大变形轧制超细晶TWIP钢的组织及性能研究

通过大变形异步-同步轧制及随后600 ℃和700 ℃退火处理,成功制备了超细晶高锰TWIP钢,并研究了退火处理对大变形TWIP钢的组织和性能的影响.研究结果表明:经96%异步-同步大变形轧制后,材料组织显著细化,抗拉强度从621 MPa大幅提升至2 050 MPa; 经过600 ℃退火后,大变形轧制TWIP钢的组织基本完成了再结晶,材料的平均晶粒尺寸约为500 nm,抗拉强度1 079 MPa,延伸率达到了29%; 而经过700 ℃退火后,大变形TWIP钢的组织发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸约为600 nm,抗拉强度达到了1 101 MPa,延伸率达到了54%.退火后的组织中存在大量的层错、位错胞等亚结构.相对于大变形轧制态和600 ℃退火态,700 ℃退火态的超细晶TWIP钢的优异的综合力学性能,主要源于孪晶诱发塑性变形机制及合金较低的层错能.     

温轧对DP590钢层状超细晶双相组织与拉伸性能的影响

研究了DP590钢两相区不同温度轧制制备层状超细晶双相组织及其对力学性能的影响.结果表明，分别在两相区720,760和800℃温轧(对应WR720,WR760和WR800)时，钢板均获得层状结构超细晶铁素体和马氏体双相组织.对应马氏体体积分数分别为26.5%,37.2%和30.8%,大角度晶界铁素体平均晶粒尺寸分别为(1.92±1.32),(1.44±2.14)和(1.79±1.54)μm.值得关注的是，组织特征与力学性能和温轧温度并非线性对应关系，而是中间温度即760℃轧制钢板晶粒尺寸最小，马氏体体积分数最高，相应屈服强度和抗拉强度最高.从形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两方面讨论了这种温轧温度与组织及力学性能的非线性变化关系.     

退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响

研究了不同退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响.结果表明经1000℃退火后,此钢种可达到640MPa左右的抗拉强度和255MPa左右的屈服强度以及82%以上的延伸率,具有较好的综合力学性能.其室温组织为单相奥氏体基体的退火孪晶,通过TEM观察内部为大量的层错和孪晶共存结构.在随后的拉伸变形过程中产生大量形变孪晶,发生了TWIP效应——孪晶诱发塑性效应,使钢板具有优良的力学性能.     

退火时间对冷轧中锰TRIP钢组织和力学性能的影响

采用CCT-AY-Ⅱ型钢板连续退火机模拟分析了退火时间对中锰TRIP钢0.1C-7Mn组织性能的影响规律.利用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射和X射线能量色散谱等研究了不同工艺下制备的0.1C-7Mn钢的微观组织和成分,利用X射线衍射法测量了残留奥氏体量,利用拉伸试验测试了其力学性能.0.1C-7Mn钢在650℃保温3 min退火后获得最佳的综合力学性能,其强度为1329 MPa,总延伸率为21.3%,强塑积为28 GPa·%.分析认为,0.1C-7Mn钢的高塑性是由亚稳奥氏体的TRIP效应和超细晶铁素体共同提供的,而高强度是由退火冷却过程中奥氏体转变的马氏体和拉伸变形过程中TRIP效应转变的马氏体的强化作用造成的.     

冷拉拔对410马氏体不锈钢丝组织及性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜(TEM)及万能试验机等手段,分析了冷拔过程中410马氏体不锈钢丝在不同变形量下的显微组织和力学性能,探讨了加工硬化机理。结果表明:410马氏体不锈钢组织主要为马氏体和铁素体,随拉拔过程的进行,由Φ7.5 mm拉拔至5.0 mm时,平均晶粒尺寸由22.7μm减小到13.8μm;抗拉强度由504 MPa增加到741 MPa,断后延伸率由38.2%减小到13.1%。钢丝的应变硬化存在两个阶段,第一阶段n值较高为0.85,与铁素体塑性变形有关,第二阶段n值较低为0.25,与马氏体开始塑性变形,两相塑性应变不相容性下降有关。410钢丝在拉拔过程中的加工硬化机理主要为细晶强化及位错强化。由Φ7.5 mm拉拔至5.0 mm时,细晶强化的强度增量为46.8 MPa,位错强化的强度增量为173 MPa。     

两相区轧制后淬火引入马氏体降低钢板屈强比

晶粒细化和分裂增韧可使两相区轧制的层状超细晶钢板具有高强度同时韧性优异.前期研究发现轧后空冷生成的层状超细晶钢板，存在屈强比偏高的问题，高达0.9.本研究通过轧后淬火在层状超细晶组织中引入马氏体的方法降低屈强比.研究发现，在750℃和810℃轧制后淬火，层状超细晶组织中可生成体积分数约为14%的马氏体.此部分马氏体使拉伸过程中呈现连续屈服行为，提高加工硬化率，使钢板的屈强比降至0.7以下，解决了屈强比偏高的问题.此外，实验钢在具有高强度的同时，韧性优良.     

形变对板条马氏体回火组织的影响

对Q235级低碳钢板条马氏体在550 ℃多道次单向压缩变形后退火和室温大塑性变形轧制后在此温度退火的显微组织演变规律进行了对比研究,结合未变形板条马氏体在此温度的回火组织演变,讨论了变形对马氏体分解过程、铁素体再结晶晶粒尺寸和析出碳化物形貌的影响. 实验结果表明,变形显著影响马氏体分解过程,促进渗碳体的析出和铁素体回复及再结晶. 热变形组织铁素体再结晶晶粒尺寸在0.5 μm左右;渗碳体形貌从细棒状向球状转变,随变形量增大渗碳体尺寸增大,继续保温60 min导致铁素体晶粒长大到1 μm左右,晶粒内部的渗碳体消失,原先在铁素体晶界析出的渗碳体球化、粗化. 冷轧试样在550 ℃退火保温时间在30 min内得到0.3～0.4 μm超细晶粒和尺度小于150 nm的弥散渗碳体颗粒组织;随退火保温时间延长到60 min,铁素体再结晶晶粒长大到1.9 μm,渗碳体颗粒尺寸约160 nm.     

连续退火工艺对低硅型冷轧低合金高强钢板 力学性能的影响

利用多功能连续退火模拟器Multipas对屈服强度为380MPa的低硅型冷轧低合金高强钢板连续退火生产工艺进行了模拟,研究了在820,800, 780℃三种不同退火温度和60, 120,160m·min-1三种不同退火速度下,连退工艺对冷轧低合金高强钢板组织、力学性能的影响.结果表明,在不同的退火温度、退火速度下钢板退火组织的晶粒度基本相同,采用较低的退火温度和较高的退火速度时,可获得较好的强化效果.同时指出,在较高的连续退火温度下,退火速度对力学性能的影响较为显著.     

超高强度冷轧双相钢组织与性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行冷轧超高强度双相钢的连续退火工艺研究,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验研究了连续退火过程中各个参数对1 000 MPa级冷轧双相钢组织性能的影响.结果表明:试验用钢在退火温度800℃下保温80 s,可以得到抗拉强度为1030MPa、延伸率为14%超高强双相钢;随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度降低.当退火温度为830℃时,显微组织中粒状的非马氏体组织明显增多.过时效温度低于300℃时,屈服强度和抗拉强度变化不大;当过时效温度超过300℃时,抗拉强度急剧下降,屈服强度先降低后升高,在过时效温度为360℃时开始出现屈服平台.     

等径弯曲通道变形制备超细晶铝合金的组织性能

用等径弯曲通道变形(ECAP)的方法制备出超细晶铝合金材料,并研究了在不同道次条件下其显微组织的演化过程.研究表明,随着强烈塑性变形的增加,显微组织中开始形成大量晶粒尺寸小于1μm的位错胞组织,当其晶界取向差增大时,亚晶粒变为越来越细的板条状组织.当经过8道次ECAP变形后,晶粒尺寸由变形前的约50μm细化为约0.2μm.该超细晶铝合金材料在150℃的退火条件下,其晶粒尺寸稳定在0.2～0.3μm的范围内.在温度为500℃、应变速率为10-3s-1的拉伸实验中,该超细晶铝合金材料的最大延伸率高达370%,呈现出良好的超塑性.     

RPC对800 MPa级低合金高强度钢的影响

利用一种特殊的机械热处理工艺技术,即在控轧终轧后经过一段控制时间与温度的弛豫,使得基体中出现应变诱导析出以及变形奥氏体中缺陷组态重组,在随后的直接淬火或加速冷却过程中, 获得细化的板条贝氏体/马氏体组织.利用该弛豫-析出-控制相变(RPC)技术能得到屈服强度大于800MPa级12mm厚超细贝氏体/马氏体复合组织微合金钢板.     

退火温度对超细晶中锰TRIP钢组织性能的影响

为研究连续退火工艺生产中锰TRIP钢汽车板的可行性,在钢板连续退火模拟机CCT--AY--Ⅱ上研究了590~710℃不同退火温度下保温3 min对低碳中锰钢组织性能的影响.利用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射和X射线能谱分析等微观分析方法对实验钢进行了组织结构和成分表征,利用X射线衍射法测量了残余奥氏体量,通过拉伸试验机测试了钢的单轴拉伸性能.结果表明:保温3min时,随着保温温度的升高,残奥含量先增加后减少.在650℃退火时断后伸长率(21.3%)和强塑积(28GPa·%)获得最大值,抗拉强度达到1330MPa.马氏体基体通过回复,而残余奥氏体通过孪晶,获得超细晶组织.亚稳奥氏体的TRIP效应和超细晶铁素体(马氏体)共同提供了实验钢高的塑性.实验钢真实应力--应变曲线上呈现锯齿状现象,且稳定阶段加工硬化指数远高于传统TRIP钢.     

SPCC冷轧钢等温退火的微观组织和力学性能

在Gleeble-1500D热模拟机上,对SPCC冷轧钢进行等温退火试验和力学性能测试。分析了不同退火温度和保温时间对SPCC冷轧钢组织和性能的影响,建立了等温退火工艺参数与SPCC冷轧钢板力学性能间的数学模型。研究结果表明:退火温度低于550℃时,只发生铁素体回复;650~850℃时,发生铁素体的再结晶及晶粒长大。屈服强度和抗拉强度随退火温度升高而降低,在650℃时大幅度下降,850℃时达到最低。同样退火温度下,屈服强度和抗拉强度随保温时间增加先下降后趋于稳定。采用加权平均法建立SPCC冷轧钢力学性能模型,并对模型进行了验证。屈服强度、抗拉强度和伸长率的平均绝对误差分别为20.2 MPa、23.2 MPa和1.4%,平均相对误差分别为3.9%、4.3%和10.7%,证明模型具有较高的精度。     

中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理

通过光学显微镜、透射电镜和化学相分析等方法研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢的组织特征、析出行为及其与性能的关系.结果表明:CLAM钢淬火态组织为马氏体,760℃回火后组织转变为细小均匀的索氏体.其室温下的抗拉强度为697MPa,屈服强度为652MPa,延伸率为24.4%;600℃时抗拉强度为453MPa,屈服强度为452MPa,延伸率为23%.韧脆转变温度为-60℃.CLAM钢中的析出物主要为30～70 nm的M23C6和Ta(C,N),这些主要分布在晶界且少量弥散分布于晶内的析出物是强化CLAM钢的主要方式之一.     

低合金高强度双相耐磨钢热处理工艺研究

采用光学显微镜、电子显微镜和万能力学试验机对热处理后的低合金高强度双相耐磨钢试样进行组织观察和力学性能测试.结果表明,水淬后的试样微观组织为贝氏体-马氏体双相组织;250 ℃回火后的试样微观组织为回火马氏体和贝氏体;450 ℃和600 ℃回火后的试样微观组织分别为回火马氏体和贝氏体.水淬250 ℃回火后的试样具有最佳强度和塑性配比,其抗拉强度和屈服强度分别为1 491.4 MPa和1 264.6 MPa,HRC硬度为43,延伸率为9.42%.     

压缩变形及退火对纯铜组织及性能的影响

借助扫描电子显微镜和显微硬度计等手段,研究了压缩变形与退火工艺对纯铜组织和性能的影响,获得了不同变形程度纯铜在不同退火条件下的组织演变和性能变化规律.研究结果表明:晶粒粗大的工业纯铜经室温压缩变形+退火可获得晶粒细小的组织.对于冷变形程度为40％的纯铜,最佳退火工艺为450℃×15 min;对于冷变形程度为80％的纯铜,最佳退火工艺为350℃×15 min,继续升高退火温度和延长保温时间都会使再结晶晶粒不断长大.与冷变形程度40％的纯铜试样相比,冷变形程度80％的纯铜试样退火后晶粒更细小.在本试验条件下,随着退火温度的升高和保温时间的延长,试样硬度总体呈下降趋势.纯铜的平均晶粒尺寸可以由铸态的150μm细化到12.15μm.     

淬火转移时间对AA357铝合金力学性能与微观组织的影响

采用OM、DSC、SEM与TEM,结合力学性能测试研究淬火转移时间对A357铝合金力学性能与微观组织的影响。结果表明:随着淬火转移时间由3 s延长至49 s,A357铝合金经T6热处理后的抗拉强度、屈服强度与延伸率分别由351 MPa、275MPa与12.4%降低至320 MPa、254 MPa与6.5%,合金材料的抗拉强度连续下降,屈服强度变化较小,延伸率呈现出先上升后下降的变化趋势。初生与共晶Si相逐渐由细长的针状或片层状转变为椭圆球状或棒状,平均长度为10~25μm,平均宽度为5~10μm,当淬火转移时间超过35 s后,初生与共晶Si相则仍以细长的针状或片层状形貌为主。拉伸断口形貌以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂,随着淬火转移时间的增加,断口表面韧窝数量随之减少,沿晶断裂裂纹数量不断增加;Mg与Si元素集中分布于晶粒边界处的二元与三元共晶组织中,Al元素广泛分布于晶粒内部及晶粒边界处;人工时效过程析出的Mg2Si强化相长度约为0.2~1μm,宽度为0.02~0.08μm,且随着淬火转移时间的延长,Mg2Si强化相的析出数大量减少,长径比不断下降,合金材料的强度与塑性随之降低。     

Q235碳素钢多道次热变形中的组织演变及性能

利用热模拟压缩变形实验研究了Q235碳素钢多道次热变形及后续处理过程的组织演变规律.结果表明,采用高温奥氏体的形变再结晶及过冷奥氏体的形变强化相变,可以使Q235低碳钢的铁素体晶粒细化至4～5μm,材料的屈服强度达到400MPa级,延伸率达到40%.经适当的后续处理后,渗碳体、珠光体等第二组织弥散分布于细晶铁素体晶界上,使Q235低碳钢在保持细晶钢原有强度级别和塑性的基础上,屈强比有效降低.     

正火对高Cr马氏体耐热钢组织和性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜(TEM)及扫描电镜(SEM)分析,研究了正火处理对高Cr马氏体耐热钢显微组织、力学性能及断裂机理的影响.结果表明,900~970℃正火后,晶粒尺寸十分细小,在10μm以下.1060~1200℃正火晶粒尺寸迅速增长,1060℃正火晶粒尺寸约为33μm.经过1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后,室温和600℃高温拉伸屈服强度分别达到535MPa和380MPa,综合力学性能优良,而1060℃长时间正火对力学性能并无明显影响.1060℃×2h正火+760℃×3h回火热处理后得到破碎的晶粒细小回火马氏体组织,晶界上200~300nm M₂₃C₆和晶内5~50nm MX型弥散析出有效地阻碍位错运动,进而提高了材料力学性能.     

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验，研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果，采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm，强度为376MPa，-40℃冲击功为169J;心部晶粒尺寸可细化至15μm，强度为360MPa，-40℃冲击功为123J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层，晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加，钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.