热处理工艺对镍基纳米晶合金材料组织结构的影响

本研究通过对一种镍基合金进行大变形异步与同步轧制,制备了纳米组织材料,研究了退火处理对纳米组织镍基合金材料的组织与力学性能的影响。结果表明,大变形轧制后材料的晶粒细化至约50nm,大变形轧制后的材料出现(2 2 0)晶面择优取向,退火温度对该取向影响不大。所制备的超细晶材料具有良好的组织热稳定性,在700℃下退火,晶粒尺寸约150nm,在800℃以下退火1h,晶粒尺寸仍然能够保持在250nm以下。分析认为,超细晶镍基合金材料的组织稳定性与γ′相的析出所起到的钉扎作用有直接关系。     

异步冷轧纯铁回复与再结晶的电子背散射衍射研究

本文采用异步轧制工艺成功制取等轴状超细晶纯铁,通过DSC曲线确定其退火工艺,使用电子背散射衍射（EBSD）观测超细晶工业纯铁在不同温度退火后的组织形貌和晶粒尺寸,研究其回复再结晶行为.结果表明,在400℃时,材料开始发生回复,再结晶形核开始,随着退火温度的提高,再结晶程度加深.当退火温度达600℃时,再结晶过程基本完成.     

退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响

研究了不同退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响.结果表明经1000℃退火后,此钢种可达到640MPa左右的抗拉强度和255MPa左右的屈服强度以及82%以上的延伸率,具有较好的综合力学性能.其室温组织为单相奥氏体基体的退火孪晶,通过TEM观察内部为大量的层错和孪晶共存结构.在随后的拉伸变形过程中产生大量形变孪晶,发生了TWIP效应——孪晶诱发塑性效应,使钢板具有优良的力学性能.     

Cu-Zn-Al-Ni合金的组织与性能

采用熔铸和轧制的方法,在Cu-Zn-Al铝黄铜中添加Ni及自制晶粒细化剂,制备出一种新型弹性合金,通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)等对Cu-Zn-A1-Ni铝黄铜的微观组织进行观察、分析,并对其抗拉强度、延伸率、弹性模量等相关参数进行研究.研究结果表明:在合金铸态组织中,Ni,Al和Ti以三元金属间化合物形式主要分布在晶界上,在轧制过程中阻碍基体变形和晶界移动,从而提高合金强度:在均匀化退火过程中,合金中出现层片状A13Ni相,弥散分布在基体内,在冷轧加工后转变为颗粒状;合金再结晶开始温度为350℃,低于再结晶温度退火时,冷轧态合金存在低温退火硬化效应,于250℃退火,硬度达到峰值;冷轧态板材最终退火后,其抗拉强度为731 MPa,延伸率为15%,弹性模量为120 GPa.     

AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.     

TWIP 钢的孪晶及其对Hall-Petch关系的影响

采用背散射电子衍射、透射电子显微镜和拉伸实验等研究了退火温度对冷轧态Fe-25Mn-3Al-3Si TWIP钢微观组织及力学性能的影响,并分析了Hall-Petch关系.结果表明,完全再结晶组织由等轴晶和退火孪晶组成,再结晶晶粒平均尺寸随退火温度的升高单调增大,∑3晶界面积分数随退火温度升高而呈现波动增加,850 ℃退火1 h后∑3晶界面积分数达到44%.拉伸过程中强度与晶粒大小都服从Hall-Petch关系, 但孪晶界影响Hall-Petch关系斜率K(ε)的大小.TWIP钢K(ε)-ε关系不同于一般钢材常温下的K(ε)随ε增加单调上升,TWIP钢K(ε)随着ε的增加逐渐增大,然后出现平台,最后下降.     

梯度结构中间坯制备超细晶低碳钢的组织特性与强化机理

通过中间坯超快冷工艺,在0.2%C-2%Mn普碳钢中获得表层铁素体和心部马氏体的梯度层状组织,实现了钢板压下量约50%的大变形温轧.大变形马氏体经450℃和530℃退火后,制备出平均晶粒尺寸为0.52μm和0.66μm的超细晶组织.利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和准静态拉伸试验等手段,研究了超细晶钢板的微观组织与力学性能.结果表明,相较于610℃退火粗晶钢板,450℃和530℃退火超细晶钢的屈服强度可提升2～3倍,平均屈服强度分别达到了1 475 MPa和1 196 MPa,延伸率也显著下降.晶界强化和位错强化是超细晶钢强度提升的主要强化机制,而加工硬化率降低导致了超细晶钢的塑性下降.     

温轧TWIP钢/高碳钢组织及力学性能研究

采用热轧-温轧工艺制备了孪生诱导塑性(TWIP)钢和高碳钢双层复合材料,通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针等观察双层钢的显微组织与界面元素分布,发现两种材料界面结合良好、无缝隙和孔洞,Mn元素由TWIP钢侧向高碳钢侧扩散。复合材料热轧后进行铅浴处理,高碳钢区域形成细片状的索氏体组织,索氏体片层间距随铅浴温度升高而增大。520℃铅浴时平均片层间距为202 nm,抗拉强度为1 592 MPa,延伸率9.9%,材料的综合力学性能较好。铅浴处理后的双层钢在300℃进行多道次温轧,进一步细化晶粒,产生位错增殖,抗拉强度随温轧压下量增大而增大,延伸率有所降低。轧制压下量达到70%时,高碳钢侧的索氏体片层间距进一步减小,TWIP钢侧发生剧烈塑性变形,晶粒沿轧制方向拉长。     

低硅低铝 TWIP 钢拉伸性能

设计并冶炼了了三种不同成分的低硅低铝的 TWIP 钢,将铸态下的 TWIP 进行热处理后轧制。对这三种 TWIP 钢进行了拉伸实验,研究低硅低铝条件下不同合金成分 TWIP 的拉伸性能。结果表明,当成分为 Fe-25Mn-1.0Si-1.5Al 时钢的抗拉强度明显降低,延伸率明显增大,强塑积为47500 MPa%。观察 TWIP 钢变形前后金相组织发现,变形前三种 TWIP 钢的微观组织没有明显区别,变形后1#钢会产生大量形变孪晶。在变形过程中形成了高密度的孪晶。同时,SEM 观察 TWIP 钢拉伸后的断口形貌会发现,TWIP 钢拉伸后的断口为韧性断口,断口处存在大量的等轴韧窝,这与 TWIP 钢的良好拉伸性能符合。     

强脉冲电流下变形镁合金的微观组织及其力学性能

利用正交实验方法研究了强脉冲电流作用下轧制态AZ31的静态再结晶及其微观组织与力学性能。结果表明:轧制变形量和脉冲宽度对再结晶分数的影响较大,随着二者的增大,再结晶分数明显提高;轧制变形量对降低平均晶粒尺寸有明显效果,而脉冲宽度和脉冲时间可促进晶粒尺寸的均匀化;轧制变形量和脉冲宽度是影响热效应的主要因素。实验得到最优组合条件下微观组织的再结晶分数为97.9%,平均晶粒尺寸为6.74μm;当轧制变形量为30%、脉冲宽度为70μs、脉冲时间为10min时,材料的抗拉强度和延伸率分别达到341 MPa和11.6%.     

两相区退火温度对高铝低硅TRIP 钢组织性能的影响

对高铝低硅TRIP钢进行两相区退火,通过分析退火后实验钢的微观结构和力学性能,建立了加工硬化指数与相组成的关系,探讨了残余奥氏体稳定性对力学性能的影响.结果表明,随着两相区退火温度的升高,实验钢中贝氏体含量逐渐降低,残余奥氏体含量先增大后降低,并在930℃退火时达到最大.随着两相区退火温度的升高,实验钢的抗拉强度逐渐降低,延伸率先增大后降低,930℃退火时抗拉强度为665MPa,延伸率达到最大,为30%,强塑积约为20GPa·%.EBSD统计和拉伸试验的结果表明,两相区退火温度为930℃时,残余奥氏体稳定性适中,从而在拉伸过程中不断地提供加工硬化,推迟颈缩的发生,大幅度提高塑性.     

Effects of annealing temperature on the microstructure and properties of the 25Mn-3Si-3Al TWIP steel

Microstructures and mechanical properties of the 25Mn twinning induced plasticity (TWIP) steel at different annealing temperatures were investigated. The results indicated that when the annealing temperature was 1000℃, the 25Mn steel showed excellent comprehensive mechanical properties, the tensile strength was about 640 MPa, the yield strength was higher than 255 MPa, and the elongation was above 82%. The microstructure was analyzed by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). Before deformation the microstructure was composed of austenitic matrix and annealing twins at room temperature; at the same time, a significant amount of annealing twins and stacking faults were observed by TEM. Mechanical twins played a dominant role in deformation and as a result the mechanical properties were found to be excellent.     

700 MPa冷轧低合金超高强钢的典型连续退火工艺

为了开发新一代冷轧低合金超高强钢,利用连续退火实验机对Ti-0.12%、Nb-0.076%的冷轧低合金超高强钢进行连续退火实验,设计了760~830℃四种不同退火温度,研究了退火温度对实验钢的相组成、晶粒尺寸和力学性能的影响.在800℃退火、400℃过时效的条件下,可得到铁素体和少量贝氏体的组织,铁素体晶粒尺寸约为1.4μm,屈服强度可达700 MPa.同时利用扫描电镜和透射电镜观察到钢中存在大量纳米尺寸的亚晶结构、少量位错以及纳米级的Ti、Nb的析出物,这些微结构单元对强度有较大的提升作用.     

Reverse-transformation austenite structure control with micro/nanometer size

To control the reverse-transformation austenite structure through manipulation of the micro/nanometer grain structure, the influences of cold deformation and annealing parameters on the microstructure evolution and mechanical properties of 316L austenitic stainless steel were investigated. The samples were first cold-rolled, and then samples deformed to different extents were annealed at different temperatures. The microstructure evolutions were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), magnetic measurements, and X-ray diffraction (XRD); the mechanical properties are also determined by tensile tests. The results showed that the fraction of stain-induced martensite was approximately 72% in the 90% cold-rolled steel. The micro/nanometric microstructure was obtained after reversion annealing at 820-870℃ for 60 s. Nearly 100% reversed austenite was obtained in samples annealed at 850℃, where grains with a diameter ≤ 500 nm accounted for 30% and those with a diameter >0.5 μm accounted for 70%. The micro/nanometer-grain steel exhibited not only a high strength level (approximately 959 MPa) but also a desirable elongation of approximately 45%.     

析出强化与孪晶强化在Fe--24 Mn--3 Si--3 Al TWIP钢退火过程中的作用机制

对Fe-24Mn-3Si-3Al TWIP钢在不同退火工艺下进行力学性能测试,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)观察钢的微观组织形貌.结果表明:随着退火温度和保温时间的变化,TWIP钢的力学性能并不符合常规的单调上升或下降的规律,而在退火温度为800℃、保温10 min和退火温度为900℃、保温20 min时发生波动.退火温度为800℃、保温10min条件下,钢的主要强化机制为析出强化,析出相(Fe,Mn)23C6的增多导致屈服和抗拉强度升高;退火温度为900℃、保温20 min条件下,钢中的析出相并未有明显的变化,而二次孪晶的产生及孪晶相互交割成为抗拉强度增加的主导因素.     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

均匀化退火和锻造对双相耐磨钢强韧性的影响

研究了一种低合金双相耐磨钢经均匀化退火和锻造处理后的微观组织和强韧性能.结果表明:经980℃均匀化退火4,8 h和1 150℃锻造处理后,实验钢显微组织主要为板条状马氏体、针状贝氏体及少量残余奥氏体,锻造处理后的晶粒度最小为7.0~7.5级,均匀化退火处理后的晶粒度最大为6.5~7.0级.均匀化退火的保温时间是影响双相耐磨钢力学性能的主要因素,实验钢保温4 h时的冲击韧性和延伸率值高于保温8 h的值.锻造比均匀化退火更适宜于提高低合金双相耐磨钢的强韧性,优化工艺为始锻温度1 150℃、终锻温度800℃、锻造比2.     

初始组织对钒微合金化TRIP钢组织性能的影响

对一种低硅含磷和钒的TRIP钢进行热轧、冷轧及连续退火,研究不同热轧初始组织对组织特征与力学性能的影响.通过不同工艺得到两种不同的热轧初始组织:F+P钢;F+B钢.在相同的冷轧连续退火工艺条件下,初始组织为F+B钢相比较F+P钢,组织中含有较多体积分数的贝氏体和残余奥氏体组织,而且残余奥氏体尺寸更为细小,分布更为弥散,屈服强度和抗拉强度较高,但延伸率、n值和r值略低.初始组织为F+B钢的抗拉强度可达980MPa,强塑积为21 952MPa.%.     

Fe--22Mn--0.7CTWIP钢的热塑性与断裂机制

基于Gleeble-1500热力模拟试验机测定了Fe-22Mn-0.7C TWIP钢和Q235钢700~1300益范围内的静态拉伸行为.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针微区分析等技术表征两钢种不同温度下的变形特征和断口形貌.通过分析基体化学成分、相体积分数、晶粒尺寸、凝固缺陷等因素探讨TWIP钢铸态热塑性的变化规律及其影响机制.研究结果表明,Fe-22Mn-0.7C TWIP钢700~1250益范围内的铸态抗拉强度高于Q235,而其断面收缩率低于40%,且断口均以沿枝晶间断裂方式为主.晶粒细化和控制溶质显微偏析有利于提高TWIP钢热塑性,与基体均质性改善有关.此外,增加应变速率TWIP钢拉伸强度和断面收缩率同时增大.