【大学】本科生科技创新结题答辩 控冷过程中高碳硬线用钢表面脱碳与氧化研究.ppt
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1、控冷过程中高碳硬线用钢 表面脱碳与氧化研究,本科生科技创新结题答辩,http:/ 课题背景、研究目的及意义,课题背景 通常把优质碳素结构钢种含碳量0.45%的中高碳钢轧制的线材称为硬线。 硬线主要是供给金属制品行业的原料,广泛用于加工低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、轮胎钢丝及钢帘线、中高强度的紧固件等。,硬线成品,钢绞线,http:/ 课题背景、研究目的及意义,存在的问题之一:表面脱碳 硬线的表面脱碳是影响硬线成品的表面质量的主要因素之一,必须在生产中加以特别的控制。 表面脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。线材硬度、耐磨性、疲劳强度和冲击韧性等明显下降,造成钢帘线、钢绞线、钢丝绳等使用寿命
2、明显降低。 通常认为碳含量越高,硬线脱碳层深度越大。然而生产实践表明并非如此。有关两相区对硬线脱碳层深度及结构影响的研究较不完善;此外,加热温度对脱碳层深度及结构的影响也有待进一步研究。,http:/ 课题背景、研究目的及意义,存在的问题之二:表面氧化 钢材与氧发生反应,生成的化合物称为氧化铁皮,其质地硬而脆, 后续拉拔时易导致钢丝表面的损伤和加剧模具的磨损增加后续处理步骤(如酸洗),降低金属收得率,并引起环境污染。 目前为止,关于加热及轧制过程中高碳硬线的氧化行为的相关研究做得较为透彻,在控制轧制和组织性能控制方面已取得了较显著的成果。然而,在轧后控冷过程中,高碳硬线仍会继续发生氧化行为。而
3、对此相关研究进行得较少,较为理论和系统的研究少见于报道。,http:/ 课题背景、研究目的及意义,研究目的: 探究加热温度及碳含量对硬线脱碳层厚度及结构的影响,以及高碳硬线轧后控制冷却过程中工艺参数(吐丝温度、风冷冷速等)对线材表面氧化层厚度的影响,进而为线材生产提供理论指导。 研究意义: 为制定合理的轧后冷却工艺提供依据,从而有效控制轧后线材的表面脱碳,提升产品表面质量。 减小表面氧化铁皮厚度,优化其结构,以提高金属收得率,缩短酸洗时间,减少酸耗,甚至可以用机械除鳞取代酸洗,根除环境污染。 对轴承钢、弹簧钢和模具钢等中高碳钢表面脱碳与氧化的研究与控制,具有普遍的适用价值。,http:/ 研究
4、材料与方案,脱碳实验 脱碳实验研究了60、70与82B钢的加热过程脱碳行为。采用箱式电阻炉分别加热3个钢种的试样到不同温度(650、700、750、800、850、900),加热时间为90min,出炉后空冷。脱碳实验后,将试样进行打磨、抛光和浸蚀,采用光学金相显微镜观察脱碳层形貌,并测定脱碳层深度。,http:/ 氧化实验针对70钢6.5mm硬线,采用工业实验研究控制冷却参数(吐丝温度、相变后冷却工艺)对70钢氧化铁皮厚度的影响,工业实验方案采用4组冷却工艺,如下表所示。,http:/ 研究材料与方案,2. 研究材料与方案,工业实验的冷却曲线,实测斯太尔摩风冷曲线,http:/ 加热温度对硬线
5、脱碳的影响 碳含量对硬线脱碳的影响 a. 碳含量对单相区脱碳的影响 b. 碳含量对+两相区脱碳的影响,3. 加热温度及碳含量对硬线脱碳的影响,http:/ 60钢在不同温度(650、700、750、800、850、900),加热时间为90min,出炉后空冷至室温。其脱碳层形貌光学金相见图。,不同温度加热90min下60钢脱碳层形貌光学金相,650 ,700 ,750 ,800 ,850 ,900 ,3. 加热温度及碳含量对硬线脱碳的影响,http:/ 加热温度为650时,由于温度较低,表面无明显脱碳发生。 当温度为700、750和800时,表面为全脱碳层+部分脱碳层。并且随着温度的升高,全脱碳
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