淬火温度对12Cr14Ni2不锈结构钢组织及力学性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及透射电镜(TEM)分析研究了淬火温度对12Cr14Ni2索氏体不锈结构钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:热轧后的实验钢板经 900~1050℃保温0.5h淬火及710℃高温回火2h热处理后,均可以获得细小均匀的回火索氏体组织;回火索氏体晶界处存在大量直径100~200nm的富含Cr的M₂₃C₆型析出相;随着淬火温度从900℃升高到1050℃,淬火后奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,进而导致热处理后的回火索氏体组织粗化;实验钢强度先减小后增大,延伸率和冲击功均先增加后降低;在最佳淬火温度950℃时,实验钢抗拉强度为767MPa,屈服强度为588MPa,断后延伸率为22%,在20℃时冲击功达107J,综合力学性能优异.     

温轧对DP590钢层状超细晶双相组织与拉伸性能的影响

研究了DP590钢两相区不同温度轧制制备层状超细晶双相组织及其对力学性能的影响.结果表明，分别在两相区720,760和800℃温轧(对应WR720,WR760和WR800)时，钢板均获得层状结构超细晶铁素体和马氏体双相组织.对应马氏体体积分数分别为26.5%,37.2%和30.8%,大角度晶界铁素体平均晶粒尺寸分别为(1.92±1.32),(1.44±2.14)和(1.79±1.54)μm.值得关注的是，组织特征与力学性能和温轧温度并非线性对应关系，而是中间温度即760℃轧制钢板晶粒尺寸最小，马氏体体积分数最高，相应屈服强度和抗拉强度最高.从形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两方面讨论了这种温轧温度与组织及力学性能的非线性变化关系.     

大型筒节升梯式临界区正火热处理工艺

针对加氢反应器大型筒节经轧制成型后心部易出现混晶和粗晶组织和当前等温式正火工艺热处理周期长、能源消耗大两大问题,提出升梯式正火热处理方案,并与传统的等温式正火热处理制度下组织和力学性能进行对比。研究结果表明:升梯式临界区高温侧正火对降低混晶度的效果优于等温式正火的效果,其热处理后平均晶粒粒径为31μm;升梯式临界区高温侧正火热处理后在晶界处析出部分渗碳体,对晶界起到钉扎强化作用,晶粒内部渗碳体球化和均匀化效果好;经升梯式正火热处理后材料的屈服强度、抗拉强度和-30℃夏比冲击吸收功分别为655 MPa,729 MPa和162 J,其低温冲击断口塑性脊数量明显,综合力学性能与等温式正火的相当;与等温式正火工艺相比,升梯式临界区高温侧正火热处理工艺可将正火保温时间缩短30%,正火加热温度降低,大大降低了能源消耗。     

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。     

Mg，Ca元素对可降解Zn合金组织性能影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学显微镜、室温拉伸和浸泡失重法研究了挤压态纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa(x=0,0.06,0.15,0.3)(质量分数)合金微观组织、力学性能和体外降解速率.结果表明:200℃挤压后,纯Zn晶粒尺寸达到100μm;Zn-0.2Mg-xCa合金中晶粒尺寸均维持在15~20μm之间,并存在第二相Mg₂Zn₁₁和CaZn₁₃.随着Ca含量增加,CaZn₁₃含量逐渐增加,且当Ca质量分数达到0.15%以上时CaZn₁₃尺寸达到15~50μm.纯Zn的屈服强度和延伸率分别为64MPa和14%,Zn-0.2Mg-xCa合金随着Ca含量增加屈服强度由180MPa提高到约200MPa,延伸率则逐渐由18%降低到6%.纯Zn和Zn-0.2Mg-xCa合金在SBF溶液中降解速率维持在0.05~0.15mm·a^-1,而且随Ca的添加降解速率略有降低.     

挤压铸造过共晶A390合金的组织与力学性能

以过共晶A390合金为对象,系统研究了挤压铸造成形工艺下挤压压力、浇注温度、热处理工艺参数等对合金显微组织与力学性能的影响.实验结果表明,A390合金挤压铸造铸态组织初晶硅的尺寸保持在20～30μm左右.且挤压压力增大能提高铸件的致密性并细化共晶组织;而较低的浇注温度则可以获得较细小的初生α相.热处理使共晶组织进一步细化,并显著提高铸件的力学性能.经优化的T6热处理参数为490℃×8 h 180℃×8 h,铸件本体试样的平均抗拉强度和布氏硬度分别达到334 MPa和141.     

累积复合轧制工艺晶粒细化机制对1060工业纯铝组织和性能的影响

采用累积复合轧制(ARB)技术的两种工艺路径,研究变形后1060工业纯铝的显微组织和力学性能变化. 结果显示:路径A的晶粒细化效果比路径B明显;ARB 7道次后,采用路径A的试样的显微组织由拉长的细小纤维状晶粒组成,路径B的试样由扁平状晶粒组成;路径A和路径B的试样的平均晶粒尺寸分别为470nm和680nm;路径A的试样的抗拉强度提高程度大于路径B. 1060工业纯铝在ARB过程中的强化机制主要是细晶强化. 初步分析了ARB过程中材料的变形规律和细小晶粒的形成机制.     

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.     

双辊薄带连铸1.2%Si无取向电工钢组织和析出物

研究了双辊薄带连铸条件下,1.2%Si无取向电工钢初始组织和析出物形貌及分布规律.结果表明,在1 550℃浇注条件下,铸带经过空冷后以粗大的原始铸态铁素体组织为主,也有一部分相变产生的细小晶粒,晶粒尺寸范围为50~400μm.铸带中析出物为AlN和MnS,其中AlN析出分为高温析出和相变析出两种,高温析出AlN尺寸在0.5μm左右,相变析出AlN尺寸则在100 nm左右,二者对再结晶组织影响不大.MnS在铸带成型和成品退火过程中都有析出,尺寸范围为30~40nm.     

超快冷下X65管线钢微观组织演变及强化机制分析

基于热连轧生产线开发了X65管线钢超快冷新工艺，系统表征了该工艺下实验钢的微观组织特征，并进一步讨论了其强化机制.结果表明，超快冷下X65管线钢微观组织为细小针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF)+M/A岛+弱化珠光体(DP)混合组织，有效晶粒尺寸为2.93μm，大角晶界百分比为31.5%;实验钢组织亚结构为细小的块状铁素体，铁素体尺寸分布在200~1000nm;在铁素体基体上析出了大量尺寸＜10nm的Nb(C，N)粒子;实验钢各项力学性能均满足API SPEC 5L标准要求.超快冷工艺下X65管线钢的主要强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及纳米析出强化的耦合强化，其中纳米析出强化强度贡献值为96.1MPa.     

淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响

 采用OM、DSC、SEM 与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357 铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s 延长至49 s,A357 铝合金经T6 热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa 与12.4%降低至320 MPa、254 MPa 与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si 相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25 μm,平均宽度为5~10 μm,当淬火转移时间超过35 s 后,初生与共晶Si 相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg 与Si 元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al 元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg₂Si 强化相长度约为0.2~1 μm,宽度为0.02~0.08 μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg₂Si 强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

Fe--36 Ni因瓦合金的热塑性

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究Fe-36Ni合金在900~1200℃的热塑性行为,并用FactSage软件、扫描电镜及透射电镜等研究该合金热塑性的影响因素及作用机理.结果表明：合金中主要形成Al2 O3+Ti3 O5+MnS复合夹杂,夹杂物颗粒尺寸集中分布在0.5μm以下.合金热塑性在900~1050℃受晶界滑移及动态再结晶共同影响.晶界上分布的纳米级别(<200 nm)夹杂物有效钉扎晶界,抑制动态再结晶发生的同时减小晶界结合力.微米级别(>200 nm)夹杂物则促进显微裂纹在晶界滑移过程中的形成和扩展,损害合金热塑性.当温度高于1050℃时,较高的变形温度使再结晶驱动力大于钉扎作用力,合金发生动态再结晶,有效提高热塑性.在1100~1200℃区间内,枝晶间裂纹的形成、晶界滑移的加剧及动态再结晶晶粒尺寸增大都降低合金热塑性.     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

Effect of cryogenic rolling and annealing on the microstructure evolution and mechanical properties of 304 stainless steel

Metastable 304 austenitic stainless steel was subjected to rolling at cryogenic and room temperatures, followed by annealing at different temperatures from 500 to 950℃. Phase transition during annealing was studied using X-ray diffractometry. Transmission electron microscopy and electron backscattered diffraction were used to characterize the martensite transformation and the distribution of austenite grain size after annealing. The recrystallization mechanism during cryogenic rolling was a reversal of martensite into austenite and austenite growth. Cryogenic rolling followed by annealing refined grains to 4.7 μm compared with 8.7 μm achieved under room-temperature rolling, as shown by the electron backscattered diffraction images. Tensile tests showed significantly improved mechanical properties after cryogenic rolling as the yield strength was enhanced by 47% compared with room-temperature rolling.     

回火温度对高Cr马氏体耐热钢组织与性能的影响

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)等手段,系统研究了不同回火温度下9%Cr马氏体耐热钢的组织及力学性能变化.结果表明:回火后位错网络化、析出相形态、板条马氏体破碎化等是影响力学性能变化的主要因素.正火并760℃回火后在室温和550℃条件下抗拉强度分别达到657和556MPa,0℃冲击功达到285J,此回火温度下实验钢具有最佳综合力学性能.700, 820,850℃回火,韧性大幅降低.高温服役条件下不发生粗化的MX相弥散分布在铁素体和马氏体中,与马氏体高温回复形成的亚稳态多边形结构有效提升耐热钢抗高温蠕变性能.     

超临界流体干燥技术制备Nd∶YAG纳米粉体及透明陶瓷

以Y₂O₃、OAl(NO₃)₃·9H₂O和Nd(NO₃)₃·6H₂O为原料,采用尿素均匀沉淀法制备不同Nd掺杂量的YAG前驱体沉淀,经CO₂ 超临界流体干燥得Nd:YAG前驱体,煅烧后得到Nd:YAG粉体;将粉体干压成型为素坯,经冷等静压后真空烧结获得性能良好的Nd:YAG透明陶瓷。用FT-IR、XRD、SEM等测试手段对Nd:YAG前驱体及粉体进行分析,并通过紫外-可见-近红外分光光度计、SEM测定表征了陶瓷样品的直线透过率及表面和断口形貌。结果表明,1300℃煅烧的Nd:YAG粉体均为纯YAG相,颗粒呈椭球形,分散性良好,尺寸分布均匀;粉体成型后在1780~1800℃真空烧结得到透明陶瓷,Nd摩尔分数为1%的YAG陶瓷样品晶粒尺寸分布为5~10μm,抛光后1064nm波长处直线透过率达80%。     

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%.