钒微合金化中锰钢组织与性能研究

对一种钒微合金化低碳中锰钢进行了轧制及热处理实验,对其组织与性能进行了研究,通过选取合理的热处理工艺,获得了良好的强韧性指标.结果表明:热轧态中锰钢的屈服强度在700MPa以上,-40℃的冲击功为67J,当淬火温度和回火温度分别为900℃和600℃时,实验钢的屈服强度在650 MPa以上,-40℃的冲击功为275J,具有良好的强韧性指标.热处理态实验钢的组织为回火马氏体,组织细化有利于提高实验钢的低温冲击功,当淬火温度为900℃时,在回火过程中可析出大量20nm以下的二元相VC,其析出强化量在150 MPa以上.     

690MPa级海洋平台用特厚齿条钢的回火稳定性

研究了长时间回火(2,4和8h)对海洋平台用齿条钢A514 GrQ显微组织及力学性能的影响.结果表明,回火过程中,淬火态马氏体板条组织发生回复,C,Cr,Mo和V等元素扩散,析出MC,M₂C和M₂₃C₆型碳化物,回火2h后碳化物类型趋于稳定,并发生Ostwald熟化现象;随着回火时间的增加,实验钢的抗拉强度由淬火态的1100MPa逐渐降低到回火8h时的813MPa,屈服强度由淬火态的931MPa逐渐降低至回火8h时的725MPa;淬火态实验钢回火2h后,-60℃冲击功由淬火态的187J增加至238J,继续增加回火时间,冲击功趋于稳定,约为245J;延伸率由淬火态的15.2%增加至回火2h时的16.7%,并且随着回火时间的增加,升高至回火8h时的19.5%.实验钢在600℃回火2~8h过程中,具有良好的回火稳定性和强韧性匹配,最佳回火时间为2h.     

V、Ta微合金化12Cr低活性F/M钢的优化设计

采用Thermo-Calc热力学模拟计算与实验相结合的方法,优化设计了一种V、Ta微合金化的低活性F/M钢12Cr3WVTa,经1 050℃水淬及780℃回火后对其显微组织及析出相进行光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察以及能谱分析.实验钢淬火回火后显微组织由回火马氏体和少量δ铁素体相组成,析出相主要为M23C6和MX相(M=V,Ta;X=C,N),其中M23C6主要分布于回火马氏体板条界和相界,而MX弥散析出于回火马氏体板条内以及δ铁素体内.实验钢室温和高温(600℃)拉伸力学性能良好,600℃下材料抗拉强度为507 MPa,屈服强度为402 MPa,满足超临界水冷堆用包壳管的拉伸性能要求.     

电阻焊接用高强Q125级石油套管钢组织及其性能

设计了一种低合金含量的Q125级高强度石油套管用钢,研究了热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响．与870℃淬火＋500℃回火工艺相比,实验钢在850℃淬火＋500℃回火工艺下具有更好的强韧性配合．与870℃淬火相比,850℃淬火处理的奥氏体晶粒尺寸较小,使决定钢力学性能的晶区、板条束尺寸细化,因此其性能更优异．淬火温度对实验钢的析出行为影响不大．尺寸较大的TiN以及TiC和TiN复合析出物对奥氏体晶界起到钉扎作用,可以抑制奥氏体晶粒的长大;含有Mo的尺寸较小的TiC可以起到钉扎位错的作用,阻止位错移动,对强度的提高贡献很大．     

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.     

铌对65Cr4W3Mo2V钢显微组织及机械性能的影响

通过改变65Cr4W3Mo2V钢中Nb的含量,研究了Nb对不同温度淬火回火钢的显微组织和机械性能的影响.结果表明:当加热温度超过1100℃时,随加热温度升高和Nb含量的增加,Nb对晶粒的细化作用越明显;随着Nb含量的增加,钢的机械性能提高,当Nb含量为0.25%(质量百分数,下同)时,作用最明显.     

耐冲击工具钢5Cr8MoVSi热处理过程中组织结构的变化

对5Cr8MoVSi钢热处理工艺研究表明，经840℃退火，碳化物类型以M23C6为主，并有少量的MC和M7C3.淬火组织中剩余碳化物以MC和M7C3为主，M23C6型碳化物在淬火加热时大部分溶解．该钢随淬火加热温度升高，淬火马氏体由板条状和针状马氏体混合组织过渡到以板条状马氏体为主．在沉淀硬化的回火温度(485℃)下，淬火针状马氏体仍显示出原马氏体针；而淬火板条状马氏体的板条状方向性几乎被完全切断，显微组织呈均匀化．该钢在1000～1050℃淬火时，残余奥氏体量为10．7％～12．3％，经485℃一次回火时，残余奥氏体量减少不大，因此，应进行二次或三次回火．淬回火HRC硬度最高为58～60．     

多类型碳化物钢DSA的热处理组织结构及硬度

研究表明，DSA钢中的碳化物有5种类型，即M6C、M3C、M23C6、M7C3及MC(VC)．820℃退火碳化物平均尺寸为0．91μm，860℃淬火剩余碳化物平均尺寸为0．23μm．淬火硬度HRC65-66，180～300℃回火硬度HRC59～62．该钢是一种多类型碳化物冷作模具钢，易溶解的碳化物可提高较低淬火温度时的奥氏体固溶度，提高淬火硬度．未溶解的碳化物可阻碍奥氏体晶粒长大，使淬火温度加宽．回火时析出不同类型碳化物可提高抗回火性．     

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77％及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:(1)Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.(2)Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.(3)Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.(4)Al可以使H11钢回火时的(Fe,Cr)2C、MoC、Cr7C3类碳化物更加稳定,抑制(Fe,Cr)3C、Mo2C和Cr23C6类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.     

965 MPa级低合金Cr-Mo-V钢调质工艺优化实验研究

采取正交实验、极差分析等方法对Cr-Mo-V钢调质965 MPa级进行实验,研究淬火及回火工艺对组织及力学性能的影响。实验结果表明:Cr-Mo-V钢经910 ℃淬火,660 ℃+120 min回火后力学性能和韧性匹配最佳;在实验钢的力学性能中,强度和延伸率的主要影响因素为回火温度,冲击韧性的主要影响因素为回火时间;在回火温度660 ℃+保温60 min时,碳化物开始析出,且碳化物的析出量随回火时间的增加而增加。由于在析出物中有许多细小弥散分布的碳化物,并且尺寸适中、圆整度高、均匀分布,减小了冲击时的应力集中,因此韧性得到提高;当回火时间到180 min,析出的碳化物开始聚集长大,韧性略有下降。     

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.     

时效处理对2205 DSS组织及力学性能的影响

首先对2205 DSS进行了1 100℃固溶处理,随后将试样分别在650,700,750,800,850和900℃下进行不同时间的时效处理,探究2205 DSS中σ相的析出规律及其对材料组织和力学性能的影响.研究结果表明:2205 DSS中σ相的析出分为有碳化物伴随和无碳化物伴随两种方式,前者发生在α-γ相界上,后者则主要发生在α相的晶内和晶界;2205 DSS在850℃时效时σ相的析出行为最严重;在析出σ相后,合金元素Cr和Mo在各相中会发生不同程度的偏聚;2205 DSS中析出少量的σ相对材料的塑性影响不大,但会显著降低材料的冲击韧性,而σ相的大量析出则会使两者均发生严重恶化;σ相的析出对材料的屈服强度影响不大,对材料的抗拉强度有略微的提高作用.     

Fe-Mn-1.6 Ni-C水电用钢板轧后 直接淬火和回火工艺

通过Fe-Mn-1.6Ni-C钢板控制轧制、轧后直接淬火和560~710℃回火调质处理实验,研究了轧后直接淬火态和回火态的组织与性能变化.结果表明,轧后直接淬火得到组织细小的板条马氏体,固溶强化作用提高了其抗拉强度.经过回火热处理后,碳化物的析出及其对位错的钉扎作用,降低了钢的抗拉强度,提高了钢的屈服强度.随着回火温度的升高,碳化物聚集长大,铁素体发生回复与再结晶,造成强度下降以及冲击韧性提高.当回火温度高于A_○c1时,粗大的碳化物极易引起裂纹形核,破坏钢的冲击韧性.Fe-Mn-1.6Ni-C钢最优的回火温度为680℃,屈服强度为963MPa,抗拉强度为988MPa,延伸率为20.0%,-60℃冲击功为142J.     

Effect of Nb and V on the continuous cooling transformation of undercooled austenite in Cr–Mo–V steel for brake discs

The increasing speed of trains necessitates the development of brake-disc materials that meet more stringent requirements. Therefore, Nb and V have been added to Cr–Mo–V steel to improve its thermal fatigue performance when used in brake discs. In this paper, the influences of Nb and V on the static continuous cooling transformation (CCT) behaviors of undercooled austenite were studied. The microstructures, hardness, and dislocation densities at different cooling rates and with the addition of different alloying elements were also investigated. The results show that the transformation products of ferrite, granular bainite, lower bainite, and martensite form under different cooling conditions. With increasing Nb and V contents, the CCT curves are shifted to the left, ferrite and bainite transformations are promoted, and the critical cooling rate of total martensite formation is increased. The added V mainly forms V-rich M₈C₇ precipitates and reduces the dissolved C content; therefore, the A_c1, A_c3, and M_s-point temperatures increase. Moreover, the stability of retained austenite is also reduced; its content therefore decreases. Compared with V, the effect of added Nb is weaker because of its smaller content. However, the addition of Nb improves the hardness at lower cooling rates because of the precipitation of fine NbC particles and refining of the microstructure.     

冷却工艺对低碳Ti微合金化热轧超高强钢组织性能的影响

对实验钢采用低碳高Ti微合金化的成分设计,进行了控轧控冷实验,通过控制不同的冷速和卷取温度,研究了过冷度和原子扩散速率对钢组织演变及(Ti,Mo)C粒子的析出行为的影响.研究结果表明,冷速为30℃/s,卷取温度为420℃时,实验钢屈服强度大于690MPa,抗拉强度为820MPa,断后伸长率达18%,并具有良好的低温冲击韧性.显微组织性能研究表明,多边形铁素体、针状铁素体、细小M/A岛及弥散的(Ti,Mo)C析出粒子的混合组织可实现强度和韧性的良好匹配.     

合金元素对R5系泊链钢中平衡析出相的影响

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对R5系泊链钢在400～1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并讨论了合金元素对平衡析出相的影响. 结果表明,R5系泊链钢中平衡析出相主要为M_(23)C_6、M_6C、MX和AlN,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、Nb、Ni和V等,X为C、N和空位Va等. 在此基础上讨论了合金元素C、Cr、Mo和Nb对M_(23)C_6相、M_6C相及MX相的平衡摩尔含量和平衡析出温度的影响,优化了新型R5系泊链钢的合金体系及热处理工艺,提出新型R5系泊链钢的最佳热处理工艺为920±30℃淬火和600±30℃回火,其中金属元素Mo的质量分数以0.45%为佳.     

T122铁素体耐热钢析出相热力学模拟计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对T122铁素体耐热钢钒含量变化对平衡析出相及A3、A4点的影响进行了研究.结果表明,T122钢的主要平衡析出相为M23C6、MX和Laves相.当钒质量分数在0.15%以下时,将析出极少量的Z相,且其随着钒含量的增加析出量呈直线下降;当钒质量分数在0.28%以上时,将析出两种不同的MX相,随着钒含量的增加MN相的比例下降,而M(C,N)相的比例增加.钒含量的变化对M23C6和Laves相的影响甚小.钒作为封闭奥氏体元素,增加钒含量,铁素体与奥氏体的转变区域将变小.