铌微合金化对高Al冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响

采用二段式盐浴热处理、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等方法,研究了添加0.025%微合金元素Nb对高Al(1.5%Al)冷轧相变诱导塑性钢(TRIP)组织与性能的影响规律. 结果表明:Nb微合金化使高Al冷轧TRIP钢在连续退火后组织得到细化,残余奥氏体含量及其碳含量比无Nb钢均有所升高. 含Nb钢在370 ℃和400 ℃等温后抗拉强度均大于650 MPa,且总伸长率达到35%,具有优异的综合力学性能. Nb微合金化,将本实验所研究的高Al冷轧TRIP钢的最优贝氏体区等温温度由400 ℃左右扩大到370～400 ℃,提高了生产的工艺稳定性.     

加热工艺对Nb-Ti微合金化高强钢的影响

采用金相显微镜、透射电镜(TEM)以及电解分析等仪器和方法对不同加热工艺下,含Nb钢、含Ti钢以及Nb-Ti钢的奥氏体晶粒粒径长大规律和第二相固溶规律进行研究。研究结果表明:随着加热温度增加或保温时间延长,奥氏体晶粒粒径逐渐增大,钢中第二相析出物数量减少、粒径增大;在相同加热工艺下,Nb-Ti钢的奥氏体晶粒粒径比含Ti钢和含Nb钢的小;加热至1 200℃时含Nb钢中Nb基本全部固溶,而当加热温度升至1 300℃时,含Ti钢中仍有TiN无法固溶。Nb-Ti的复合添加使Nb元素的全固溶温度从1 200℃提高至1 250℃;当加热温度为1 150℃和1 200℃时,细小的第二相粒子Ti C和NbC的固溶是造成该温度区间奥氏体晶粒粒径显著增加的主要原因。     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe3C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

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.     

新型中锰热轧TRIP钢组织演变及力学性能

利用Thermo-Calc软件设计了一种中锰相变诱导塑性(TRIP)钢,利用全新的热处理工艺对其进行处理,研究了残余奥氏体的含量及其稳定性,并对该钢的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,实验用钢可获得接近1000MPa的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积>30GPa·%.固溶温度对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢固溶温度为750~800℃时,实验钢获得最佳的力学性能.     

薄板坯连铸连轧过程中的静态软化行为

采用本钢Gleeble-2000热/力模拟试验机模拟了本钢薄板坯连铸连轧过程中奥氏体的静态软化行为.结果表明:与不含Nb钢相比,含Nb钢明显抑制了奥氏体的静态再结晶,软化率曲线出现了平台;与固溶Nb相比,析出Nb对静态再结晶的抑制作用更大;同传统流程相比,薄板坯连铸连轧生产线轧制低碳钢(包括含Nb钢和不含Nb钢)在道次间隔期间的静态再结晶激活能明显提高,更不容易发生静态软化行为.     

连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740～810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3～4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%～10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050～1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.     

固溶处理对Fe-Mn-Al-C钢组织及力学性能的影响

通过XRD,OM,SEM,EDS,EPMA表征了不同铝质量分数(6%,8%,10%)的铸态Fe-Mn-Al-C钢经过不同温度固溶处理1 h后的组织,并对其性能进行了研究,结果表明:不同铝质量分数的Fe-Mn-Al-C钢的硬度经900、950、1 000℃固溶处理后,随固溶温度的升高硬度均表现为先增加后降低.3种钢的硬度在950℃固溶处理时表现为最大值,分别为240、298、337 HV.固溶温度升高时,3种铝质量分数的Fe-Mn-Al-C钢组织中铁素体相体积分数增加,奥氏体相的形貌发生变化;w(Al)=6%的Fe-Mn-Al-C钢的抗拉强度随固溶温度的升高而增大,1 000℃时达到最大值455 MPa;w(Al)=8%的Fe-Mn-Al-C钢抗拉强度随固溶温度升高而降低,但较铸态有所提高;900℃固溶时达到最大值504 MPa.     

无硅TRIP钢力学性能的研究

无硅TRIP钢采用临界区加热等温淬火热处理,获得铁素体,贝氏体及大量稳定残余奥氏体的三相组织·通过对其显微组织观察,断口形貌分析,与高硅TRIP钢力学性能的相互比较,探讨了无硅TRIP钢相变诱发塑性的行为·结果表明:无硅TRIP钢在拉伸变形过程中,应变诱导相变,相变诱发塑性;其拉伸断口形貌呈韧性断口特征;经790℃加热在400℃等温5min时,抗拉强度达到754MPa,延伸率达到36%,综合性能(强塑积)达到27144MPa%的最高值·     

低碳Si-Mn系TRIP钢的动态拉伸性能

在气动式间接杆杆型冲击拉伸实验机上对工业生产的两种低碳Si-Mn系TRIP钢不同应变率下的高速冲击拉伸性能进行了研究,并和静态拉伸性能进行了比较.结果表明,两种钢的室温拉伸性能随应变率变化具有相同趋势,但动态下的应变率敏感性比静态下的要高得多.由于TRIP钢组织中残余奥氏体的变形诱发向马氏体的转变显著改善了材料的塑性.     

硅、锰合金元素含量对TRIP结构钢力学性能的影响

在不含Ｃｒ,Ｎｉ的Ｓｉ Ｍｎ结构钢中,因残余奥氏体的应变诱导相变和相变诱发塑性,可得到良好的强度与塑性配合的综合性能·通过对二种成分Ｓｉ ＭｎＴＲＩＰ钢力学性能的比较及其组织分析,探讨了ＴＲＩＰ效应提高结构钢力学性能的机理·结果表明,含有一定Ｍｎ合金元素的ＴＲＩＰ结构钢,当Ｓｉ含量小于２０％时,含Ｓｉ量愈高,其力学性能愈好·     

热处理工艺对TRIP钢性能的影响

采用亚临界等温淬火热处理工艺,得到了含有大量稳定残留奥氏体的一种新型高强度复相钢。该网在Ｍａ－Ｍｄ温度之间形变时,因残留奥氏体的应变诱导马氏体相变和相变诱发塑性－ＴＲＩＰ,延伸率大幅度提高,通过对其力学性能测试及其显微组织分析,探讨了ＴＲＩＰ效应提高结构钢性能的机理,研究了热处理工艺对ＴＲＩＰ结构钢性能的影响。     

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.     

不同温度和应变速率下TRIP钢的流动应力

对相变诱发塑性钢TRIP780进行了298,333,363 K温度下且应变速率为10-4,10-2,100,102,103 s-1时的单向拉伸试验.分析了TRIP780钢的流动应力对温度和应变速率的敏感性,并讨论了Johnson-Cook(JC)和Khan-Huang-Liang(KHL)流动应力模型对TRIP780钢的适用性.结果表明:TRIP780钢的流动应力呈现对应变速率的正向敏感性和对温度的负向敏感性,且在高应变速率下流动应力对应变速率的敏感性降低;JC模型对TRIP780钢流动应力拟合在小应变水平下比KHL模型更加准确,而KHL模型在大应变水平下有更高的精度.     

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.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

临界区退火对含磷低硅TRIP钢组织性能的影响

在实验条件下对含磷TRIP(transformation inducedplasticity)钢进行临界区退火研究，主要研究了不同退火条件对实验钢组织和力学性能的影响.通过添加P元素降低钢中的Si含量，可改善表面质量，解决镀锌问题，且P价格低廉，成本降低.结果表明:随等温时间增加，贝氏体含量增加，抗拉强度增加；在两种等温温度下，残余奥氏体量都是呈先增加后降低的趋势，780℃等温时在180s时得到最大的残余奥氏体量22%，800℃等温时在90s时得到最大的残余奥氏体量20%；780℃等温180s时获得最佳力学性能，强塑积达22854MPa·%，P的加入并未引起力学性能损失，各项力学性能优良.