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.     

淬火介质对耐磨铸钢组织和性能的影响

分别研究了以水和机油作为淬火介质的42CrMo钢和双相耐磨钢淬火+回火后的显微组织和性能.确定了双相耐磨钢和42CrMo钢的最佳热处理工艺及性能.结果表明:双相耐磨钢经水淬和油淬回火后的显微组织均为板条马氏体+针状贝氏体+碳化物;42CrMo钢经水淬和油淬回火后的显微组织分别为回火马氏体+残余奥氏体和回火马氏体+铁素体+贝氏体.经过480h的低应力磨料磨损实验发现,水淬+280℃回火处理的42CrMo钢耐磨性能最好,其相对耐磨性可达高锰钢的1.558倍.     

马氏体基TRIP钢的组织与力学性能

在基本C-Si-Mn系TRIP钢的基础上,通过调整工艺参数获得具有马氏体基的TRIP钢,通过扫描电镜分析、透射电镜分析、电子背散射衍射分析、X射线衍射分析、单向拉伸实验等对经不同工艺处理的实验用钢的显微组织和力学性能进行了对比分析.结果表明:两相区退火温度升高,铁素体比例减少,贝氏体比例增加,残余奥氏体整体先增加后减少;在较低温度下退火时,条状铁素体合并成为块状铁素体;在较高温度下退火时,条状奥氏体合并成为块状奥氏体,随后在冷却过程中转变为马氏体或残余奥氏体;实验钢在780℃退火时,获得最佳综合力学性能,此时抗拉强度达1053MPa,延伸率达23%,强塑积达24GPa×%.一定量的细小弥散的板条残余奥氏体是实验钢获得高强塑积的主要原因.     

低碳多相钢的组织调控与力学性能

采用优化后的临界区再加热—淬火中温等温(T1、T2)热处理工艺,对具有不同前躯体组织的(0.22/0.17)C-(1.91/1.85)Mn-(1.32/0.94)Si两类热轧6 mm钢板分别进行处理,获得了具有铁素体、贝氏体、马氏体以及弥散分布于原奥氏体晶界、相界等处的残余奥氏体所构成的多相组织.利用扫描电镜、X射线衍射以及电子背散射衍射分析技术等对不同热处理阶段钢的微观组织进行了表征.结果证实,采用不同的前躯体组织设计可以很好地调控临界区再加热逆转变奥氏体的组织形貌、比例以及碳含量,进而通过后续处理来实现对钢中多相组织的调控.前躯体为马氏体的0.22C钢,经T1工艺后获得了以针状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了30 GPa·%;前躯体为铁素体+马氏体的0.17C钢经T2工艺后获得了以块状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了27 GPa·%.     

回火温度对30CrMoSiA钢复合组织强度的影响

研究了30CrMoSiA钢中回火温度对（M（马氏体）＋F（铁素体）双相组织，M＋F＋B（贝氏体）＋AR（残余奥氏体）多相复合组织，及其强度的影响。结果表明：经预淬火的多相复全组织，随回火温度的提高，强度和塑性同时增加，直到450℃以上才明显降低。这与该组织中纤维形态复相区的残留奥氏体的稳定性、分解过程、以及延缓碳化物的沉淀和聚集有关。而未经预淬火的块状多相复合组织、M＋F双相组织经回火后的强度主要与M性能变化有关。而屈服强度则取决于复相中塑性相经回火后的性能变化。     

低碳多相钢的组织调控与力学性能

采用优化后的临界区再加热—淬火—中温等温(T1、T2)热处理工艺,对具有不同前躯体组织的(0.22/0.17)C-(1.91/1.85)Mn-(1.32/0.94)Si两类热轧6 mm钢板分别进行处理,获得了具有铁素体、贝氏体、马氏体以及弥散分布于原奥氏体晶界、相界等处的残余奥氏体所构成的多相组织.利用扫描电镜、X射线衍射以及电子背散射衍射分析技术等对不同热处理阶段钢的微观组织进行了表征.结果证实,采用不同的前躯体组织设计可以很好地调控临界区再加热逆转变奥氏体的组织形貌、比例以及碳含量,进而通过后续处理来实现对钢中多相组织的调控.前躯体为马氏体的0.22C钢,经T1工艺后获得了以针状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了30 GPa.％;前躯体为铁素体+马氏体的0.17C钢经T2工艺后获得了以块状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了27 GPa.％.     

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．     

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。     

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.     

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。     

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·     

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.     

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.     

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.     

热轧组织对高强度冷轧TRIP钢力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验等方法研究了热轧组织对含Al冷轧TRIP钢热处理后组织与力学性能的影响.通过不同轧后冷却方式得到三种不同的热轧组织:组织细小的F+P+B试样;F+B试样;F+P试样.热轧组织细小的试样热处理后含有较多的粒状贝氏体和较少的残余奥氏体组织,强度最高达到996MPa,延伸率为20.8%.另两种试样组织为多边形铁素体、粒状贝氏体以及较多的残余奥氏体组织.F+B试样延伸率可达29.4%,强塑积为26 812.8 MPa·%.F+P试样热处理后带状组织的危害不易消除.     

Influence of original microstructure on the transformation behavior and mechanical properties of ultra-high-strength TRIP-aided steel

The transformation behavior and tensile properties of an ultra-high-strength transformation-induced plasticity (TRIP) steel (0.2C-2.0Si-1.8Mn) were investigated by different heat treatments for automobile applications. The results show that F-TRIP steel, a traditional TRIP steel containing as-cold-rolled ferrite and pearlite as the original microstructure, consists of equiaxed grains of intercritical ferrite surrounded by discrete particles of M/RA and B. In contrast, M-TRIP steel, a modified TRIP-aided steel with martensite as the original microstructure, containing full martensite as the original microstructure is comprised of lath-shaped grains of ferrite separated by lath-shaped martensite/retained austenite and bainite. Most of the austenite in F-TRIP steel is granular, while the austenite in M-TRIP steel is lath-shaped. The volume fraction of the retained austenite as well as its carbon content is lower in F-TRIP steel than in M-TRIP steel, and austenite grains in M-TRIP steel are much finer than those in F-TRIP steel. Therefore, M-TRIP steel was concluded to have a higher austenite stability, resulting in a lower transformation rate and consequently contributing to a higher elongation compared to F-TRIP steel. Work hardening behavior is also discussed for both types of steel.     

Research and development of 780 MPa cold rolling TRIP-aided steel

As an industry-university cooperative project, an experimental research was conducted to develop a new cold-rolled transformation-induced plasticity (TRIP) steel with a tensile strength of 780 MPa and an elongation of 25% under the conditions that some processing parameters were preestablished according to the actual conditions of factory production lines. The optimal heat treatment conditions for obtaining excellent strength-ductility balance, specifically in intercritical annealing temperature and isothermal treatment temperature, were investigated by means of thermal simulation tests. Ultimately the desirable mechanical properties were attained successfully, and the microstructure and retained austenite stability were studied by optical microscopy (OM) and electron back-scattered diffraction (EBSD). It has been discovered that the sizes of retained austenite grains are generally proportional to the sizes of carbon-clear space (ferrite and bainite) around them, and there is marked selectivity in their transition sequences under stress-strain.