缝最高抗拉强度为1049MPa,达到母材的95.4％,焊缝冲击吸收功可达母材的87.5％,为高氮钢激光-电弧焊接工艺的制订提供了指导.

摘要： 本文对Mn18Cr18N高氮钢进行不同温度下的固溶处理,通过扫描电镜SEM对组织进行观察和分析.验结果证明高氮钢固溶处理中,该材料的组织形态主要取决于热处理温度.当高氮钢固溶处理温度低于1150°C时,钢中组织为铁素体+奥氏体,在1150°C和1200°C下铁素体组织基本消失.因此,为了避免铁素体的产生,高氮钢固溶处理中温度应不低于1150°C,以确保实现钢中的全奥氏体组织.同时,对高氮钢铸锭、电渣锭以及锻件进行室温下拉伸试验,电渣重熔后高氮钢的延伸率、Rm和RP0.2均有较大提高,说明电渣重熔对高氮钢的组织致密性、成分均匀性及性能提升具有重要作用,经热锻后,Rm和RP0.2稍有降低,但延伸率和材料的塑性均有提高.断口形貌分析可知断口都由韧窝组成,为典型的韧性断裂纤维区特征,高氮钢铸锭中微孔与电渣锭相比尺寸较大,数目较多;锻件断口形貌中微孔细小且分布均匀,具有良好的塑性与韧性.

摘要： 高压冶金技术促进了特殊钢冶炼的发展,阐述了高压冶金技术特征及其在高氮钢冶炼方面的发展及应用.建立了高氮钢在高压底吹条件下的冶炼热力学和动力学理论模型,结合数值模拟和物理模拟,分析了精炼压力和铸造压力对钢中氮含量的影响;在自制高温高压反应釜上,开展了大量实验室精炼和铸造高氮钢的多因素实验,获得了冶炼合格高氮钢的高压冶金工艺参数.

摘要： 阐述了高压-底吹氮法精炼高氮钢的特点.在实验室进行了小型热态正交试验,通过分析试验数据,确定了各因素对钢中氮含量的影响程度由高到低依次为压力、合金Cr含量、合金Mn含量和温度.根据试验数据和热力学数据,采用回归系数法,建立了钢液中氮含量的计算式,利用公式可以计算不同压力、合金元素含量和温度下钢中的氮含量.

摘要： 以18Cr18Mn钢为对象,对高压-底吹氮法高氮钢冶金动力学机理进行实验研究。温度分别为1860,1890,1920K时测得氮在18Cr18Mn钢中的表观传质系数分别为3.809×10-3,4.061×10-3,5.743×10-3m/min；温度为1890 K、压力分别为0.5,1.0,1.5 MPa的情况下,底吹40 min后钢中的氮含量基本达到饱和。实验结果表明,增氮反应既不是一级反应也不是二级反应,而是由界面化学反应及液相边界层扩散混合控制的反应。

摘要： 保持恒定的底吹N2流量,在高温高压反应釜内对高氮钢的精炼进行了热力学实验,对实验结果进行了正交分析。研究结果表明,在影响高氮钢氮溶解度的因素中压力影响最大,氮溶解度随着压力的升高而增大；合金组分(Cr,Mn)的影响次之且Cr的影响大于Mn,氮溶解度随着Cr,Mn含量增加而增大；温度的影响最小,氮溶解度随着温度的升高而减小。

摘要： 近年来,高氮钢(HNS)已成为新一代资源节约型钢铁材料开发的方向之一.生产实践证明,采用增压冶金(MP)大规模生产高氮钢时,廉价氮气的使用仍不足以抵消其他消耗的附加成本.本文根据AOD工艺的技术特点,提出了钢液-气相界面可能发生的NH3与O、S等表面活性元素的耦合反应:NH3+3/2[O]=[N]+3/2H2O和NH3+3/2[S]=[N]+3/2H2S,该界面反应过程提高了钢液气相增氮效果,同时又利用了AOD工艺冶炼未期钢液中残留的O、S等有害杂质元素,可以取消常规钢液吹N2增[N]工艺中,为提高增氮效果而采取的钢液预脱氧、脱工艺环节.在吹NH3冶炼高氮钢的实验研究基础上,本文对钢液吹NH3增[N]的宏观动力学表征和氢合量的控制问题进行了讨论.

摘要： 本文从电弧能量、激光功率和施加机械振动方面为切入点,研究了接头组织与拉伸、冲击性能.研究表明:焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多,机械振动能够使δ铁素体细化;不同焊接工艺时的拉伸断裂位置均在焊缝区,焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa;焊缝冲击功随激光功率和振动频率的增加呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;热影响区的冲击功随着焊接参数的变化,呈现出相同的变化趋势,与焊缝的冲击性能相比,热影响区的最大平均冲击功高达79.25J,而焊缝的最大平均冲击功为58.45J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂.

摘要： 长期以来,氮一直被当作是冶金行业的一种有害元素.直到二十世纪的最后十年,美国的Pickering才认为是“特别重要的元素”。从而引起了现代工业的高度重视,使“氮元素”在现代工业中的应用越来越显示出卓越的优势。2000年12月4日-8日,在美国拉斯维加斯召开的国际先进材料加工、生产和技术会议上,高氮钢被当作独立主题进行了热烈讨论。与会专家和企业巨头一致认为:高氮钢的生产和应用是未来发展的必然趋势。本文介绍了现代工业中使用氮化合金的原因，阐述了氮在钢中的主要作用，浅谈了高氮钢(HNS)的确切定义和氮的限定范围，探讨了氮化合金在现代工业中的应用。

摘要： 在高压釜内对18Cr18Mn钢进行了底吹氮气的增氮实验研究。实验条件下,钢中增氮速率随时间减小,底吹增氮效果在前20 min较好；在0.5 MPa压力下,底吹流量为0.12,0.18,0.24 m3/h时,钢液中的表观传质系数βN分别为1.690×10-3,3.201×10-3和5.765×10-3m/min。

摘要： 本发明涉及一种适用于高氮装甲钢焊接的高氮手工电弧焊焊条(以下简称“焊条”)。其技术方案是：所述焊条由钢芯和药皮组成；钢芯占焊条70～90wt％，药皮占焊条10～30wt％。钢芯的化学成分组分是：C为0.01～0.06wt％；Si为0.05～0.20wt％；Cr为19.0～22.0wt％；Mn为22.0～24.0wt％；Mo为1.00～2.00wt％；N为0.50～0.90wt％；P≤0.002wt％，S≤0.003wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。药皮的化学组分是：大理石为25～28wt％；萤石为17～20wt％；氟化锂为3～5wt％；氮化锰为40～45wt％；镍粉为4～6wt％；钼粉为2.5～4.5wt％；其余为铁粉。制备药皮时外加10～15wt％的粘结剂。所述焊条用于高氮装甲钢焊接形成的焊缝金属的强度高和塑韧性高，满足新一代装甲装备的技术要求。

摘要： 本发明涉及一种适用于高氮装甲钢焊接的高氮金属粉芯药芯焊丝。其技术方案是：所述高氮金属粉芯药芯焊丝由钢带和药芯粉组成；钢带和药芯粉依次为高氮金属粉芯药芯焊丝的60～70wt％和30～40wt％。钢带的化学组分是：C为0.01～0.05wt％；Si为0.05～1.00wt％；Mn为2.00～15.00wt％；Cr为14.00～17.00wt％；P≤0.002wt％，S≤0.003wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。药芯粉的化学组分是：氟化锂为0.5～1.2wt％；氟化稀土为0.5～1.0wt％；氮化铬为25～30wt％；锰粉为43～48wt％；镍粉为12～17wt％；钼粉为8～12wt％；其余为铁粉。本发明使用时电弧稳定、成型性好和能全位置焊接，用于高氮装甲钢焊接所形成的焊缝金属强度高和塑韧性高，满足新一代装甲装备的技术要求。

摘要： 本发明涉及一种高铬高锰高氮双相不锈钢及其制备方法，属钢铁材料技术领域。本发明的不锈钢的成分及质量百分比：0＜C≤0.05％，S≤0.01％，Si≤1.0％，P≤0.015％，Cr：28.0～30.0％，Mn：10.0～14.0％，Ni：0～3.0％，N：0.50～0.70％，B：0.001～0.01％，稀土Ce或Y：0.005～0.20％，从Mo、W、Cu中选出的至少一种元素，其含量分别为Mo：0.3～1.5％、W：0.3～3.0％、Cu：0.3～1.5％，Fe为余量。采用常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入，即事先制备好Fe-Ce中间合金或Fe-Y中间合金，经综合配料熔制后，浇注成型，最终制得高铬高锰高氮双相不锈钢。

摘要： 本发明涉及一种适用于高氮装甲钢焊接的高氮手工电弧焊焊条(以下简称“焊条”)。其技术方案是：所述焊条由钢芯和药皮组成；钢芯占焊条70～90wt％，药皮占焊条10～30wt％。钢芯的化学成分组分是：C为0.01～0.06wt％；Si为0.05～0.20wt％；Cr为19.0～22.0wt％；Mn为22.0～24.0wt％；Mo为1.00～2.00wt％；N为0.50～0.90wt％；P≤0.002wt％，S≤0.003wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。药皮的化学组分是：大理石为25～28wt％；萤石为17～20wt％；氟化锂为3～5wt％；氮化锰为40～45wt％；镍粉为4～6wt％；钼粉为2.5～4.5wt％；其余为铁粉。制备药皮时外加10～15wt％的粘结剂。所述焊条用于高氮装甲钢焊接形成的焊缝金属的强度高和塑韧性高，满足新一代装甲装备的技术要求。

摘要： 本发明涉及一种适用于高氮装甲钢焊接的高氮金属粉芯药芯焊丝。其技术方案是：所述高氮金属粉芯药芯焊丝由钢带和药芯粉组成；钢带和药芯粉依次为高氮金属粉芯药芯焊丝的60～70wt％和30～40wt％。钢带的化学组分是：C为0.01～0.05wt％；Si为0.05～1.00wt％；Mn为2.00～15.00wt％；Cr为14.00～17.00wt％；P≤0.002wt％，S≤0.003wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。药芯粉的化学组分是：氟化锂为0.5～1.2wt％；氟化稀土为0.5～1.0wt％；氮化铬为25～30wt％；锰粉为43～48wt％；镍粉为12～17wt％；钼粉为8～12wt％；其余为铁粉。本发明使用时电弧稳定、成型性好和能全位置焊接，用于高氮装甲钢焊接所形成的焊缝金属强度高和塑韧性高，满足新一代装甲装备的技术要求。

摘要： 本发明涉及一种高铬高锰高氮双相不锈钢及其制备方法，属钢铁材料技术领域。本发明的不锈钢的成分及质量百分比：0＜C≤0.05％，S≤0.01％，Si≤1.0％，P≤0.015％，Cr：28.0～30.0％，Mn：10.0～14.0％，Ni：0～3.0％，N：0.50～0.70％，B：0.001～0.01％，稀土Ce或Y：0.005～0.20％，从Mo、W、Cu中选出的至少一种元素，其含量分别为Mo：0.3～1.5％、W：0.3～3.0％、Cu：0.3～1.5％，Fe为余量。采用常规的熔炼工艺方法，在投料时采用纯铁管密封中间合金投入，即事先制备好Fe－Ce中间合金或Fe－Y中间合金，经综合配料熔制后，浇注成型，最终制得高铬高锰高氮双相不锈钢。

摘要： 本发明公开了一种高钼高铬高氮钢的板坯连铸工艺，在连铸工序中，向结晶器中添加Al、B、Ca、Mg、Nb、Re、Ti、V、Zr中的至少一种作为形核剂，形核剂的添加量为0.001‑0.5wt％。此外，本发明还公开了一种高钼高铬高氮钢板坯，其采用上述的板坯连铸工艺制得，其中高钼高铬高氮钢板坯中的Mo 6‑7wt％、Cr 20‑22wt％、N 0.2‑0.25wt％、Ni 24‑26wt％、Cu 0.5‑0.75wt％。通过该板坯连铸工艺所获得的板坯，其表面以及中心质量好，不易发生氮偏析以及析出的现象，生产效率高。

摘要： 本发明公开了一种高氮钢加压焊接用装置及利用该装置焊接高氮钢的方法，包括密闭焊接室、气体混合室、真空泵；密闭焊接室分别通过气体管道与气体混合室、真空泵连通；密闭焊接室内设有支架、焊接电源、焊丝架、走丝机构、焊枪；支架上方设有冷却板；走丝机构下方接有焊丝套筒；焊接电源通过电极线分别与焊丝套筒、支架连接；冷却板中设置冷源；焊接母材置于冷却板上；原料气体在气体混合室混合后输入密闭焊接室内；调节焊丝与焊枪位置，开启焊接电源，进行焊接。通过控制体系保护气体组成、系统总压力以及冷却参数可以达到固定高氮钢焊缝中氮含量，提高高氮钢焊缝机械性能，采用本发明系统进行高氮钢焊接，焊缝氮含量可以达到母材的95%以上。

摘要： 本发明公开了一种高钼高铬高氮钢的板坯连铸工艺，在连铸工序中，向结晶器中添加Al、B、Ca、Mg、Nb、Re、Ti、V、Zr中的至少一种作为形核剂，形核剂的添加量为0.001‑0.5wt％。此外，本发明还公开了一种高钼高铬高氮钢板坯，其采用上述的板坯连铸工艺制得，其中高钼高铬高氮钢板坯中的Mo 6‑7wt％、Cr 20‑22wt％、N 0.2‑0.25wt％、Ni 24‑26wt％、Cu 0.5‑0.75wt％。通过该板坯连铸工艺所获得的板坯，其表面以及中心质量好，不易发生氮偏析以及析出的现象，生产效率高。

摘要： 本实用新型涉及一种利用Ar/N2等离子源冶炼低氮和高氮钢的精炼装置，属于冶金行业炼钢精炼设备技术领域。技术方案是包含钢包（4）、水冷炉盖（5）、石墨电极（6）、管道、电极夹持器（8）、电源和气源，水冷炉盖设置在钢包上，石墨电极穿过水冷炉盖进入钢包内，石墨电极为空心结构，具有电极中心通道（7），并设有电极夹持器（8），石墨电极（6）经电极夹持器8与电源连接，电极中心通道通过管道与气源连接。本实用新型通过采用空心电极加热，在常规LF上引入Ar/N2等离子气源，实现等离子可控气氛冶炼，扩充了现有LF的精炼功能，具备冶炼低氮钢(N120ppm)的功能。