Al对高碳钢连续冷却转变行为的影响

通过热处理试验结合热力学与动力学计算,研究连续缓慢冷却过程中Al元素对高碳钢组织转变的影响。结果表明,未添加Al的高碳钢中,显微组织由马氏体及残余奥氏体组成,含1.37%Al的高碳钢中出现了体积分数为5.1%的珠光体组织,且宏观硬度降低了约0.8HRC,这是由于Al的加入能使高碳钢的共析点向高温高碳方向移动,提高了珠光体转变的临界冷却速度及相变开始温度,加速了珠光体组织的形成。     

72A帘线钢连续冷却转变规律的分析

采用热膨胀法在Gleeble-1500热模拟实验机上测定72A帘线钢的连续冷却转变(CCT)曲线,并分析开始冷却温度为900 ℃时不同冷却速度下帘线钢的室温组织和连续冷却转变规律.结果表明,随着冷却速度的加快,72A帘线钢的转变开始温度降低、完成转变时间缩短、珠光体片层间距变细,但连续冷却转变条件下得到钢中珠光体组织的均匀性较差.     

奥氏体化状态和钒对珠光体型钢轨钢韧性的影响

以重轨钢ＰＤ２和ＰＤ３为对象，重点研究了热轧态和重新热处理状态珠光体的韧性。研究结果表明，奥氏体状态（晶粒大小、成分均匀化及碳化物溶入或析出程度等）及珠光体的形态和片层间距是影响珠光体冲击韧性的主要组织因素。奥氏体晶粒的细化、珠光体片层的细化、奥氏体成分的均匀化及强碳化物形成元素在奥氏体状态的固溶化是珠光体钢韧化的基本途径。     

大过冷工艺下珠光体钢亚结构组织及力学性能

采用TEM和MTS Landmark试验机研究盐浴大过冷工艺下SWRS82B珠光体钢亚结构组织变化及其力学性能,从热力学、动力学和碳原子扩散等方面探索最优热处理工艺。研究结果表明,大过冷工艺下珠光体亚结构组织明显细化,珠光体团尺寸细化至2.39μm,最小片层间距为62.11 nm,且出现粒径55 nm左右的纳米级渗碳体,三者受大过冷工艺的过冷温度和时间的影响较复杂;珠光体钢强度主要由珠光体片层间距决定,而塑性主要受团尺寸影响,二者均受纳米级渗碳体影响,随大过冷工艺的过冷温度和时间的变化而变化。最优大过冷工艺参数为300℃/3 s+550℃。     

一种双相材料的应变等效非局部本构模型

珠光体钢由众多随机取向的珠光体团构成，每一珠光体团又包含了许多交替叠合的渗碳体片和铁素体片。实验表明，具有较细片层间距的珠光体钢具有较好的综合力学性能，较高的耐磨性的抗接触疲劳性能。基于考虑此类材料中由于两相变形的不协调而存在的相间的相互约束，提出了一种应变等效非局部本构模型，在不改变材料局部参数的前提下，通过引入等效应变较好地描述了作为珠光体材料微结构基本参数的片层间距对其宏观响应特性的影响。对具有不同平均片层间距的热轧PD3和离线全长热处理PD3珠光体钢轨钢的非对称循环塑性进行了分析，得到了与实验相吻合的结果。     

细片层珠光体团的塑性响应特性

细片层珠光体团是由铁素体片和渗碳体片交替叠合而成的复相材料。在小片层间距和各相材料均为弹塑性的假设下,采用有限元方法分析了垂直于片层方向上的材料响应特性及层厚的影响,并用非经典塑性理论推导了珠光体团的弹塑性本构方程。对不同加载方向上珠光体团的响应特性和循环蠕变特性进行了分析。可作为进一步研究珠光体材料的宏观响应特性、损伤和失效的基础     

奥氏体形变对GCr15钢珠光体片间距的影响

探讨了奥氏体形变对GCr15钢连续冷却下珠光体产物片间距的影响。片间距的测定方法是采用加权统计平均值。实验结果表明,在相同的冷却速度下,奥氏体形变后所得珠光体产物片间距增大,并在一定形变温度下,随着奥氏休变形量的增大,珠光体产物片间距的变化有一极大值。     

电脉冲作用下T8钢凝固组织的改变

对高于熔点、含碳０．８％的Ｔ８钢液使用电脉冲进行处理,将处理过的Ｔ８钢液正常空冷,得到了晶粒明显细化,枝晶发达程度大大减小的凝固组织,并且发现经过电脉冲处理后的Ｔ８钢的珠光体形态发生了显著的变化,片层间距缩短。根据实验结果推导了脉冲电压和凝固晶粒个数的经验公式。     

具有片层状结构珠光体团的有限元分析

实验表明具有片层状微结构珠光体钢是一种结构敏感材料,其细观结构尺寸--层间距对其疲劳寿命影响显著.作者从对具有不同片层间距的珠光体团的有限元分析结果出发,定性分析了层间距对其力学性能及疲劳寿命的影响机制.进而说明了定量建立材料微观结构与微观结构对宏观响应的影响之间的关系的必要性,以及在材料本构行为的描述中引入微观结构和微观机理影响的重要性.     

Mn-V-Nb重轨钢组织与性能的研究

以研制特级耐磨重轨钢为目的,在 U 74普碳耐磨重轨钢化学成分的基础上,加入微量V,Nb 元素并适当提高 C,Mn 元素的含量,设计并冶炼出 Mn-V-Nb 重轨钢。研究了该钢的组织及性能。结果表明:Mn-V-Nb 钢的常规力学性能达到了特级耐磨轨钢的要求。在实验室条件下,抗磨损性能和抗接触疲劳性能分别较 U74 钢提高3.7 倍和 4.6倍。提高的原因在于珠光体片间距的细化及 V,Nb 元素的沉淀强化作用。     

轧后冷却速率对GCr15轴承钢球化组织的影响

采用电子探针和透射电子显微镜研究了模拟热轧后不同冷却速率对网状碳化物析出及后续离异共析转变过程中显微组织转变的影响.结果表明:在先共析碳化物形成温度区间采用快冷处理可以抑制网状碳化物的形成,减小片状珠光体的片层间距.当冷速控为20℃/s时,采用离异共析处理方式可将球化退火时间降低约2h,硬度可达1.95GPa左右.选区电子衍射分析表明球化处理后的球状碳化物类型为M₃C,冷速的调控不会改变球化处理后碳化物的种类.     

控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中珠光体形态的影响

研究了60Si2MnA线材控轧控冷工艺参数对所析出的珠光体的影响.结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,珠光体平均片层间距主要取决于吐丝到集卷过程的冷却,这一过程冷速越快,珠光体平均片层间距越小;珠光体平均片层间距随着吐丝温度或终轧温度的升高呈下降的趋势;终轧后快冷容易出现退化珠光体,并且其含量随相变区冷速的加快而明显增多;较低的终轧温度使珠光体球团直径明显减小.     

Thermal and microstructural characterization of a novel ductile cast iron modified by aluminum addition

In high-temperature applications, like exhaust manifolds, cast irons with a ferritic matrix are mostly used. However, the increasing demand for higher-temperature applications has led manufacturers to use additional expensive materials such as stainless steels and Ni-resist austenitic ductile cast irons. Thus, in order to meet the demand while using low-cost materials, new alloys with improved high-temperature strength and oxidation resistance must be developed. In this study, thermodynamic calculations with Thermo-Calc software were applied to study a novel ductile cast iron with a composition of 3.5 wt% C, 4 wt% Si, 1 wt% Nb, 0-4 wt% Al. The designed compositions were cast, and thermal analysis and microstructural characterization were performed to validate the calculations. The lowest critical temperature of austenite to pearlite eutectoid transformation, i.e., A1, was calculated, and the solidification sequence was determined. Both calculations and experimental data revealed the importance of aluminum addition, as the A1 increased by increasing the aluminum content in the alloys, indicating the possibility of utilizing the alloys at higher temperature. The experimental data validated the transformation temperature during solidification and at the solid state and confirmed the equilibrium phases at room temperature as ferrite, graphite, and MC-type carbides.     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

亚共析合金钢40Cr铁素体和珠光体恒温转变动力学

用膨胀法和金相法研究了亚共析合金钢４０Ｃｒ铁素体和珠光体恒温转变 动力学。提出了用碳当量计算Ａ１～Ａ３温度区间亚共析合金钢铁素体恒温转 变动力学公式。测出了Ａ１温度以下的拐点温度；在拐点温度以下，铁素体和珠光体转变符合Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｍｅｈｌ公式。讨论了在拐点温度至Ａ１温度之间，铁 素体和珠光体恒温转变的动力学公式。     

Al对热挤压模具钢 SDAH13连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测定Al质量分数分别为0.77%和1.43%以及无Al的热挤压模具钢SDAH13的连续冷却转变曲线,并结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪分析Al元素对SDAH13钢相变点、连续转变规律、组织以及硬度的影响.结果表明：Al元素显著提高SDAH13钢的Ac1、Ac3和Ms点,降低淬火残留奥氏体含量,同时扩大铁素体及奥氏体两相区.在1060℃奥氏体化温度下,Al元素对SDAH13钢贝氏体相变的临界冷速(0.30℃·s-1)无明显影响,但使贝氏体相区变宽,Al质量分数分别为0.77%和1.43%的SDAH13钢的珠光体相变的临界冷速(0.05℃·s-1和0.3℃·s-1)均高于无Al的SDAH13钢的临界冷速(0.02℃·s-1),且Al质量分数为1.43%的SDAH13钢在0.02~0.08℃·s-1冷速下出现先共析铁素体组织. Al的加入还使SDAH13钢淬火硬度有所降低.     

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.     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al2O3上局部析出形成MnS(Se)-Al2O3-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42 ℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21%Mn-0.64%C-1.59%Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.