冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃.s-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应（L＋δ→γ）在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃.s-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃.s-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.     

Cr17Mn6Ni4Cu2N奥氏体不锈钢连铸坯组织及凝固模式

采用AOD+LF精炼工艺冶炼,通过连铸工艺生产出Cr17Mn6Ni4Cu2N奥氏体不锈钢连铸坯,对其表面层和中心区域进行金相组织分析,并用电子探针分析组织中化学成分的变化.结果表明,连铸坯表面层上的组织均为在奥氏体基体上分布着不同形态的残余δ铁素体,由表及里δ铁素体的形态分别为骨架形,侧板条状和蠕虫状.根据组织形态确定出这种钢在连铸过程中的凝固模式为从液相中先析出δ铁素体,随后通过固相转变形成奥氏体.由连铸坯表面层铁素体的二次枝晶间距得到冷却速度,分析出冷却速度在5～20 ℃/s变化对凝固模式没有影响.     

亚快速凝固高强度微合金钢再加热和冷却过程中的奥氏体生长和贝氏体转变动力学研究

首先,采用薄带连铸热模拟技术制备了具有亚快速凝固特征的高强微合金钢样品。然后利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察了样品在再加热和冷却过程中奥氏体晶粒等温长大过程和后续的贝氏体转变过程。结果表明,亚快速凝固微合金钢中的奥氏体长大过程与再加热温度关系紧密;在高温区(1000℃以上)和低温区(1000℃以下),奥氏体晶粒生长活化能分别为538.0 kJ/mol和693.2 kJ/mol。并据此建立了基于亚快速凝固微合金钢的奥氏体等温长大动力学模型,经过验证,该模型能很好地预测奥氏体晶粒在保温过程的尺寸变化规律。研究还发现,在较低温度下保温时生成的细小且弥散的析出相能够有效地阻碍奥氏体晶粒生长。此外,还原位观察了不同保温温度下（保温时间1800s）的亚快速凝固微合金钢在冷却过程中的贝氏体相变行为。研究了不同形核位置和不同原奥晶粒尺寸对贝氏体板条生长的影响。结果表明,贝氏体板条的生长速率不仅与成核位置有关,而且与原奥尺寸密切相关。     

两相区加热对30CrMnSi钢的过冷奥氏体转变的影响

本文研究了两相区加热对３０ＣｒＭｎＳｉ钢的过冷奥氏体转变的影响。得出结论：３０ＣｒＭｎＳｉ钢两相区加热后冷却，未溶铁素体起着晶核的作用，促进过冷奥氏体向铁素体－珠光体、贝氏体转变；而奥氏体中的碳及合金元素的高含量推迟了过冷奥氏体向马氏体的转变。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

热轧船板钢时奥氏体相变的规律

通过对现场轧制工艺的模拟，借助热加工模拟试验机研究了变形量。变形温度及变形后的冷却速度，对一般强度船板钢变形奥氏体向铁素体和珠光体转变的影响。实验结果表明：增加变形量，降低变形温度，减缓冷却速度可在不同程度上促进奥氏体向铁素体和珠光体的转变。     

低碳钢形变诱导相变组织在冷却过程中的晶粒长大

通过热模拟实验考察了低碳钢在略高于Ar3温度变形时发生形变诱导铁素体相变(DIFT)的组织演变规律;探讨了变形后连续冷却以及在不同温度下保温对DIFT组织的影响·结果表明,DIFT组织含量随变形量的增大而增多,但在较大的变形量下仍然有部分奥氏体没有发生DIFT;在随后的冷却过程中,未转变奥氏体通过静态相变形成粗大的铁素体,与形变诱导铁素体组织一起形成混晶组织·DIFT铁素体晶粒在形变后冷却过程中发生长大现象·实验测定和理论计算结果都表明,在连续冷却条件下,形变诱导组织存在晶粒长大终止温度,当温度低于该温度时DIFT晶粒停止长大;在不同温度等温时,也存在DIFT晶粒稳定的温度上限,在低于该温度保...     

温度应力对低碳微合金钢连续冷却过程中相变塑性的影响

通过热模拟单轴载荷拉伸/压缩试验,研究了连续冷却过程中温度应力对低碳微合金钢700L相变塑性和相变动力学的影响。结果表明,在1/2奥氏体屈服强度的应力范围内,700L钢的相变塑性应变与温度应力呈线性关系,对应相变塑性参数k为1.357×10~(-4);整体而言,压应力对700L钢相变塑性的作用效果强于拉应力。连续冷却过程中,外加载荷明显降低了700L钢奥氏体向铁素体转变开始温度,延缓了铁素体相变进程,缩短了相变完成所需时间,并且拉应力作用对700L钢铁素体转变动力学的影响效果更显著。     

货油舱用耐蚀钢连续冷却的转变规律

在MMS-300热模拟试验机上测得货油舱用耐蚀钢在不同冷速下的连续冷却膨胀曲线,结合金相-硬度法,研究了该耐蚀钢变形和未变形过冷奥氏体冷却过程中的组织演变,建立了连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,动态CCT曲线较静态CCT曲线明显向左上方移动,提高了奥氏体转变的开始温度;随着冷却速度的增大,显微组织由多边形铁素体、珠光体和少量贝氏体逐渐过渡到针状铁素体、粒状贝氏体,最后为板条贝氏体和马氏体.     

马氏体基TRIP钢的组织与力学性能

在基本C-Si-Mn系TRIP钢的基础上,通过调整工艺参数获得具有马氏体基的TRIP钢,通过扫描电镜分析、透射电镜分析、电子背散射衍射分析、X射线衍射分析、单向拉伸实验等对经不同工艺处理的实验用钢的显微组织和力学性能进行了对比分析.结果表明:两相区退火温度升高,铁素体比例减少,贝氏体比例增加,残余奥氏体整体先增加后减少;在较低温度下退火时,条状铁素体合并成为块状铁素体;在较高温度下退火时,条状奥氏体合并成为块状奥氏体,随后在冷却过程中转变为马氏体或残余奥氏体;实验钢在780℃退火时,获得最佳综合力学性能,此时抗拉强度达1053MPa,延伸率达23%,强塑积达24GPa×%.一定量的细小弥散的板条残余奥氏体是实验钢获得高强塑积的主要原因.     

Fe-C二元合金包晶相变的相场法模拟

以Fe-0.79 mol%C二元合金为例,采用多相场法,模拟研究了包晶相变过程中不同过冷度下奥氏体的演化过程,讨论了过冷度对奥氏体生长速度与形貌的影响.结果表明:包晶反应过程中,在界面迁移率与溶质富集的影响下,靠近三相节点处的部分δ相重熔,导致γ相向δ相内生长;当液相中的球状δ相表面发生包晶相变时,γ相作为一个外壳包围着δ相生长,最后在δ相周围形成一层γ相的核壳;随着过冷度的增加,包晶相变的驱动力增加,γ相的生长速度加快,γ相包围δ相的量越多。     

送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响

连铸坯下线至加热炉的温度制度及其表层组织演变与热送或粗轧裂纹密切相关.基于热模拟实验分析了送装工艺对奥氏体转变特征和再加热晶粒尺寸的影响.高温共聚焦激光扫描显微镜原位观察表明,含Nb J55钢在双相区700℃热装时,组织为晶界膜状先共析铁素体、魏氏体和大量残留奥氏体,再加热至1200℃,奥氏体晶粒大小、位置都不变;单相区600℃温装时,组织为大量铁素体+珠光体,再加热至1200℃时,奥氏体晶粒明显细化.马弗炉模拟SS400钢双相区不同热装温度发现,铁素体转变量至少达70%时才可细化再加热后的奥氏体晶粒.在临界转变量以上,基体中铁素体转变量越多晶粒细化程度越明显.     

形变奥氏体→铁素体转变的动力学研究

基于相变动力学和热力学原理，并根据Schieil叠加原理和热膨胀实验结果，建立了形变奥氏体(γ)→铁素体(α)连续冷却相变动力学行为的预测模型，将其应用于形变奥氏体后的控制冷却过程，可以计算出铁素体相变开始温度以及室温组织中的体积分数等参数．该方法的计算模拟结果与实测结果吻合很好，表明这种理论的计算方法是可行的．     

奥氏体变形对耐候钢相变行为及显微组织的影响

在MMS-100热力模拟实验机上采用热膨胀法结合硬度测试,对耐候钢进行了未变形和变形后的连续冷却的实验研究,建立了未变形和变形奥氏体的CCT曲线.利用光学显微镜、扫描电镜分析研究了冷却速度、变形条件对显微组织的影响.实验结果表明,从未变形到变形的过程,多边形铁素体相变开始温度升高,相变区左移,获得铁素体加珠光体混合组织的临界冷速增大.变形奥氏体的位错缠结抑制贝氏体长大,从而细化转变后的显微组织.     

冷却速度对5Ni钢组织和相变温度的影响

应用Formastor-FⅡ相变膨胀仪测定并研究了5Ni钢的静态CCT曲线,测定了相变临界点Ac1与Ac3,为制定热处理工艺提供依据.通过万能硬度计及OM,SEM和EPMA分析了冷却速度对5Ni钢硬度、显微组织及微观成分偏析的影响.结果表明:随着冷却速度的增大,试样显微组织由多边形铁素体和珠光体变成贝氏体和马氏体.从CCT曲线上可以看出,淬火热处理时为了避免铁素体和贝氏体相变,临界冷却速度要大于20℃/s;在不同冷速下,Ni元素都存在偏析,这有助于回火时产生逆转奥氏体,进而改善5Ni钢的韧性.     

双辊薄带连铸低碳微合金钢的铸态组织

采用双辊薄带连铸技术制备了低碳微合金钢薄带，利用OM，SEM和TEM对铸态凝固组织、室温组织、析出及位错进行观察和分析.结果表明:低碳微合金钢铸带的凝固组织中二次枝晶间距约为12~15μm，相对于传统厚板坯和薄板坯连铸，铸带组织得到了明显细化.铸带的原奥氏体晶粒尺寸比较粗大，约为250~410μm，其组织由魏氏铁素体、珠光体和不规则铁素体组成.铸带组织中存在纳米级TiC析出和短棒状的渗碳体.TiC析出没有被薄带连铸的凝固过程及二次冷却过程明显抑制.铸带组织由于铸轧力及二次冷却速率不均匀导致大量位错的产生.     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M23 C6型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M7 C3型和M23 C6型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M7 C3型为主,少量M23 C6以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.     

奥氏体变形及冷却速率对低碳贝氏体组织中大角晶界分布的影响

使用电子背散射衍射技术研究了低C高Mn高Nb成分设计下,非再结晶奥氏体变形及加速冷却速率对低碳贝氏体组织取向差特征和大角晶界分布的影响.结果表明,与原奥氏体晶粒内部的相变组织相比,原奥氏体晶界附近具有更高的大角晶界密度,非再结晶区奥氏体变形及快速冷却都有利于提高共格相变的驱动力、弱化变体选择以及有效增加大角晶界密度.此外,非再结晶区的大变形除了可充分压扁奥氏体晶粒和增加单位面积的奥氏体晶界密度外,还导致奥氏体晶界上细小的非共格转变铁素体晶粒生成,且这些铁素体晶粒与相邻组织表现出大取向差.