气体渗氮及后续回火工艺对2Cr13钢渗氮层的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计、摩擦实验机、弯曲实验和浸泡腐蚀实验探究了气体渗氮工艺对2Cr13钢渗氮层的微观组织结构和性能的影响.结果表明:随渗氮温度、时间的增加,渗氮层的总厚度增加,但是表面疏松层也增加.500℃渗氮的扩散层组织主要由含有大量位错及位错胞的马氏体和高密度的纳米CrN析出相组成;纳米CrN析出相弥散分布在晶内和位错胞的界面上,位错胞界面上的CrN颗粒数量多且尺寸略大;板条马氏体晶界析出了ε-Fe_(2-3)N或者(Cr,Fe)2N析出相.当渗氮温度升高至550℃时,马氏体本身发生了回复,CrN以薄片形式析出,使扩散层组织呈现为由α-Fe和CrN组成的片状珠光体形态.2Cr13钢气体渗氮表面硬度随渗氮温度的升高先升高后下降,在500℃达到峰值硬度(1 274 HV0.5).450℃和500℃渗氮扩散层的硬度可高达1 300HV0.1以上,但是随渗氮温度进一步升高而明显降低.500℃/5h气体渗氮可同时提高2Cr13钢的耐磨性和抗腐蚀性,但是其弯曲韧性降低.500℃渗氮的2Cr13钢试样,不管是水冷还是空冷,或者再进行420℃回火2h处理,其扩散层组织均没有大的改变,因此其硬度没有明显变化,均维持在1 000HV0.1以上.     

钛微合金化热轧双相钢的工艺研究

通过模拟实验研究了钛微合金化热轧双相钢的连续冷却转变曲线及终轧温度对组织的影响规律,获得了可行的工艺窗口,并进行了验证性热轧实验.在冷却速率小于5℃·s-1及温度在625~725℃时,实验钢可以形成先共析铁素体.随着终轧温度升高,组织中铁素体及马氏体含量先升高后降低,但幅度不大.同时,当终轧温度较高时,铁素体显微硬度增加,析出强化作用增加.当终轧温度及缓冷温度分别为840℃及700℃时,获得了抗拉强度为672 MPa及屈强比为0.61的性能良好的热轧双相钢.经计算,铁素体组织中析出强化量为78.5 MPa.     

含Nb-Ti低碳微合金钢纳米碳化物析出行为

采用热膨胀仪、显微硬度计和透射电镜研究了等温温度对Nb-Ti微合金钢组织性能及析出行为的影响规律.结果表明,在不同温度下等温淬火均得到铁素体与马氏体的双相组织,且随着等温温度的降低,铁素体的体积分数逐渐增大.实验钢中存在两种主要的析出形态,分别为相间析出和弥散析出,且随着等温温度的降低,析出形态逐渐从相间析出向弥散析出转变.通过HRTEM确定相间析出碳化物具有Na Cl型晶体结构,晶格常数为0.432 nm,且与铁素体基体满足Baker-Nutting(B-N)关系.铁素体相的维氏硬度随着等温温度的降低而逐渐增大.     

超快冷终冷温度对轴承钢棒材组织性能影响

以GCr15轴承钢棒材为研究对象,研究了超快速冷却终冷温度对其组织性能的影响.研究发现:高温终轧后以大于100℃/s的冷却速度超快速冷却到一定温度后缓冷到室温,随着超快冷段终冷温度降低,珠光体球团直径和片层间距减小;终冷温度过高只能使晶界碳化物厚度减薄但不能抑制其呈网状析出,降低终冷温度到715℃以下就可以得到抑制了网状碳化物析出的细片层珠光体型组织;随着终冷温度继续降低显微硬度增加并有退化珠光体产生,其显微硬度可达到426 HV.     

时效温度对Fe-Ni-Cr沉淀强化合金焊缝显微组织及力学性能的影响

采用OM、SEM等手段表征不同时效处理工艺下Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金焊缝显微组织;采用硬度显微仪表征时效温度对焊件力学性能的影响.结果表明:焊缝区分为垂直于焊接方向的柱状晶区和焊缝中心细小的等轴晶区,柱状晶区与等轴晶区有明显的分界线.同样保温8 h,当时效温度为640℃时,焊缝柱状晶区和等轴晶区均匀分布着细小的γ′颗粒,且晶界及晶内不存在η相的析出;随着时效温度的升高,晶界及晶内逐渐析出片状η相;当时效温度达到740℃时,晶界析出大量大尺寸片状η相.同时,γ′相的数量随着η相的析出而减少,η相的析出是以牺牲γ′相为代价的.因此,时效处理的保温温度应低于740℃.显微硬度测试结果表明,时效处理后的焊件硬度得到了显著提升.     

Nb-V低碳微合金钢等温淬火过程析出行为

利用透射电镜和纳米压痕仪对Nb-V低碳微合金钢中纳米碳化物的析出行为进行研究.研究结果表明,在700℃等温60min试样中,可同时观察到相间析出和弥散析出,在其余试样中均未观察到相间析出,此规律可以通过相变过程中的扩散准则和台阶机制来解释.另外,纳米压痕结果显示在600℃等温20min试样中,平均硬度为3.87GPa,650℃等温20min试样中,平均硬度为4.10GPa,且通过TEM观察可以看出,650℃等温20min中试样析出物数量密度较大且分布均匀.利用Ashby-Orowan机制对析出强化量进行计算,可以得出在650℃等温20min试样中,析出强化对整个屈服强度的贡献量可以达到110MPa.     

碳含量对中碳含钒微合金钢晶内铁素体等温形成的影响规律

研究了碳质量分数分别为0.26%, 0.33%和0.42%的三种含钒微合金钢在600, 550, 500和450℃下等温处理时碳对晶内铁素体形成的影响,测量了不同等温温度处理后钢的维氏硬度、500℃下晶界和晶内铁素体的纳米硬度,并探讨了晶内铁素体的形核位置. 结果表明:在相同温度下等温处理时,随着钢中碳含量的增高,钢中非共析铁素体的含量降低,铁素体晶粒的尺寸减小,钢的硬度升高. 在500℃等温处理后,晶界铁素体的纳米硬度远高于晶内铁素体的纳米硬度;且随着碳含量的增高,晶界和晶内铁素体的纳米硬度都随之升高,但各实验钢中晶内铁素体的纳米硬度相差不大. 适当的夹杂物和先析出晶内铁素体都可以作为形核位置诱导晶内铁素体析出.     

低焊接裂纹敏感性钢焊接接头组织及微观力学性能

采用埋弧自动焊接方法焊接高强度低焊接裂纹敏感性钢板,并对其焊接接头进行显微组织观察、维氏显微硬度和纳米压痕检测.结果表明:粗晶热影响区的显微组织以粗大粒状贝氏体为主,由于该区的精细结构中含有大量纳米级析出相,且位错密度较高,使得该区具有较高的维氏显微硬度和纳米硬度值;焊缝区和细晶热影响区的主要显微组织分别为针状铁素体+...     

Mo离子注入钢退火过程中的相变研究

着重研究了金属离子注入合成表面优化复合层的机理和纳米相镶嵌结构形成,探索了注入和退火过程中纳米结构和相变过程,讨论相变机制.实验中发现用较低束流密度的Mo离子注入钢明显地改变了钢表面的结构,可使钢表面晶粒细化,使阻止位错移动的晶界数量增多;可在钢表面形成Mo原子超饱和固溶体;随所用的束流密度的增加,注入时表面温度升高,注入的Mo原子将与钢中的铁原子和碳原子化合而形成纳米尺寸的析出相.这些弥散的析出相在钢表面形成了弥散强化.用低束流密度注入后经过退火,在钢表面也形成了纳米尺寸的析出相,从而增加了表面弥散强化的效果.随退火温度的增高,纳米析出相将会聚成大一些的纳米颗粒,颗粒之间互相连接而形成网状结构,这将会进一步增加表面强化效果.     

氧化钛纳米陶瓷的制备及其结构与力学性能

为探讨在无压烧结过程中TiO2纳米陶瓷的致密化与晶粒长大的关系以及纳米陶瓷的结构对其力学性能的影响,采用溶胶一凝胶技术制备的不同颗粒粒径的TiO2纳米粉体经冷压成型后无压烧结TiO2纳米陶瓷.研究结果表明:利用相变辅助无压烧结方法在800℃烧结获得了晶粒粒径小于60 nm、相对密度超过95%的TiO2纳米块体陶瓷:当800℃以下烧结时,TiO2纳米陶瓷的相对密度随烧结温度的升高而快速增大,而TiO2纳米陶瓷的平均晶粒粒径随烧结温度升高则缓慢长大;当大于800℃的温度烧结时,TiO2纳米陶瓷的致密化加快,但陶瓷的晶粒粒径则快速长大.TiO2纳米陶瓷的显微硬度主要取决于TiO2纳米陶瓷的相对密度和平均晶粒粒径,即纳米氧化钛陶瓷的相对密度越大,晶粒粒径越小,则显微硬度越大.     

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.     

分段冷却模式下热轧双相钢的组织演变及力学性能

通过热模拟实验研究了分段冷却模式下变形温度、保温温度及保温时间对Nb-Ti微合金热轧双相钢组织演变及性能的影响.结果表明:降低变形温度可促进铁素体的转变,使马氏体形态由大块状过渡到岛状;保温温度从740℃逐渐降至580℃时,铁素体转变量先增加后减少,保温温度为660℃时铁素体转变量达到峰值;随保温时间延长铁素体转变量增加,且铁素体转变量与时间的关系曲线呈“S”型.采用超快冷+空冷+层流冷的冷却模式并通过调整终轧温度及空冷时间获得了630~710MPa的热轧双相钢,屈强比≤061,相应的组织为铁素体+马氏体或铁素体+马氏体+少量的贝氏体.     

Analysis of the formation conditions and characteristics of interphase and random vanadium precipitation in a low-carbon steel during isothermal heat treatment

The characteristics of nanosized precipitates in steels depend on the heat-treatment parameters. The effects of characteristics of vanadium precipitates formed during isothermal heat treatment on the hardness of the ferrite matrix in low-carbon vanadium-alloyed steel were investigated through analysis of transmission electron microscopy images and microhardness measurements. The results show that, during isothermal holding in the temperature range from 675 to 750℃, only interphase precipitation occurs, whereas only random precipitation occurs in the ferrite matrix during holding at 600℃. Furthermore, during isothermal heat treatment between 600 and 675℃, both random and interphase precipitates occurred in the ferrite. Nanoscale vanadium carbides with different atomic ratios of vanadium (V) and carbon (C) were the dominant precipitates in the random and interphase precipitates. The sizes of random precipitation carbides were smaller than those of interphase ones. Also, the sample isothermally heat treated at 650℃ for 900 s exhibited a higher hardness with a narrower hardness distribution.     

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...     

超快冷下X70管线钢热轧工艺及显微组织

研究了14.2 mm X70管线钢轧后经超快冷+层流冷却、层流冷却两种冷却制度后的显微组织及力学性能,讨论了超快冷+层流冷却下实验钢强韧化机制.结果表明:两种冷却制度下实验钢力学性能均满足API SPEC 5L X70要求,超快冷+层流冷却下实验钢强度、塑性及韧性较高,综合力学性能良好;不同冷却制度下显微组织均为贝氏体铁素体+针状铁素体+M-A岛混合组织,其中超快冷+层流冷却下针状铁素体、M-A岛组织更加细化;超快冷+层流冷却下实验钢主要强韧化机制为细晶强化与纳米析出强化;实验钢理想轧后冷却工艺为:820~840℃终轧+超快冷至450~500℃+层流冷却至350~400℃+卷取.     

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

控轧温度区间对含Nb热轧多相钢组织和性能的影响

以含Nb微合金化试验钢为研究对象,通过3个不同精轧温度区间的轧制+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺获得了含有铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的显微组织.分析了控轧温度区间对含Nb微合金化试验钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,在控冷工艺参数相近的情况下,随着精轧开轧温度和终轧温度的降低,试验钢的抗拉强度减小,屈服强度、延伸率和强塑积增大.其中采用850～800℃的温度区间精轧+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺时,试验钢的屈服强度、延伸率和强塑积分别达到了513MPa,35%和25235MPa.%的最大值.     

590MPa级热轧V-N高强车轮钢组织性能控制

对一种低成本V-N微合金化钢进行了控轧控冷实验,探讨了相变机理与析出行为,并系统地研究了其综合力学性能.结果表明,显微组织为多边形铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体,纳米尺度V(C,N)析出质点弥散地分布于铁素体或贝氏体铁素体基体内部.抗拉强度615MPa实验钢具有优良的断后延伸率,冷弯性能合格,扩孔率达到95%,满足轮辐用钢的加工要求,低温冲击性能良好.细晶强化、位错强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

V-N微合金化Q550D高强度中厚板

对V-N微合金化Q550D高强度中厚板进行了控轧控冷工艺试验,研究了沿厚度方向不同位置的显微组织,并测定了其综合力学性能.结果表明:V-N微合金化Q550D中厚板显微组织为多边形铁素体+针状铁素体,表面至心部的平均晶粒尺寸逐渐增大,针状铁素体的质量分数逐渐减少,20~30 nm的(Ti,V)N及小于10 nm的V(C,N)析出物弥散地分布在多边形铁素体和针状铁素体基体上;试验钢屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、-20℃冲击功分别为651 MPa,733 MPa,18%,170 J;细晶强化、析出强化、位错强化、固溶强化、针状铁素体组织强化为主要的强化机制;晶粒细化、低C成分设计、针状铁素体组织的形成为主要的韧化机制.