低碳Si-Mn系DQ&P钢组织演变模拟研究

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺,研究了不同变形温度和配分时间对组织演变行为的影响.结果表明,QP钢典型组织由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成.其中马氏体呈现板条马氏体、孪晶马氏体等特征.随着配分时间的延长,显微组织呈现回火转变趋势.当变形温度为950℃和880℃时,残余奥氏体体积分数先增加后减少,均在配分150 s时达到最大值,分别为9.1%,10.1%.当变形温度在820℃时,由于先共析铁素体的存在易于获得较多的残余奥氏体,体积分数高达11.9%,并且残余奥氏体中平均碳含量相对较低.     

汽车用高强度Q&P钢的组织与力学性能

研究了0.21C--1.43Si--1.35Mn钢在两相区及完全奥氏体区采用QP(Quenching and Partitioning)工艺加热后的微观组织与力学性能.结果表明:两相区加热可获得马氏体、残余奥氏体和铁素体组织,钢的抗拉强度为1 013 MPa,延伸率为25%,强塑积为25 655 MPa.%;完全奥氏体区加热可获得马氏体和残余奥氏体组织,钢的抗拉强度为1 257 MPa,延伸率为17%,强塑积为21 454 MPa.%;QP钢中的马氏体主要为板条状,伴有大量位错,并且发现有少量孪晶马氏体,分析认为由配分过程后的淬火过程转变而来;通过QP工艺可得到体积分数高达10.67%的残余奥氏体,分布在板条马氏体间,呈薄膜状.     

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.     

退火时间对中锰热轧TRIP钢组织演变的影响

为了研究热轧Fe-6Mn-3Al TRIP钢组织演变和力学性能,对实验钢采用淬火+不同时间退火(ART)的热处理工艺.研究发现,随着退火时间的增加,奥氏体晶粒尺寸增大、稳定性降低,冷却过程中部分奥氏体相变为马氏体;其中退火10 min后,实验钢性能最优,其残余奥氏体体积分数能达到50.3%,抗拉强度765 M Pa,总延伸率达到49.1%;拉断后实验钢中的奥氏体含量减少,马氏体含量增加,其中,退火10 min后的实验钢TRIP效应最为明显,奥氏体体积分数由变形前的50.3%降低到变形后的11%,奥氏体转化率为78%.     

一种Mn-Al系TRIP钢的临界区奥氏体稳定化研究

利用实验室MMS-200热模拟试验机对Fe-0.2C-7Mn-3Al钢的临界区奥氏体稳定化行为进行研究.通过SEM,EPMA,TEM和XRD等手段观察并分析了实验钢的微观组织演变以及C和Mn元素的配分过程.实验结果表明,不同的临界区退火温度下,实验钢中均存在25%~30%左右的粗大压扁状δ铁素体.随着退火温度的升高,微观组织中残余奥氏体的含量先增加后减小,体积分数为10.2%~32.5%,残余奥氏体与临界区铁素体呈板条状相间分布,板条宽度约200~300 nm.最佳的临界区退火温度为750℃.C,Mn,Al元素的协同作用促进了临界区奥氏体的稳定化,使得实验钢能够在较短的时间内完成有效的配分.     

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。     

瞬时淬火工艺下低碳钢的组织演变规律

为了探究瞬时淬火工艺下低碳钢组织的演变规律,在热模拟机上对Q195和CR340试样进行了瞬时淬火处理.结果表明,瞬时淬火工艺初期得到马氏体+贝氏体+铁素体+未溶渗碳体的复杂混合组织;保温足够时间后,未溶渗碳体逐渐溶解使奥氏体平均碳浓度升高,奥氏体晶粒内碳浓度梯度减小,从而增加组织中马氏体相对量,最终得到全部板条马氏体组织.瞬时淬火工艺与传统淬火工艺相比可明显细化试验钢晶粒尺寸,提高升温速率对试验钢晶粒细化作用更明显.     

低碳Si-Mn钢直接淬火-等温配分工艺中组织演变

以低碳Si-Mn钢为研究对象,在传统淬火-配分工艺中引入压缩变形,研究了压缩变形对组织演变的影响以及实验钢在不同等温配分条件下的显微结构特征.结果表明,引入高温变形处理后,试样具有更加精细的显微结构,同时显微组织中含有较高比例的大角度晶界,由无变形条件下的65.7%提高至72.5%;在相变及碳配分过程中,晶界以及板条边界附近易形成碳富集区;随配分时间延长,显微组织呈回火转变趋势,当配分时间延长至1 500 s时,组织中出现较大量的碳化物析出相,残余奥氏体体积分数降低至7.9%.     

Q&P钢配分过程中的组织演变

利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和电子探针等研究了0.2C--1.51Si--1.84Mn钢在配分阶段组织的演变情况.配分温度为400℃时,碳在10 s时就可以完成配分,得到残余奥氏体最大体积分数为13.4%.随着配分时间的增长,钢中马氏体发生回火现象,奥氏体发生分解,强度、延伸率降低.当配分时间达到1000 s时,屈服强度、延伸率突然升高.分析认为马氏体回火带来的塑性提高抵消了残余奥氏体量减少引起的塑性降低,并且由于渗碳体和碳化物的析出,变形时阻碍位错的运动,从而提高了屈服强度.通过电子探针分析说明配分阶段发生了碳的扩散,随着配分时间的增长,发生了渗碳体和碳化物的析出,降低了残余奥氏体中碳的含量.     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.     

Element distribution and diffusion behavior in Q&P steel during partitioning

Carbon, manganese, and silicon distribution in quenching and partitioning （Q＆P） steel during partitioning process was investigated to reveal the diffusion behavior. The microstructure and chemical composition were analyzed by means of scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, and three-dimensional atom probe. It is shown that the studied Q＆P steel consisted of martensite laths and thin, film-like retained austenite showing extraordinary phase transformation stability. Carbon atoms mostly diffused to the retained austenite from martensite at a higher partitioning temperature. In the experimental steel partitioned at 400℃ for 10-60 s, carbides or cementite formed through carbon segregation along martensite boundaries or within the martensite matrix. As a result of carbon atom diffusion from martensite to austenite, the carbon content in martensite could be ignored. When the partitioning process completed, the constrained carbon equilibrium （CCE） could be simplified. Results calculated by the simplified CCE model were similar to those of CCE, and the difference between the two optimum quenching temperatures, where the maximum volume fraction of the retained austenite can be obtained by the Q＆P process, was little.     

Effect of lower bainite/martensite/retained austenite triplex microstructure on the mechanical properties of a low-carbon steel with quenching and partitioning process

We present a study concerning Fe–0.176C–1.31Si–1.58Mn–0.26Al–0.3Cr (wt%) steel subjected to a quenching and partitioning (Q&P) process. The results of scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and tensile tests demonstrate that the microstructures primarily consist of lath martensite, retained austenite, lower bainite (LB), and a small amount of tempered martensite; moreover, few twin austenite grains were observed. In the microstructure, three types of retained austenite with different sizes and morphologies were observed: blocky retained austenite (~300 nm in width), film-like retained austenite (80–120 nm in width), and ultra- fine film-like retained austenite (30–40 nm in width). Because of the effect of the retained austenite/martensite/LB triplex microstructure, the specimens prepared using different quenching temperatures exhibit high ultimate tensile strength and yield strength. Furthermore, the strength effect of LB can partially counteract the decreasing strength effect of martensite. The formation of LB substantially reduces the amount of retained austenite. Analyses of the retained austenite and the amount of blocky retained austenite indicated that the carbon content is critical to the total elongation of Q&P steel.     

淬火工艺对铬结构钢显微组织和力学性能的影响

研究了淬火工艺对低和中碳铬钢的显微组织、冲击韧性和断裂机制的影响．结果表明，提高淬火温度，使中碳钢所获得的、带方向性的纤维状马氏体和呈等边三角形出现的马氏体都是孪晶型的片状马氏体．低碳淬火钢中有相当数量的板条马氏体中也都带有孪晶．并证实，具有细小奥氏体晶粒的细片马氏体或隐针马氏体的冲击韧性值高于粗大的低碳板条马氏体．因此，无论是低碳，还是中碳和高碳钢，当奥氏体晶粒长大倾向稍大时，采取提高加热温度进行淬火的工艺是不可取的     

基于动态碳配分机制的高强塑积热成形钢研究

通过直接淬火、QP、回火等工艺对一种低碳含铜钢进行热处理,并使用拉伸试验机、落锤冲击试验机、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、透射电镜等手段对其力学性能、显微组织和冲击性能进行表征.在连续冷却淬火过程中观察到碳在马氏体和残余奥氏体间的动态配分现象,QP处理和低温回火可改善实验钢的冲击韧性;实验钢综合力学性能良好:强塑积大于20 GPa%,抗拉强度超过1 400 MPa,延伸率约14%,室温冲击功高于40 J.结果表明,所开发的实验钢可以满足热冲压工艺对成形淬火一体化的要求,可作为具有高强塑积的热成形用钢.     

残余奥氏体的形态和分布对9SiCr工具钢强韧性的影响

本文研究了残余奥氏体对Si-Cr钢(含碳量0.9％)的冲击韧性的影响,发现深冷处理后残余奥氏体呈透镜状或膜状并沿马氏体边界分布,多冲周次N值可以提高,模具寿命也可以增加3倍以上。在深冷处理过程中残余奥氏体转变成针状马氏体,而且块状残余奥氏体被针状马氏体分割,使残余奥氏体细化。9SiCr钢经不同时间深冷处理,其冲击韧性差别很大。     

航空轴承钢渗碳热处理组织演变行为研究

利用EPMA与XRD等实验方法对航空轴承钢在渗碳热处理过程中的微观组织演变行为进行定性及定量分析.结果表明:在渗碳淬火处理后,试样表层及次表层组织中有大量的碳化物及少量的残留奥氏体,其中碳化物为M₂₃C₆和M₆C.随着渗层深度的增加,碳化物含量减少,残留奥氏体含量增加.经过二次淬火处理后,奥氏体与马氏体中碳质量分数增加,使得淬火后残留奥氏体质量分数大幅度增加,在渗层0.1mm处达到22.7%.经过两次深冷与回火处理后,马氏体与奥氏体中碳质量分数降低,碳化物含量增加,渗层硬度提升.