汽车悬架弹簧钢非金属夹杂物塑性化控制研究

发布时间：2021-05-01 02:22

　　汽车工业领域对弹簧钢的需求量较大,占弹簧钢总消耗量的60%左右。近年来,随着我国汽车工业的飞速发展,对高品质、高性能的汽车用弹簧钢需求量日益增加。轻量化和高强度化将成为未来汽车用弹簧钢的发展方向。因此,对弹簧钢的品种、性能及质量将提出更加严格的要求和挑战。疲劳断裂是弹簧钢的主要失效形式,钢中硬质的不变形非金属夹杂物是引起疲劳断裂的主要原因。因此,如何提高非金属夹杂物的塑性变形性能,减少夹杂物的数量,降低夹杂物的尺寸成为弹簧钢生产过程中的重要技术难题。基于此,本文以54SiCr6汽车悬架弹簧钢为研究对象,围绕夹杂物塑性化的主题,对全流程中的非金属氧化物夹杂生成、演变及控制机理进行了系统的研究。通过分析国内外不同厂家生产的汽车用弹簧钢轧材中的夹杂物控制水平,得到了夹杂物塑性化控制较好的德国撒斯特54SiCr6轧材中钢液成分及夹杂物成分控制范围,找到了国内厂家生产的轧材在夹杂物塑性化技术上存在差异和不足。在实验室Si-Mo电阻炉内实施了钢渣反应实验,主要研究了不同的钢渣碱度R（CaO/SiO2）及渣中Al2O3含量的变化对钢中夹杂物成分的影响。研究表明,钢渣碱度及渣中Al2O3含量的增加均可... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 弹簧钢概述
        2.1.1 弹簧钢种类
        2.1.2 弹簧钢的生产工艺
        2.1.3 国内外弹簧钢发展现状
    2.2 非金属夹杂物对弹簧钢疲劳性能的影响
        2.2.1 非金属夹杂物成分及形貌的影响
        2.2.2 非金属夹杂物尺寸和位置的影响
        2.2.3 非金属夹杂物数量的影响
    2.3 精炼渣与钢液成分对夹杂物的影响
        2.3.1 精炼渣对夹杂物成分的影响
        2.3.2 精炼渣对夹杂物的吸附
        2.3.3 钢中[Al]s与夹杂物成分的关系
        2.3.4 钢中[Al]s含量的影响因素
        2.3.5 钢中[Ca]对夹杂物的影响
    2.4 弹簧钢中非金属夹杂物的形态控制
        2.4.1 非金属夹杂物的变形性能
        2.4.2 非金属夹杂物变形性能的影响因素
        2.4.3 非金属夹杂物目标成分控制范围
    2.5 课题的研究背景及研究内容
        2.5.1 课题背景和意义
        2.5.2 课题研究内容
3 国内外弹簧钢非金属夹杂物控制水平
    3.1 化学成分及夹杂物分析方法
    3.2 钢液成分
    3.3 T.O及[N]含量
    3.4 钢中非金属夹杂物控制
        3.4.1 韩国浦项SAE9254钢中夹杂物表征
        3.4.2 德国撒斯特54SiCr6钢中夹杂物表征
        3.4.3 兴澄XC55SiCr钢中夹杂物表征
        3.4.4 宝钢B55SiCr钢中夹杂物表征
        3.4.5 南钢54SiCr6钢中夹杂物表征
    3.5 本章小结
4 弹簧钢钢渣反应的实验室研究
    4.1 实验原料的制备
        4.1.1 实验用钢的制备
        4.1.2 实验用渣料的制备
    4.2 实验方法
        4.2.1 实验设备及步骤
        4.2.2 实验方案的制定
        4.2.3 试样分析方法
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 无渣条件下夹杂物成分
        4.3.2 最优反应时间的确定
        4.3.3 钢液成分
        4.3.4 炉渣碱度及Al_2O_3含量对夹杂物成分的影响
        4.3.5 钢中非金属夹杂物成分控制
    4.4 本章小结
5 弹簧钢冶炼工艺研究
    5.1 工业试验研究方法
        5.1.1 工艺操作要点
        5.1.2 取样方案及分析方法
    5.2 试验结果及分析
        5.2.1 钢中T.O及[N]含量变化
        5.2.2 全流程钢中[Al]s及T.Ca含量变化
        5.2.3 LF精炼过程炉渣化学成分
        5.2.4 RH真空精炼时间对钢中元素含量的影响
        5.2.5 钢中非金属夹杂物表征
    5.3 本章小结
6 钢渣反应对钙铝硅酸盐夹杂物的影响
    6.1 钢中各组元活度计算
        6.1.1 组元间活度相互作用系数
        6.1.2 组元活度系数
    6.2 钢渣碱度及Al_2O_3含量对钢中[Al]s含量的影响
    6.3 钢中[Al]s含量与夹杂物中Al_2O_3含量的关系
    6.4 钢渣中Al_2O_3含量对夹杂物中Al_2O_3含量的影响
    6.5 钢渣碱度对钢中夹杂物成分的影响
    6.6 本章小结
7 SiO_2-Al_2O_3-CaO-(MnO/MgO)系夹杂物热力学优化
    7.1 SiO_2-Al_2O_3-CaO系夹杂物热力学优化
    7.2 SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO系夹杂物热力学优化
    7.3 SiO_2-Al_2O_3-CaO-MnO系夹杂物热力学优化
    7.4 本章小结
8 弹簧钢生产过程钙铝硅酸盐夹杂物演变机理研究
    8.1 SiO_2-Al_2O_3-CaO-(MnO)-(MgO)系复合氧化物夹杂
    8.2 精炼过程复合氧化物夹杂演变机理
    8.3 凝固过程钢中复合氧化物夹杂的析出及长大
    8.4 轧制过程复合氧化物夹杂的行为研究
    8.5 全流程复合氧化物夹杂演变机理
    8.6 本章小结
9 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3169951