TMCP工艺对Si--Mn系贝氏体钢组织与性能的影响

研究了轧后中温缓慢冷却与中温等温两种不同的热机械控制工艺( thermomechanical control process, TMCP)对硅锰系贝氏体钢的组织与性能的影响。通过拉伸试验机测试试验钢的力学性能,利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射等分析手段对试验钢进行显微组织结构分析,并利用X射线衍射测定残余奥氏体含量。结果表明：随着轧后连续缓慢冷却开始温度的升高,贝氏体钢的抗拉强度、硬度及拉伸应变硬化指数n值有所提高,伸长率和冲击韧性降低,屈强比先降低后升高。随着轧后等温时间的延长,贝氏体钢的抗拉强度与屈强比先降低后升高,伸长率及冲击韧性先升高后降低。相对于等温制度,连续缓慢冷却可得到更好的综合力学性能,强塑积明显高于前者,伸长率比前者高20%以上。     

热处理工艺对高碳贝氏体钢组织与力学性能的影响

借助OM、SEM、XRD等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变工艺及QPB(淬火+配分+贝氏体转变)工艺对高碳贝氏体钢(w(C)=0.79%)显微组织与力学性能的影响。结果表明,采用一步等温贝氏体转变工艺处理试验钢时,当等温温度同为250℃,随着保温时间的延长,钢中贝氏体转变越充分,块状残余奥氏体尺寸降低,组织更为均匀细小;而在较低温度下(200℃)等温处理时,钢中残余奥氏体含量显著降低,贝氏体铁素体板条更细小,材料的强度和硬度提高,而塑性和韧性下降。两步等温贝氏体转变工艺处理(250℃×24 h+200℃×72 h)的试验钢中贝氏体铁素体板条平均尺寸约为82 nm,残余奥氏体体积分数为21.4%,获得了最佳的综合力学性能,抗拉强度达到2040 MPa,伸长率为12.5%,冲击韧性为21 J。QPB工艺提高了贝氏体转变速率,大大缩短了热处理时间,最终得到马氏体+贝氏体铁素体+残余奥氏体的组织,试验钢同时也获得了良好的强度和塑韧性。     

轴承钢马氏体等温处理的研究

本文研究了 GCr15轴承铜在马氏体相变开始温度(Ms)以下不同温度进行等温时,淬火钢的相变过程、显微组织和力学性能。GCr15轴承铜在 Ms 温度以下不同温度与不同时间等温淬火后淬火铜的组成相是:变温马氏体、贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。未观察到等温马氏体组织。未溶碳化物的量不变,变温马氏体的体积比随着等温温度的降低而增大,贝氏体和残留奥氏体的体积比则随等温温度的降低或等温时间的缩短而减少。等温后冷却时形成的变温马氏体的板条尺寸减小并细化了马氏体的领域。力学性能的测定结果表明:与普通淬火钢相比,经220℃马氏体等温淬火钢的强度提高一倍,冲击值提高近五倍,达到强韧性的最佳配合。此外,220℃马氏体等温淬火钢的接触疲劳寿命亦比普通淬火、回火钢有提高。对于力学性能的改善,从显微组织因素作出了解释。     

耐火钢Q420FRE的SH-CCT曲线及相变动力学研究

利用热模拟试验测定耐火钢Q420FRE在不同焊接热循环下的热膨胀曲线,结合显微组织观察及硬度测试结果,绘制其焊接热影响区的连续冷却转变(SH-CCT)曲线,分析t_(8/5)(从800℃到500℃的冷却时间)对试验钢组织、硬度及相转变速率的影响。结果表明,在较大的t8/5范围内,Q420FRE钢热影响区组织均以贝氏体为主,硬度(HV0.2)变化范围为185~208,与母材基本相当;试验钢具有较高的贝氏体转变温度,随着t8/5的减小(除50、80s外),即冷却速率的增加,贝氏体相变开始温度和结束温度逐渐降低,相变速率增大,相变温度区间变化不明显;当t_(8/5)为50、80s时,相变速率有所降低,相变温度区间稍有增大。     

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.     

纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350益等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230益等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.     

热处理工艺对低温贝氏体钢微观组织及力学性能的影响

利用SEM、EBSD、XRD及力学性能测试等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变及贝氏体转变+深冷处理工艺对低温贝氏体钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,相较于一步等温贝氏体转变工艺,两步等温贝氏体及贝氏体转变+深冷处理均可降低钢中块状残余奥氏体含量,细化晶粒;与两步等温贝氏体转变相比,深冷处理可以极大缩短工艺时间,所得材料在获得相近强度的同时,会牺牲部分韧性;两步等温贝氏体处理后,试验钢强塑积达到了19.66GPa·%,U型冲击吸收功可达80J,其综合力学性能最优。     

Ni元素对微纳结构低温贝氏体钢组织与力学性能的影响

基于C-Si-Cr-Mn系低温贝氏体钢的组分,设计了不含Ni及Ni添加量为1.47%的两组试验钢,经过两步等温贝氏体转变热处理以后,利用OM、SEM、EBSD及拉伸试验等手段对两组钢的组织转变及力学性能进行分析。结果表明,热处理后两组试验钢的显微组织均由贝氏体铁素体及残余奥氏体组成;在相同的相变温度下,添加Ni元素的低温贝氏体钢需要更长的等温转变时间,但得到的贝氏体铁素体板条更细小,块状残余奥氏体的体积分数较高。相比于未添加Ni的试验钢,含Ni钢的硬度和抗拉强度略有下降,但塑性指标明显提高,综合力学性能有所提升。     

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·     

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.     

等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布的薄膜状奥氏体的复相组织构成,210℃等温淬火得到的贝氏体板条间距细化到约60 nm,硬度约为HBW610;实验钢的最终组织特征取决于发生贝氏体转变的等温温度和等温时间,等温温度越低时贝氏体转变完成需要的等温时间越长.     

新一代热轧TRIP钢的研究

对热轧后等温淬火的热轧Si-Mn TRIP钢进行了研究,通过对该钢的组织性能检测,讨论了其相变诱发塑性(TRIP)机制.结果表明:热轧Si-Mn TRIP钢中发生了残余奥氏体的应变诱导马氏体相变,表现出抗拉强度和总延伸率的良好配合.残余奥氏体的稳定性随等温保温时间的增加而增加,进一步增加等温时间则又使残余奥氏体稳定性降低.等温25 min时力学性能最佳,抗拉强度、总延伸率和强韧性平衡分别达到了774 MPa,33%和25 542 MPa%的最高值.     

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...     

Nb-Ti微合金化热轧多相钢的组织和性能

通过两阶段控轧和随后的三段冷却,获得了14mm厚的Nb-Ti微合金化热轧多相钢板.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和力学性能测试等手段对其组织和性能进行了研究.结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、贝氏体和少量马氏体组成;其平均屈服强度为518MPa,抗拉强度为616MPa,延伸率高达41%;组织中大量的铁素体大角度晶界、近似等轴状铁素体晶粒和较小尺寸贝氏体束的存在,大大提高了试验钢的塑性;铁素体和贝氏体组织的细化,细小的(Nb,Ti)C粒子以及铁素体晶粒和贝氏体板条内的位错提高了试验钢的强度.     

合金元素及热处理工艺对1000MPa级TRIP钢性能的影响

为了获得强度高(1 000 MPa)、塑性好的相变诱发塑性(TRIP)钢,通过拉伸实验、SEM、TEM和XRD等方法研究了合金元素及贝氏体等温温度对实验钢的影响.结果表明:随着等温温度的升高,强度先下降后上升.延伸率与强塑积都随着温度的升高先上升,在400℃出现峰值后下降.等温温度低于320℃或高于480℃时,抗拉强度最高,达到1 000 MPa以上,强塑积达到22 080 MPa.%;400℃等温时,延伸率和强塑积最高,分别达到31%和27 150 MPa.%.Al部分取代Si后,实验钢强度下降.再加入0.5%Cu,强度明显上升,延伸率下降,强塑积达到25 085 MPa.%.说明在一定热处...     

板条贝氏体中少量铁素体对高强钢强韧性的影响

以一种低成本高强钢为研究对象,对其实施了不同冷却模式的TMCP工艺实验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机对其组织与力学性能进行了研究.实验结果表明:通过相变强化和在两相区的保温处理,在以板条贝氏体为主的实验钢组织中引入少量铁素体,使其拥有高强度、高冲击韧性等综合力学性能.在同类工艺条件下,试验钢的抗拉强度、屈服强度以及屈强比随终冷温度降低而升高,延伸率和断面收缩率随终冷温度降低而降低.     

热处理工艺对60CrNiMo钢组织与力学性能的影响

研究采用多步低温等温贝氏体转变工艺处理后60CrNiMo钢组织与力学性能,用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜观察60CrNiMo钢相组织,并进行硬度、拉伸和冲击等力学性能测试。结果表明,经淬火+亚温淬火+高温回火处理的60CrNiMo钢可得到细小均匀的二次回火马氏体+铁素体混合组织,其力学性能得到改善;采用三步低温等温贝氏体转变工艺可有效减少材料块状残余奥氏体和细化贝氏体晶粒,从而提高60CrNiMo钢力学性能。     

等温处理对新型高强钢力学性能和绝热剪切行为的影响

为了使新型高强钢更好地在冲击领域得到应用,采用等温盐浴方法对新型高强度钢进行热处理.通过OM、SEM、TEM对材料的微观组织进行观察,采用万能试验机对材料进行准静态拉伸力学性能测试,通过分离式霍普金森压杆（SHPB）对材料进行动态性能测试并捕捉临界应变率下萌生发展的绝热剪切带形貌.研究结果表明:随着等温温度的升高,对应材料的主要组织由马氏体+下贝氏体,马氏体+下贝氏体+上贝氏体变化为马氏体+上贝氏体,材料的屈服强度和塑性逐渐降低.330℃等温处理的材料绝热剪切带萌生的临界应变率为3种等温处理材料中最低,上贝氏体组织的出现使材料对绝热剪切变形的敏感性降低.