预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.     

马氏体前组织的低合金高强度钢经临界区热处理后的组织和性能研究

本文研究了淬火前组织的30CrMnSiNi2A钢在临界区温度范围内热处理时的相变过程、组织形态及其对性能的影响。前组织为板条状马氏体的钢,在临界区温度范围内以一定的速度再加热时,当温度靠近于Ac_1的低温侧时,在原奥氏体晶界处首先形核、成长形成《球串状》的奥氏体,在原奥氏体的晶粒内,奥氏体沿着马氏体板条的周界上形核并发展为针状奥氏体和针状铁素体相间排列的〈纤维状〉二相混合组织。随着临界区加热温度的提高或保温时间的延长、针状奥氏体聚集、长大最后兼并成球状。因此,针状奥氏体只是临界区加热过程中的一种过渡性形态,在一定阶段时才出现。经临界区热处理的钢,晶粒显著细化,可达ASTM12级左右。经临界区热处理并低温回火的钢,在等强度下,室温和低温(-120℃)的冲击韧性比调质态的提高约40%,并能延缓钢的疲劳裂纹扩展的速率。适量针状铁素体的存在和晶粒的超细化是临界区热处理改善高强度钢韧性的依据。     

化学成分对耐磨铸钢组织与性能的影响

为了克服高锰钢作为履带板材料具有的耐磨性能较差、力学性能较低的缺点,设计了能够作为高锰钢替代材料的一种新型双相(马氏体+贝氏体)耐磨铸钢.研究结果表明:试验钢在淬火回火态下为马氏体+贝氏体双相组织,另外还残存着极少量的残余奥氏体组织.含碳量的增加使试验钢的冲击韧性和延伸率趋向降低.随着铬含量的升高,冲击韧性在淬火回火态...     

回火温度对30CrMnSiA复相钢冲击性能的影响

研究了回火温度对多相复合钢、马氏体（Ｍ）＋铁素体（Ｆ）双相钢及马氏体钢的冲击韧性的影响，结果表明，在强度相当的条件下，经预淬火的复相钢较其它组织具有更高的冲击韧性，具有最佳的强韧性、强塑性配合。随回火温度的提高，复相钢的冲击韧性（ＡＫ）值在３００℃达到峰值，４００℃时为低谷，这与该组织的残余奥氏体（ＡＲ）的大量分解的温度被推向高温，以及复相钢断裂时的解理面的尺寸和应力集中程序均较小有关。     

金属材料深冷处理现状

回顾了金属深冷处理的发展历史 ,简要介绍了工件经深冷处理后性能的变化 ,国内外对深冷处理提高工件性能及其机理的研究 .深冷处理的最新研究标定了弥散碳化物的晶体结构类型和大小并指出了其析出位置 ,提出金属韧性的提高主要是由于带状残余奥氏体分割马氏体从而保护了脆性相的论断 .通过特殊的装置观察到金属材料深冷过程中残余奥氏体→马氏体原位组织转变 ,并借助于正电子湮没实验发现有色金属和黑色金属在深冷过程中点缺陷的不同变化 ,为更好地解释深冷处理提高工件的性能提供了佐证 .     

GDL-1型贝氏体钢的断裂韧性

对一种新型高强韧微变形钢(GDL-1)的断裂韧性进行了研究,分析了七种不同热处理状态的JR阻力曲线。结果表明,试验钢在经空冷250℃-300℃回火后的裂纹扩展阻力较大,J1C=0.1415-0.1513(MPa.m)、AK=97-120.5(J),其断裂韧性和冲击韧性优于其它状态。扫描电镜和透射电镜分析表明,空冷后新型高强韧GDL-1钢的显微组织为窄束状贝氏体 马氏体和部分残余奥氏体复合组织,残余奥氏体以薄膜形态分割贝氏体板条而形成超细化亚单元,增加了材料的微观塑性。此外,低温回火改善钢的韧性,并使残余奥氏体的稳定性提高,从而使该钢在空冷250℃-300℃回火后具有良好的冲击韧性和断裂韧性。     

耐冲击工具钢5Cr8MoVSi热处理过程中组织结构的变化

对5Cr8MoVSi钢热处理工艺研究表明，经840℃退火，碳化物类型以M23C6为主，并有少量的MC和M7C3.淬火组织中剩余碳化物以MC和M7C3为主，M23C6型碳化物在淬火加热时大部分溶解．该钢随淬火加热温度升高，淬火马氏体由板条状和针状马氏体混合组织过渡到以板条状马氏体为主．在沉淀硬化的回火温度(485℃)下，淬火针状马氏体仍显示出原马氏体针；而淬火板条状马氏体的板条状方向性几乎被完全切断，显微组织呈均匀化．该钢在1000～1050℃淬火时，残余奥氏体量为10．7％～12．3％，经485℃一次回火时，残余奥氏体量减少不大，因此，应进行二次或三次回火．淬回火HRC硬度最高为58～60．     

汽车用高强度Q&P钢的组织与力学性能

研究了0.21C--1.43Si--1.35Mn钢在两相区及完全奥氏体区采用QP(Quenching and Partitioning)工艺加热后的微观组织与力学性能.结果表明:两相区加热可获得马氏体、残余奥氏体和铁素体组织,钢的抗拉强度为1 013 MPa,延伸率为25%,强塑积为25 655 MPa.%;完全奥氏体区加热可获得马氏体和残余奥氏体组织,钢的抗拉强度为1 257 MPa,延伸率为17%,强塑积为21 454 MPa.%;QP钢中的马氏体主要为板条状,伴有大量位错,并且发现有少量孪晶马氏体,分析认为由配分过程后的淬火过程转变而来;通过QP工艺可得到体积分数高达10.67%的残余奥氏体,分布在板条马氏体间,呈薄膜状.     

临界区热处理对亚共析钢的相变过程、显微组织和力学性能影响的研究

本文对马氏体前组织的40 CrNiMo钢在临界区温度范围内再加热时的奥氏体形成过程动力学作了观察。结果表明:在临界区再加热时,马氏体到奥氏体的相变实际上是属于非平衡状态,相成份和数量的改变不能从平衡相图上予以精确地确定。在这种情况下,奥氏体转变是在近乎平衡相图的(α γ)两相区温度时等温进行,转变的百分数随着等温时间的延长而增多,直到所有的针状铁素体完全消失。反应速率随等温温度的提高而加快。运用热力学的分析可以解释这种现象。所形成的奥氏体呈针状和球状两种形貌,奥氏体的形貌取决于奥氏体化温度和加热速度,本质上则取决于相变驱动力和合金的扩散速度与距离。本文对马氏体和针状铁素体两相混合组织钢的力学性能和断裂行为作了测定和研究。结果得出:这种混合组织可以在强度不变的条件下提高淬火钢的韧性。其室温下的断裂本质可用临界应变模型来阐明,针状铁素体对韧性的作用是由于马氏体相中的裂纹在扩展到延性的铁素体时将受到抑制的缘故。当然,较低温度再加热的,由于晶粒细化而改善韧性的作用将更有增进。     

一步淬火分配钢的工艺设计与微观组织演变

设计并研究了低碳硅锰系淬火分配(Q&P)钢的热处理工艺.利用SEM,TEM和XRD观察并分析了实验钢的微观结构和相组成.理论计算结果显示:Fe-021C二元合金的最佳淬火温度为290℃,最大残余奥氏体含量(摩尔分数)为179%.工艺模拟结果表明:实验钢残余奥氏体体积分数为67%~172%,残余奥氏体平均碳质量分数为102%~148%.残余奥氏体与相邻马氏体板条间晶体学位向符合K-S关系或N-W关系.实验所涉工艺中均存在新鲜马氏体的生成.随着配分时间的延长,残余奥氏体含量先增加后减少,残余奥氏体平均碳含量不断增加,最佳配分时间为50s.配分后期马氏体板条中出现的碳化物导致了残余奥氏体的减少.     

65Nb钢冷镦模具回火组织变化与耐磨性的关系

基体钢(65Nb)冷镦模具经超低温工艺处理后微观组织发生了变化,即从回火马氏体中析出碳化物微粒,残余奥氏体转变成马氏体并析出微细碳化物。这种组织变化可显著提高模具的耐磨性和冲击韧度,因而也大大延长了模具的使用寿命     

亚稳奥氏体对高强度海洋工程用钢力学性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0~6%)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分数的增加,屈服强度从753MPa降低到506MPa,抗拉强度介于794~843MPa,屈强比从0.9降低到0.6,延伸率从31.3%提高到36.2%.实验钢中残余奥氏体能够提高冲击塑性变形能力并阻碍裂纹扩展,在-80℃冲击功达到236J,然而热稳定性差的残余奥氏体在低温下优先转变成马氏体并降低了低温韧性,冲击功下降到136J.     

6W-5Mo-4Cr-2V高速钢深冷处理微观组织结构的分析

借助SEM、TEM和X-射线衍射仪研究了深冷处理对6W-5Mo-4Cr-2V高速钢微观组织结构的影响。研究表明，深冷处理不仅可使残余奥氏体减少，而且可细化马氏体孪晶，促使析出纳米级碳化物，并附着在马氏体孪晶带上，深冷处理既能提高材料的硬度，也使材料的韧性略有增加。对磨损表面进行SEM观察发现，深冷试样的磨损形貌迥异于未深冷试样，说明它们的磨损机制不同。深冷处理使6W-5Mo-4Cr-2V高速钢耐磨性提高的主要原因是马氏体孪晶的细化和碳化物的析出。     

淬火介质对耐磨铸钢组织和性能的影响

分别研究了以水和机油作为淬火介质的42CrMo钢和双相耐磨钢淬火+回火后的显微组织和性能.确定了双相耐磨钢和42CrMo钢的最佳热处理工艺及性能.结果表明:双相耐磨钢经水淬和油淬回火后的显微组织均为板条马氏体+针状贝氏体+碳化物;42CrMo钢经水淬和油淬回火后的显微组织分别为回火马氏体+残余奥氏体和回火马氏体+铁素体+贝氏体.经过480h的低应力磨料磨损实验发现,水淬+280℃回火处理的42CrMo钢耐磨性能最好,其相对耐磨性可达高锰钢的1.558倍.     

热处理工艺对60CrNiMo钢组织与力学性能的影响

研究采用多步低温等温贝氏体转变工艺处理后60CrNiMo钢组织与力学性能,用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜观察60CrNiMo钢相组织,并进行硬度、拉伸和冲击等力学性能测试。结果表明,经淬火+亚温淬火+高温回火处理的60CrNiMo钢可得到细小均匀的二次回火马氏体+铁素体混合组织,其力学性能得到改善;采用三步低温等温贝氏体转变工艺可有效减少材料块状残余奥氏体和细化贝氏体晶粒,从而提高60CrNiMo钢力学性能。     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

基于动态碳配分机制的高强塑积热成形钢研究

通过直接淬火、QP、回火等工艺对一种低碳含铜钢进行热处理,并使用拉伸试验机、落锤冲击试验机、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、透射电镜等手段对其力学性能、显微组织和冲击性能进行表征.在连续冷却淬火过程中观察到碳在马氏体和残余奥氏体间的动态配分现象,QP处理和低温回火可改善实验钢的冲击韧性;实验钢综合力学性能良好:强塑积大于20 GPa%,抗拉强度超过1 400 MPa,延伸率约14%,室温冲击功高于40 J.结果表明,所开发的实验钢可以满足热冲压工艺对成形淬火一体化的要求,可作为具有高强塑积的热成形用钢.     

Effect of lower bainite/martensite/retained austenite triplex microstructure on the mechanical properties of a low-carbon steel with quenching and partitioning process

We present a study concerning Fe–0.176C–1.31Si–1.58Mn–0.26Al–0.3Cr (wt%) steel subjected to a quenching and partitioning (Q&P) process. The results of scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and tensile tests demonstrate that the microstructures primarily consist of lath martensite, retained austenite, lower bainite (LB), and a small amount of tempered martensite; moreover, few twin austenite grains were observed. In the microstructure, three types of retained austenite with different sizes and morphologies were observed: blocky retained austenite (~300 nm in width), film-like retained austenite (80–120 nm in width), and ultra- fine film-like retained austenite (30–40 nm in width). Because of the effect of the retained austenite/martensite/LB triplex microstructure, the specimens prepared using different quenching temperatures exhibit high ultimate tensile strength and yield strength. Furthermore, the strength effect of LB can partially counteract the decreasing strength effect of martensite. The formation of LB substantially reduces the amount of retained austenite. Analyses of the retained austenite and the amount of blocky retained austenite indicated that the carbon content is critical to the total elongation of Q&P steel.