Fe-0.06C-12Cr-1.9W-0.5Mo-3.0Co-VNbN耐热钢的显微组织分析

为进一步提高铁氏体/马氏体耐热钢的高温蠕变强度,试验研究了一种含钴的新型高铬耐热钢:Fe-0.06C-12Cr-1.9W-0.5Mo-3.0Co-VNbN.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析研究了该耐热钢在正火回火状态和650℃长期时效过程中的显微组织.结果表明:在1 100℃×1h正火处理 700℃×1h回火处理状态,钢的显微组织为板条状回火马氏体,在原奥氏体晶界和板条界上有M23C6型碳化物析出,在板条内分布有纳米尺寸的MX相;在650℃长期时效过程中有Laves相(Fe2W)和Z相(CrVNbN)析出,Laves相在原奥氏体晶界和板条界析出.钢的硬度随着时效时间的延长先增加后降低.     

退火温度对退火马氏体基TRIP钢显微组织和力学性能的影响

将C-Si-Mn系TRIP钢通过完全淬火和两相区退火相结合的工艺,得到一种以退火马氏体为基体的TRIP钢(简称TAM钢),并对比分析了TAM钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能.结果表明,TAM钢经退火后的显微组织特征为精细规整的板条退火马氏体基体、片状残余奥氏体和贝氏体/马氏体组成的混合组织.这种组织降低了基体的硬度以及基体和第二相之间的强度比,减少了基体的位错密度.随着退火温度的提高,退火马氏体基体的板条形态逐渐消失,新生马氏体/贝氏体的团状混合组织逐渐增多.当退火温度为780℃时,综合力学性能优异,抗拉强度为1130 MPa,延伸率可达20%,强塑积为22600 MPa·%.当退火温度较低时,残余奥氏体主要以片状存在于退火马氏体板条间,有利于TRIP效应的发生.     

奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响

本文研究了奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响。试验结果表明,1000℃以下加热,在晶界和相界存在未溶的(Cr、Fe)_(23)C_6型碳化物,1050℃加热淬火,残留的碳化物已全部固溶,得到以板条马氏体为主的组织。用透射电镜观察发现奥氏体化温度对显微组织中孪晶数量和形态有很大影响,结合力学能分析可知,钢中存在的孪晶对韧性有一定影响。     

一种低焊接裂纹敏感性钢的奥氏体粗化温度研究

通过高温淬火试验观察试验钢奥氏体晶粒尺寸的变化情况.结合金相和TEM观察、显微硬度和第二相粒子的溶解度积公式分析了加热温度和保温时间对试验钢奥氏体晶粒粗化温度、第二相粒子的溶解情况以及显微硬度值的影响.结果表明:试验钢的奥氏体粗化温度在1200℃附近.当加热温度低于1200℃时,大量细小的第二相粒子阻碍奥氏体晶粒粗化;当加热温度高于1200℃时,细小的第二相粒子溶解,奥氏体晶粒出现异常长大.确定试验钢的合理加热温度为1150～1200℃,在此范围内可获得淬火组织的显微硬度值低于HV330.     

临界区热处理对铁素体型中锰合金钢的组织转变和低温力学性能影响的研究

通过光学和电子显微镜,研究了在临界区加热时奥氏体的逆转变过程。结果表明:在低于 A_s 温度加热时,逆转变是以扩散机制在原奥氏体晶界、马氏体领域界和板条周界上首先形成球状奥氏体。当奥氏体球长大到直径约为0.2-0.8微米后,不再继续长大。奥氏体球具有极限尺寸的原因,可用一个简单的模型来解释。在稍低于 A_s 温度加热时,沿马氏体板条周界上形成的奥氏体球大量增加,彼此连结成条片状分布。在 A_s 温度以上加热时,奥氏体以无扩散的切变机制形成板条状的形貌。在γ区和(α γ)区循环热处理时,马氏体领域尺寸获得了细化。在低于 A_s 温度的回火,残留奥氏体量增多,而温度超过 A_s 温度时,回火后残留奥氏体量降低到接近零。当回火温度和时间相同时,马氏体领域尺寸越小则回火后残留奥氏体量愈多。低温拉伸、系列冲击和低温下疲劳裂纹扩展速率等的试验结果得出:改善低温强韧性的组织因素是,α相的充分回复、晶粒的细化和稳定的残留奥氏体。前两个因素的作用更为显著。粗晶态下,残留奥氏体对σ_(0.2),δ_5和 C_V 的影响比细晶态尤为明显。连结成条片状分布的奥氏体较不稳定,在冷却到室温或-196℃后将转变为未回火的马氏体,反而有损于韧性的改善,晶粒细化有助于提高低温疲劳裂纹扩展的抗力。经过两次循环淬火并在580℃(临界区)回火4小时的热处理(2B580)是使铁素体型中锰合金钢获得最佳强韧性的临界区热处理工艺。用这种工艺处理后所获得的主要低温力学性能指标都超过由传统工艺热处理的9%Ni 钢。     

SiMnCr系高强度钢组织转变研究

对SiMnCr试验用钢,分别进行了淬火、等温淬火和空冷处理,并分别利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了显微组织观察,测定了CCT曲线.淬火态下获得板条马氏体和其间的残余奥氏体薄膜组织,等温淬火得到准贝氏体组织,锻造空冷状态下得到以板条马氏体为主含贝氏体和少量位于板条间界的残余奥氏体薄膜复合组织,经300℃回火,无渗碳体析出.     

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.     

高韧性低碳马氏体型超高强度钢的设计及典型钢种的组织结构与性能

本文从强韧化低碳马氏体和控制马氏体形态和亚结构出发,研究了以Fe-Si-Mn-Mo-V为基,适当添加Cr和Ni的低碳马氏体型超高强度钢的组织与性能.分析了新钢种在透射电镜下的组织结构特征,对马氏体、板条相界残余奥氏体和碳化物的衍射斑点,进行了标定.研究表明:淬火态下,新钢种的显微组织由四种相(位错马氏体、板条相界残余奥氏体薄膜、ε-碳化物和未溶碳化物)所组成.文中讨论了各组成相对强度和韧性的影响.当950℃淬火300-350℃回火时,新钢种获得了最佳的强韧配合,其抗拉强度大于等于1765.2Mpa(180kg/mm~2),屈服强度大于等于1422Mpa(145ka/mm~2)和断裂韧性(K_1C)值大于等于127.7MN/m~(3/2)(410kg/mm~(3/2)).这表明通过强化韧性较高的低碳马氏体代替韧化中碳马氏体来发展超高强度钢,具有很大的优越性.     

SiMnCr系高强度钢组织转变研究

对SiMnCr试验用钢，分别进行了淬火、等温淬火和空冷处理，并分别利用金相显微镜，扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了显微组织观察，测定了CCT曲线，淬火态下获得板条马氏体和其间的残余奥氏体薄膜组织，等温淬火得到贝氏体组织，锻造空冷状态下得到的以板条马氏体为主含贝氏体和少量位于板条间界的残余奥氏体薄膜复合组织，经300℃回火，无渗碳体析出。     

N含量对Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢组织的影响

研究了不同N含量对Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢凝固组织的影响,发现N含量对两相比例的影响非常显著.通过热力学分析发现, N含量的增加有利于奥氏体析出、长大和奥氏体比例的增加.通过对数据拟合分析发现,当N含量为1.545%时, Fe-21Cr-3Ni-1Mo-N双相不锈钢两相比例为1∶1, N元素的奥氏体化作用是Ni的30倍.     

9Cr5MoV钢的磁性分析与深冷处理

采用SLX-80深冷处理系统对9Cr5MoV钢进行冷处理,采用综合物理测试系统的振动样品磁强计选件(PPMS-VSM)测试样品的室温磁性。钢在930℃淬火态、-80℃和-120℃冷处理态,样品中残余奥氏体含量分别为13.5%,11.7%和10.1%,深冷处理(-120℃)较冷处理(-80℃)能更有效地减少钢中残余奥氏体。950℃淬火态钢测得最大硬度值(65HRC),淬火后-120℃深冷处理可使钢的硬度值提高至66HRC。950℃淬火再140℃低温回火后,-120℃深冷处理可使钢的硬度提高约1HRC。     

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.     

冷轧低碳钢快速加热过程中的相变规律

以两种不同成分冷轧低碳钢为研究对象,利用Gleeble-3800热/力模拟实验机,研究了冷轧低碳钢在快速加热条件下,加热速度、化学成分对加热过程中相变规律的影响及连续加热过程中奥氏体晶粒尺寸的演变.研究结果表明,随着加热速度的增加(5~500℃/s),实验钢相变点的升高趋势先快后慢,100℃/s为转折点.在连续加热过程中存在奥氏体晶粒异常长大的温度转折点,为1 050℃;在850~950℃范围内,奥氏体平均晶粒尺寸均小于5μm;添加微合金元素有利于细化奥氏体晶粒.研究结果为利用快速加热、短时保温的方法获得冷轧超细晶钢提供了参考依据.     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为．Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅．随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高．温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命．通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展．     

电阻焊接用高强Q125级石油套管钢组织及其性能

设计了一种低合金含量的Q125级高强度石油套管用钢,研究了热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响．与870℃淬火＋500℃回火工艺相比,实验钢在850℃淬火＋500℃回火工艺下具有更好的强韧性配合．与870℃淬火相比,850℃淬火处理的奥氏体晶粒尺寸较小,使决定钢力学性能的晶区、板条束尺寸细化,因此其性能更优异．淬火温度对实验钢的析出行为影响不大．尺寸较大的TiN以及TiC和TiN复合析出物对奥氏体晶界起到钉扎作用,可以抑制奥氏体晶粒的长大;含有Mo的尺寸较小的TiC可以起到钉扎位错的作用,阻止位错移动,对强度的提高贡献很大．     

V、Ta微合金化12Cr低活性F/M钢的优化设计

采用Thermo-Calc热力学模拟计算与实验相结合的方法,优化设计了一种V、Ta微合金化的低活性F/M钢12Cr3WVTa,经1 050℃水淬及780℃回火后对其显微组织及析出相进行光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察以及能谱分析.实验钢淬火回火后显微组织由回火马氏体和少量δ铁素体相组成,析出相主要为M23C6和MX相(M=V,Ta;X=C,N),其中M23C6主要分布于回火马氏体板条界和相界,而MX弥散析出于回火马氏体板条内以及δ铁素体内.实验钢室温和高温(600℃)拉伸力学性能良好,600℃下材料抗拉强度为507 MPa,屈服强度为402 MPa,满足超临界水冷堆用包壳管的拉伸性能要求.     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦--磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验,考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成,讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明,在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小,残余奥氏体含量较高,硬度最高,其磨损性能为最佳;而当温度为650℃和750℃时,晶粒尺寸较粗大,残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下,挤压温度为550℃时,摩擦因数为0.7667;当挤压温度达到650℃,摩擦因数为0.8587,提高了12.01%,磨损性能降低;750℃时,摩擦因数为0.8764,相比550℃提高了14.31%,磨损性能进一步变差;在550、650和750℃时,磨损形式主要为磨粒磨损.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L动态再结晶行为

采用单道次压缩实验和阶梯试样热轧-淬火实验研究了低成本的Ti微合金化汽车大梁钢510L的动态再结晶行为.结果表明,应变速率为0.1s^-1时,变形温度为850~1050℃时均发生动态再结晶,应变速率为0.2s^-1时,只有在变形温度高于950℃时发生动态再结晶.变形温度的升高和变形量的增大会逐渐细化奥氏体晶粒,并使再结晶体积分数趋于增大.回归得到实验钢的动态再结晶激活能仅为211.43kJ/mol,说明Ti的添加几乎没有抑制高温奥氏体的动态再结晶,并建立了动态再结晶临界应变模型和动力学模型.     

热轧Nb微合金化TRIP钢高温区变形过程中Nb的析出行为

通过Gleeble热模拟实验研究了含0.038% Nb (质量分数)的热轧TRIP钢在高温奥氏体区的热加工工艺,借助光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了组织演变和Nb的析出行为,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析了Nb的固溶/析出程度.在1250℃奥氏体化5 min后添加Nb有70%固溶于奥氏体.在1000℃以上的奥氏体再结晶区变形过程中Nb的析出量仅占总固溶量的3%,不能有效抑制静态再结晶,奥氏体晶粒得到明显细化.在900℃的奥氏体未再结晶区变形前析出Nb量已达到总固溶量的9%,再结晶被抑制而获得拉长状奥氏体.奥氏体未再结晶区变形可促进铁素体转变并细化铁素体晶粒.再结晶奥氏体或形变奥氏体状态下冷却至650℃时分别有占总添加量的48%和40%的Nb仍以固溶态存在.