深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响

采用金相显微镜、扫描电镜及硬度仪,研究了-196℃深冷处理与常规热处理工艺组合对M42高速钢微观组织及硬度的影响,所采用的组合工艺包括:淬火+深冷处理,淬火+深冷处理+回火,淬火+回火+深冷处理.结果表明:淬火后深冷处理24h的工艺能明显细化晶粒,提高M42高速钢的硬度,促进残余奥氏体向马氏体转变及碳化物析出并弥散分布,并改变了马氏体的形态.在回火前对M42钢进行深冷处理可降低二次硬化回火温度,峰值温度由525℃降至450℃,硬度值为998.2HV,较未深冷处理提高了5.0%.回火后深冷处理工艺对M42高速钢组织及硬度的影响不明显.     

高速钢中奥氏体的催化作用(一)

和以及早年证明,奥氏体经回火后系在冷却过程中转变为马氏体。其转变点以M′来标示。指出,高速钢在一定的回火温度下,M′随回火的时间而改变,回火时间愈长,其M′愈高。Cohen等指出,经淬火的高速钢必须在一定温度经一定时间的回火,其奥氏体始经受催化作用,如:     

某种钢的奥氏体稳定化问题

用膨胀法,测定某钢不同成份时调整温度的马氏体点,得到奥氏体稳定化及马氏体恒温转变的一些规律,并发现冷却速度对该钢的马氏体点颇有影响。     

Au-Cu-Al合金中的马氏体转变

采用3种热处理工艺研究了Au-Cu-Al合金母相的有序化程度,分析了其A2→B2→L21的有序化转变对马氏体转变的影响,即其相变点、马氏体和母相的结构,以及400℃时效炉冷处理后没有生成马氏体的原因.结果表明,采用100℃时效1.5 h后淬火到冰水中(热处理工艺II)的热处理工艺,可以得到表面浮突的马氏体;采用从650℃直接淬火到液氮中(热处理工艺I)的热处理工艺,也会发生马氏体转变,且其均为bct结构,时效处理可使母相得到充分有序化,从而提高其马氏体转变点温度,并使马氏体转变更加充分;此外,采用400℃时效、炉冷处理并淬火(热处理工艺III)的热处理工艺,可以获得更高的母相有序度,且不会导致马氏体相变,其所产生的bct结构的新相可能是通过形核长大转变而来.     

焊接热循环对5Mn钢连续冷却过程中马氏体相变的影响

利用热模拟试验测定海洋平台用5Mn钢在不同焊接热循环下的热膨胀曲线,结合显微组织观察,分析峰值温度和冷却速率对5Mn钢连续冷却过程中马氏体相变行为的影响。结果表明,在不同的焊接热循环下,5Mn钢室温组织均以板条马氏体为主;峰值温度为1320℃和850℃时的马氏体相变开始温度Ms的变化范围分别为371~395℃和397~423℃,且相同冷却速率下,峰值温度为850℃时的Ms高于峰值温度为1320℃时的Ms;此外,5Mn钢马氏体相变速率随着冷却速率的增大而增大,在相同冷速下,峰值温度为850℃时的马氏体相变速率大于峰值温度为1320℃时的相应值。     

18Ni马氏体时效钢内耗的研究

用倒扭摆法测试了18 Ni马氏体时效钢的低频内耗.发现在降温中于165℃附近出现正马氏体相变内耗峯.在升温中于700℃附近出现反马氏体相变内耗峯.内耗峯的高度与T/f(T—温度变化速率,f—振动频率)成线性关系,恒温测量时,相变内耗降为背景值.还观察到相变过程中,切变模量发生软化.我们认为这个内耗是由外加切应力促进或加速接近临界的马氏体胚芽的界面位错滑移所引起.     

临界区热处理对亚共析钢的相变过程、显微组织和力学性能影响的研究

本文对马氏体前组织的40 CrNiMo钢在临界区温度范围内再加热时的奥氏体形成过程动力学作了观察。结果表明:在临界区再加热时,马氏体到奥氏体的相变实际上是属于非平衡状态,相成份和数量的改变不能从平衡相图上予以精确地确定。在这种情况下,奥氏体转变是在近乎平衡相图的(α γ)两相区温度时等温进行,转变的百分数随着等温时间的延长而增多,直到所有的针状铁素体完全消失。反应速率随等温温度的提高而加快。运用热力学的分析可以解释这种现象。所形成的奥氏体呈针状和球状两种形貌,奥氏体的形貌取决于奥氏体化温度和加热速度,本质上则取决于相变驱动力和合金的扩散速度与距离。本文对马氏体和针状铁素体两相混合组织钢的力学性能和断裂行为作了测定和研究。结果得出:这种混合组织可以在强度不变的条件下提高淬火钢的韧性。其室温下的断裂本质可用临界应变模型来阐明,针状铁素体对韧性的作用是由于马氏体相中的裂纹在扩展到延性的铁素体时将受到抑制的缘故。当然,较低温度再加热的,由于晶粒细化而改善韧性的作用将更有增进。     

全过渡族合金Mn_(50)Ni_(50-x-y)Fe_xTi_y的马氏体相变行为研究

本文制备了一系列Mn_(50)Ni_(50-x-y)Fe_xTi_y全过渡族(all-d-metal) Heusler合金的甩带样品,并系统研究了Ti, Fe元素替代对其马氏体相变的影响.相同Fe含量时, Ti含量的升高能够稳定B2母相,从而降低马氏体相变温度.此外,Ti8合金中,马氏体相变温度随Fe含量的升高而下降,这表明Fe取代Ni原子也可以稳定B2结构的母相;同时,随着Fe含量的增加, Ti8合金中部分5M马氏体转变为L10马氏体并降低了热滞,表明L1_0马氏体与母相之间的相变驱动力小于5M马氏体与母相之间的相变驱动力.而当y8时,马氏体相变温度会随着Fe含量的升高而略微上升,这可能是由于Fe原子的无序占位所致.此外, Fe的加入具有铁磁激活的作用,建立了磁有序,使居里温度上升.电阻率测量显示,马氏体相变过程中伴随有显著的电阻变化,其原因是马氏体的显著晶格畸变对电子的散射作用.进一步发现,退火处理可以消除Fe原子无序占位,从而稳定B2母相,使得不同Ti含量的马氏体相变温度均可由高温下降至室温附近.本研究表明, Ti, Fe替代可以在室温附近获得一系列马氏体相变,为进一步的磁热及弹热研究提供了候选材料.     

形变过程中TRIP效应的相变热动态研究

采用拉伸与测温试验同时进行的方法,将应力应变曲线与热能曲线相结合,动态研究热轧TRIP钢拉伸过程中的相变热.研究表明:热轧TRIP钢在拉伸过程中材料增加的热能由部分转变的塑性功和马氏体相变热组成,因此,拉伸过程中实际测得的试样热能高于由塑性功转变的热能.利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的TRIP钢的热能进行补充,通过计算与推导,证实了试样在刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加大,剩余的较稳定的残余奥氏体根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已转变为马氏体.结合相变热变化可动态描述热轧TRIP钢形变过程中马氏体相变的情况.     

变形温度对Fe-11Mn-4Al-0.2C钢奥氏体稳定性的影响

以锰元素质量分数为11%的冷轧中锰钢为研究对象,通过分析在不同变形温度下实验钢的显微组织和力学性能的变化规律,研究变形温度对奥氏体稳定性的影响,最终确定Mσs的温度为20~25℃.结果表明,随着拉伸温度的升高,实验钢的奥氏体稳定性逐渐增高,应变硬化能力逐渐降低.在Mσs点附近进行拉伸时,实验钢中应力诱发马氏体相变和应变诱发马氏体相变两种机制并存,TRIP效应对实验钢强度和伸长率的贡献最大,因此综合力学性能最好.通过理论模型计算可得实验钢的奥氏体平均晶粒尺寸为0.70~0.71μm.     

轴承钢马氏体等温处理的研究

本文研究了 GCr15轴承铜在马氏体相变开始温度(Ms)以下不同温度进行等温时,淬火钢的相变过程、显微组织和力学性能。GCr15轴承铜在 Ms 温度以下不同温度与不同时间等温淬火后淬火铜的组成相是:变温马氏体、贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。未观察到等温马氏体组织。未溶碳化物的量不变,变温马氏体的体积比随着等温温度的降低而增大,贝氏体和残留奥氏体的体积比则随等温温度的降低或等温时间的缩短而减少。等温后冷却时形成的变温马氏体的板条尺寸减小并细化了马氏体的领域。力学性能的测定结果表明:与普通淬火钢相比,经220℃马氏体等温淬火钢的强度提高一倍,冲击值提高近五倍,达到强韧性的最佳配合。此外,220℃马氏体等温淬火钢的接触疲劳寿命亦比普通淬火、回火钢有提高。对于力学性能的改善,从显微组织因素作出了解释。     

分段冷却模式下热轧双相钢的组织演变及力学性能

通过热模拟实验研究了分段冷却模式下变形温度、保温温度及保温时间对Nb-Ti微合金热轧双相钢组织演变及性能的影响.结果表明:降低变形温度可促进铁素体的转变,使马氏体形态由大块状过渡到岛状;保温温度从740℃逐渐降至580℃时,铁素体转变量先增加后减少,保温温度为660℃时铁素体转变量达到峰值;随保温时间延长铁素体转变量增加,且铁素体转变量与时间的关系曲线呈“S”型.采用超快冷+空冷+层流冷的冷却模式并通过调整终轧温度及空冷时间获得了630~710MPa的热轧双相钢,屈强比≤061,相应的组织为铁素体+马氏体或铁素体+马氏体+少量的贝氏体.     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

18%Cr-12%Mn-0.55%N高氮奥氏体不锈钢低温性能与组织稳定性

研究了高氮奥氏体不锈钢18%Cr-12%Mn-0.55%N在室温和低温下的力学行为和组织稳定性,并对实验钢的断裂失效行为进行了讨论.低温冲击实验结果表明,实验钢在-70℃前后存在韧脆转变现象,这种脆性类解理断裂是在奥氏体的{111}面发生的;低温拉伸实验结果表明,该钢室温拉伸时即有相变发生,相变产物除α′马氏体外,还发现了一种不同于α′马氏体的相变产物,其结构和相关参数暂不能确定.基于冲击实验和拉伸实验结果可以认为,该钢在-60℃以上有很好的强度和塑性结合,因此其使用温度应该在-60℃以上.     

奥氏体化温度对钢中马氏体组织形态的影响

用光学显微术研究了奥氏体化温度对３０、４０、６０、Ｔ８、Ｔ１２钢马氏体组织形态的影响。结果表明，奥氏体化温度越高，获得板条马氏体的量越多，奥氏体化温度超过某个临界值时，中高碳钢均可获得全部板条马氏体组织。钢的含碳量越高，获得全部板条马氏体的临界奥氏体温度越高。在该温度以下淬火时，３０、４０、６０钢先形成板条马氏体，后形成片状马氏体；Ｔ８、Ｔ１２钢先形成片状马氏体，后形成板条马氏体     

获得复合组织(马氏体加下贝氏体)的热处理工艺

研究了34SiMn2B钢和60Si2Cr钢获得复合组织(马氏体+少量下贝氏体)的热处理工艺,结果表明,125的60Si2Cr钢球锻后水淬至120～130℃,然后加热至300℃恒温3 h,获得了马氏体加少量下贝氏体的复合组织;而150的34SiMn2B钢球锻后水淬至200℃,然后加热至300℃,恒温3 h,未获得下贝氏体组织.后者是水淬时产生了大量的马氏体而使未转变的奥氏体发生机械稳定化的结果.     

冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织性能的影响

研究冷变形与退火对Ti50Ni45Cu5(原子数分数,%)合金组织及性能的影响。研究结果表明:冷变形使片状马氏体变细,合金强度增加,使合金的马氏体相变温度和逆马氏体相变温度降低,且冷变形越大,相变温度降低越多;马氏体转变开始温度Ms随着母相B2晶粒尺寸减小而降低,利用热力学推导得出了Ms与母相B2晶粒尺寸关系式。经35%冷变形400℃退火1 h后,合金具有优良的综合性能,其马氏体转变开始温度Ms为45.2℃,马氏体转变终了温度Mf为10.3℃,逆转变开始温度As为49.0℃,逆转变终了温度Af为80.0℃,抗拉强度为1 198.29MPa,伸长率为7.9%。冷变形+400℃/1 h退火Ti50Ni45Cu5合金的马氏体片细小,马氏体孪晶亚结构增多,内耗峰增高。合金在变温过程中发生B2-B19′相变,在应变振幅为2×10-5,振动频率为0.5~4.0 Hz,变温速率为2 K/min时产生内耗峰,内耗峰位置与振动频率无关,峰高随着测量频率的增加而降低,为热诱导相变内耗机制。相变温度降低,内耗峰位降低。     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。     

780MPa级热镀锌用TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了热镀锌用高强TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律. 结果表明:实验用钢可获得780.00MPa以上的抗拉强度和24.00%以上的断后延伸率;两相区加热温度和贝氏体保温时间对钢的力学性能具有显著影响,两相区加热温度为850℃,贝氏体保温时间为30s时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能;在贝氏体中温相变后,仍有部分亚稳奥氏体(碳含量较低)在后续冷却过程中发生马氏体相变,从而导致钢退火后的微观组织由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体组成.     

Ti_(51)Pd_(30)Ni_(19)合金的相变及力学性能特征

制备了 Ti5 1 Pd30 Ni1 9高温形状记忆合金 .利用高温 X射线衍射 (XRD)分析及热分析 (DSC)研究了合金的相变过程 ,并对其在不同加载条件下的力学性能进行了测试 .结果表明 ,合金的马氏体相变开始温度可达 2 12℃ ,合金在马氏体及奥氏体状态下具有不同的屈服强度及形变强化能力 .在室温下 ,合金的形状记忆性能随拉伸变形量的增大而降低 .获得了该合金的伪弹性 :在奥氏体转变结束温度附近进行拉伸循环 ,三次加载 -卸载循环后即可获得稳定的弹性滞后回线 .