共析钢温变形过程的组织球化与超细化

利用热模拟压缩变形、SEM和热磁法实验,研究了共析钢在600~700℃变形过程的组织演变规律,探讨了变形及随后保温过程对珠光体球化、组织超细化和渗碳体溶解、再析出的影响.实验表明:共析钢温变形过程中发生珠光体片层溶断,渗碳体逐渐球化,以及伴随铁素体动态回复再结晶的同时细小弥散渗碳体颗粒在基体析出的过程.提高温度有利于上述复合过程的进行.形变组织经过保温后,亚微米级别的等轴铁素体晶粒和渗碳体颗粒弥散分布的复相组织的均匀性程度有所提高.温变形过程中渗碳体溶解和在铁素体内再析出的事实得到证实.     

形变对板条马氏体回火组织的影响

对Q235级低碳钢板条马氏体在550 ℃多道次单向压缩变形后退火和室温大塑性变形轧制后在此温度退火的显微组织演变规律进行了对比研究,结合未变形板条马氏体在此温度的回火组织演变,讨论了变形对马氏体分解过程、铁素体再结晶晶粒尺寸和析出碳化物形貌的影响. 实验结果表明,变形显著影响马氏体分解过程,促进渗碳体的析出和铁素体回复及再结晶. 热变形组织铁素体再结晶晶粒尺寸在0.5 μm左右;渗碳体形貌从细棒状向球状转变,随变形量增大渗碳体尺寸增大,继续保温60 min导致铁素体晶粒长大到1 μm左右,晶粒内部的渗碳体消失,原先在铁素体晶界析出的渗碳体球化、粗化. 冷轧试样在550 ℃退火保温时间在30 min内得到0.3～0.4 μm超细晶粒和尺度小于150 nm的弥散渗碳体颗粒组织;随退火保温时间延长到60 min,铁素体再结晶晶粒长大到1.9 μm,渗碳体颗粒尺寸约160 nm.     

冷轧退火对共析珠光体钢组织球化超细化的影响

研究了冷轧变形并结合退火处理对共析钢组织球化超细化与性能的影响.结果表明:共析钢经冷轧形变量90%结合600～700 ℃退火得到了晶粒尺寸为亚微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体的双相组织.颗粒状渗碳体的尺寸呈双峰分布.与传统球化处理工艺相比,球化时间明显缩短,球化组织细小;其原因是在冷变形过程中产生了高密度位错以及大量空位等缺陷,为碳原子的扩散提供了高速率扩散通道,促进了碳原子的扩散.细小渗碳体粒子在铁素体基体上的弥散分布可以用溶解-再析出机制来解释.冷轧后经700 ℃退火试样的拉伸塑性略有下降,屈服强度和抗拉强度大幅度提高,但屈强比较高.     

形变温度对0.45%C中碳钢形变储存能和组织演变的影响

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了形变温度对0.45%C中碳钢组织演变的影响规律,推导出了0.45%C中碳钢在单向压缩过程中奥氏体的形变储存能与温度补偿形变速率因子Z的关系式,结果表明,形变储存能随着形变温度的降低和形变速率的增大而增加。形变温度降低,形变储存能增加,可以有效地细化铁素体晶粒并促进渗碳体的球化过程。当形变温度为670℃和650℃时,铁素体晶粒细小均匀且碳化物球化效果好。     

Al-1%Si合金剧烈塑性变形中Si元素形态对合金组织与性能的影响

合金元素能够以固溶态或纳米颗粒析出形态影响铝合金变形过程中微观组织演化,但哪种形态对铝合金微观组织影响更显著仍有争议.以Al-1%Si合金为研究对象,通过在变形前改变硅原子析出态与固溶态的比例,利用多道次累积叠轧焊方法实现大变形,对比研究了在微观组织和力学性能达到饱和状态过程中纳米析出硅颗粒、晶粒尺寸和位错密度的演化,以比较固溶原子与析出颗粒对铝合金变形过程中组织及性能的影响.结果表明,初始样品中固溶原子越多,析出颗粒越少,变形后饱和位错密度更高,晶粒尺寸更小,对应屈服强度更高.Al-1%Si合金中弥散分布的固溶硅原子比同质量的纳米析出硅颗粒阻碍位错动态回复的总效果更好,与位错理论分析相符.材料内位错回复能力也会影响饱和晶粒尺寸,位错回复能力越强,饱和晶粒尺寸更大.     

退火温度对20MnSi钢ECAP变形组织的影响

采用C方式等径弯曲通道变形(ECAP)法制备了平均晶粒尺寸～0.20 μm的亚微晶20MnSi钢,研究了退火温度对ECAP变形组织的影响.结果表明,随退火温度升高,ECAP变形获得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织,300～500℃退火1 h后,亚微晶铁素体组织稳定,晶粒无明显长大.退火温度高于500℃后,铁素体晶粒开始明显长大,650℃退火后的铁素体平均晶粒尺寸～8μm.经ECAP变形的珠光体组织在较低温度退火时,渗碳体具有较强的球化能力.     

中碳钢温变形的力学特性

利用Gleeble-3500热模拟实验机对中碳钢铁素体+珠光体组织进行温变形压缩试验,研究其在不同变形温度(500～700 ℃)和应变率(0.001～10 s-1)条件下的流变行为及其主导机制. 研究结果表明:温变形过程先从铁素体变形开始,而后珠光体开始变形,渗碳体片层结构被破坏;铁素体晶粒细化至1～2 μm;珠光体片层被破坏使流变应力形成峰值;温变形流变应力曲线特征具有显著差异性,对工件塑性成形、工模具载荷分布及变形产生重要影响.      

塑性变形和热处理工艺对白口铸铁组织及性能的改善

大于2.11％C的白口铸铁中含有大块且又分布不均匀的渗碳体,其塑性和韧性很差。本文采用塑性变形及热处理等4种方法,最终得到了细小碳化物均匀分布在铁素体基体上的理想组织。具有这种球化组织的铸铁,强韧性有了提高,且在650～850℃温度范围变形表现出良好的超塑特性。     

低碳微量铌钢过冷奥氏体形变过程中的碳氮化物析出

利用透射电镜研究了低碳微量铌钢过冷奥氏体形变过程中的碳氮化物析出,运用Gladman晶粒粗化机制讨论了析出相颗粒的平均直径、体积分数和铁素体晶粒尺寸的关系.实验结果表明:实验用钢中的微量Nb在1 200℃时完全固溶,并在760℃变形前的冷却过程中无Nb(CN)析出.在形变过程中Nb(CN)的析出同样需要孕育期,但与等温过程相比大大提前.当变形量积累到一定值(本实验条件下ε=0.69)时,大量动态析出的Nb(CN)颗粒弥散分布在晶界以及位错线上.Nb(CN)析出随着应变量的增加而增加,但颗粒长大不明显,计算得到的铁素体晶粒平均截径与实际测得的铁素体晶粒吻合得较好.     

低碳钢中铁素体动态再结晶的粒子激发形核

利用淬、回火工艺得到具有弥散分布的渗碳体粒子 铁素体双相组织的低碳钢,采用Gleeble-1500型模拟机进行热压缩变形实验,研究了在700℃、0.01s-1条件下变形过程中渗碳体粒子对低碳钢铁素体动态再结晶过程的影响. 结果表明:在700℃、0.01s-1条件下变形时,存在以粒子激发形核机制为主的铁素体动态再结晶过程,在形变初期粒子激发形核主要在大尺寸渗碳体粒子(＞1μm)附近发生,大应变量下应变累积促进粒子激发形核在小尺寸渗碳体粒子(0.5～1μm)附近发生.     

含钒超细晶双相钢的细化机制

利用铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织结合冷轧和连续退火的方法达到了细化晶粒的目的,通过这种方式制备的双相钢中有63.8%的铁素体晶粒尺寸分布于0.5～1μm,有53%的马氏体晶粒尺寸分布于0.5～1μm.针对该现象研究了基于铁素体+马氏体+贝氏体初始显微组织含钒超细晶双相钢的晶粒细化机制.分析认为,细化机制主要有三个方面:第一是形变对显微组织的细化,包括为了得到铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织而进行的热轧和冷轧;第二是冷轧态显微组织的再结晶和快速奥氏体化;第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大.     

Influence of original microstructure on the transformation behavior and mechanical properties of ultra-high-strength TRIP-aided steel

The transformation behavior and tensile properties of an ultra-high-strength transformation-induced plasticity (TRIP) steel (0.2C-2.0Si-1.8Mn) were investigated by different heat treatments for automobile applications. The results show that F-TRIP steel, a traditional TRIP steel containing as-cold-rolled ferrite and pearlite as the original microstructure, consists of equiaxed grains of intercritical ferrite surrounded by discrete particles of M/RA and B. In contrast, M-TRIP steel, a modified TRIP-aided steel with martensite as the original microstructure, containing full martensite as the original microstructure is comprised of lath-shaped grains of ferrite separated by lath-shaped martensite/retained austenite and bainite. Most of the austenite in F-TRIP steel is granular, while the austenite in M-TRIP steel is lath-shaped. The volume fraction of the retained austenite as well as its carbon content is lower in F-TRIP steel than in M-TRIP steel, and austenite grains in M-TRIP steel are much finer than those in F-TRIP steel. Therefore, M-TRIP steel was concluded to have a higher austenite stability, resulting in a lower transformation rate and consequently contributing to a higher elongation compared to F-TRIP steel. Work hardening behavior is also discussed for both types of steel.     

共析钢经表面研磨处理后微观组织的演化

利用表面研磨处理(SMAT)在共析钢上制备出具有纳米晶体结构的表面层,并利用X射线衍射和透射电镜分析了纳米表面层的微观组织结构及其演变.结果表明:原始组织为层片状铁素体 渗碳体两相复合组织的共析钢经过SMAT后,铁素体晶粒由于位错产生、位错缠结形成位错胞,然后分割晶粒使铁素体细化至纳米尺度,而渗碳体在强烈塑性变形下,经历弯曲、断裂,最终分解成体心立方铁素体和底心正交的石墨.     

碳含量和组织类型对低合金钢耐蚀性的影响

研究了不同碳含量和显微组织的低合金钢的耐腐蚀性能和腐蚀行为,并与商业耐候钢09CuPCrNi进行了相应的比较.通过金相显微镜、扫描电镜观察,轧后水冷钢的主体组织为板条状贝氏体,轧后空冷钢为针状铁素体、粒状贝氏体、M/A小岛和少量渗碳体(珠光体)的混合物.用干湿循环加速腐蚀实验对耐蚀性测定结果表明:低碳钢(0.03%C)和轧后水冷的较高碳含量钢(0.1%C)的耐蚀性均明显优于09CuPCrNi;低碳含量钢的组织类型对其耐蚀性影响不大;较高碳含量情况下,单相贝氏体钢的耐蚀性优于由铁素体、渗碳体(珠光体)等构成的复相组织钢;轧后水冷时,不同碳含量的钢耐蚀性差别不大;轧后空冷时,低碳含量钢的耐蚀性优于较高碳含量钢.用扫描电镜对锈层进行观察,可以看出耐蚀性较好的样品在腐蚀后期形成了致密的内锈层.     

低碳钢过冷奥氏体形变过程组织演变机制

低碳钢过冷奥氏体形变过程将发生形变强化相变及铁素体的动态再结晶,导致晶粒超细化.与未形变的过冷奥氏体等温转变相比,形变极大地促进了奥氏体向铁素体的转变,使铁素体形核率急剧升高,铁素体晶粒尺寸显著降低.形变强化相变是一以形核为主的过程.在形变后期,当形变强化相变铁素体转变基本完成后,将发生铁素体的动态回复和动态再结晶.比较不同应变速率对组织演变影响的结果表明,应变速率较低条件下,易形成铁素体与第2组织层状分布的条带特征;应变速率较高时,组织的条带特征不显著.     

Microstructural evolution during ultra-rapid annealing of severely deformed low-carbon steel: strain,temperature, and heating rate effects

An interaction between ferrite recrystallization and austenite transformation in low-carbon steel occurs when recrystallization is delayed until the intercritical temperature range by employing high heating rate. The kinetics of recrystallization and transformation is affected by high heating rate and such an interaction. In this study, different levels of strain are applied to low-carbon steel using a severe plastic deformation method. Then, ultra-rapid annealing is performed at different heating rates of 200–1100℃/s and peak temperatures of near critical temperature. Five regimes are proposed to investigate the effects of heating rate, strain, and temperature on the interaction between recrystallization and transformation. The microstructural evolution of severely deformed low-carbon steel after ultra-rapid annealing is investigated based on the proposed regimes. Regarding the intensity and start temperature of the interaction, different microstructures consisting of ferrite and pearlite/martensite are formed. It is found that when the interaction is strong, the microstructure is refined because of the high kinetics of transformation and recrystallization. Moreover, strain shifts an interaction zone to a relatively higher heating rate. Therefore, severely deformed steel should be heated at relatively higher heating rates for it to undergo a strong interaction.     

低碳Si-Mn系DQ&P钢组织演变模拟研究

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺,研究了不同变形温度和配分时间对组织演变行为的影响.结果表明,QP钢典型组织由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成.其中马氏体呈现板条马氏体、孪晶马氏体等特征.随着配分时间的延长,显微组织呈现回火转变趋势.当变形温度为950℃和880℃时,残余奥氏体体积分数先增加后减少,均在配分150 s时达到最大值,分别为9.1%,10.1%.当变形温度在820℃时,由于先共析铁素体的存在易于获得较多的残余奥氏体,体积分数高达11.9%,并且残余奥氏体中平均碳含量相对较低.     

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在293～723 K时的变形行为及微观组织演变

研究Mg-9Gd-4Y-0.6Mn 合金在应变速率为0.01 s-1、变形温度为293～723 K时的压缩塑性变形行为, 并在光学显微镜下观察合金在不同变形温度下的表面滑移线及孪生变形形貌与内部微观组织. 研究结果表明： 合金流变应力应变曲线在不同温度呈现出不同的形状, 加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同的温度各自起到了重要的作用;在523 K以上时非基面滑移已被激活, 形变孪生在296～723 K范围都存在, 在673 K以上出现动态再结晶;动态再结晶晶粒优先在原始晶界和粗大第二相粒子处形核, 同时在723 K还观察到晶界弓出形核和＂孪生＂动态再结晶现象.     

GCr15钢温变形对球化退火的影响

研究了 GCr15 钢的温变形对球化退火的影响。结果表明:珠光体温变形显著加快了碳化物球化过程。随变形量、变形速度的增加及变形温度的降低,球化速度增加,变形量是影响球化速度最显著的参数。珠光体的温变形促进了在790℃加热、保温过程中渗碳体的溶解和未溶渗碳体粒子的圆整过程。还对温变形试样快速球化退火工艺进行了试验。