Cr含量对高锰奥氏体TWIP钢高温氧化行为的影响

通过恒温氧化增重实验和扫描电镜观察及XRD分析,研究了Cr含量对高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢在700℃氧化8 h的高温氧化动力学过程及氧化产物的影响.结果表明:随着Cr含量的提高,高锰奥氏体TWIP钢的抗氧化能力增强;当Cr的质量分数为1.13%时,经过在700℃下8 h的高温氧化,样品单位面积的氧化增重为30μg/mm2;而当Cr的质量分数增加到3.95%时,单位面积的氧化增重降低至3μg/mm2.随着Cr含量的增加,高锰奥氏体TWIP钢氧化层的致密度提高,氧化产物的构成也具有明显的差异.     

低温奥氏体钢及其断裂机理的研究进展

综述了低温奥氏体钢的研究进展 论述了高锰、高氮奥氏体钢低温脆断模式及其断裂机理 ,指出不同合金化的高锰、高氮奥氏体钢有着不同的层错能、相变临界分切应力、解理强度、屈服强度 ,因而有不同的断裂现象 ,包括晶间开裂、穿晶脆断、退火孪晶界开裂 着重探讨了穿晶脆断现象 ,指出穿晶脆断是高锰含氮奥氏体钢特有的脆性断裂形式 提出了今后的研究方向     

低温奥氏体钢及其断裂机理的研究进展

综述了低温奥氏体钢的研究进展。论述了高锰、高氮奥氏体钢低温脆断模式及其断裂机理，指出不同合金化的高锰、高氮奥氏体钢有着不同的层错能、相变临界分切应力、解理强度、屈服强度，因而有不同的断裂现象，包括晶间开裂、穿晶脆断、退火孪晶界开裂。着重探讨了穿晶脆断现象，指出穿晶脆断是高锰含氮奥氏体钢特有的脆性断裂形式，提出了今后的研究方向。     

Q235钢热浸渗铝层的组织分析和性能

分析了Q235钢热浸渗铝层的组织,并对其抗高温氧化和耐高温腐蚀性能进行了研究.显微硬度试验结果表明渗层硬度可达1000 HV,并具有较大的脆性.经扩散退火后,渗层组织和显微硬度都发生了明显的变化.高温氧化和热腐蚀试验结果表明,渗铝Q235钢的抗高温氧化性能和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢相当,而耐热腐蚀性能明显优于后者.     

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.     

TWIP钢高温变形行为的研究

通过单道次压缩试验,对Fe-Mn-C系孪生诱导塑性钢(TWIP钢),在800~1 000℃,应变速率0.01~10.0 s-1条件下的热变形行为及组织演变规律进行了研究.实验结果表明,升高温度和降低应变速率均可促进奥氏体发生动态再结晶.根据实验所得流变应力曲线,由热变形方程计算得到了TWIP钢热变形激活能Q=421.37 kJ/mol.并在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程.采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件,当Z≤9.94×1018时TWIP钢易发生动态再结晶,具有较好的热加工性能.     

含砷/铜砷 C-- Mn 钢的高温氧化行为

利用热重分析仪、扫描电镜和电子探针研究了含 As 或者 Cu + As 的 C- Mn 钢的高温氧化特性.1050℃氧化初期约500 s 内,As 钢和 Cu- As 钢为线性氧化阶段,随后转为抛物线氧化,两种钢的抛物线氧化速率均高于 C- Mn 钢.因氧化层分离,1150℃氧化增重小于1050℃氧化增重.钢中 Cu 和 As 的存在促进了固相 Fe2 SiO4层的生长.由于 As 在氧化层/基体界面的富集,1050℃氧化时,As 钢中存在明显的条带状内部氧化粒子层；C- Mn 钢中加入 Cu 和 As 后,其氧化层/基体界面变得崎岖不平,内部氧化粒子的数量随着氧化时间及氧化温度的增加而增加.1050℃氧化时氧化层/基体界面处 Cu 和 As 的富集程度高于1150℃氧化.     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

铬对高锰奥氏体钢相结构的影响

研究了铬加入高锰奥氏体钢中后，原奥氏体高锰钢组织中出现的一种新相。用Ｘ射线衍射分析确定，该相为Ｆｅ－Ｃｒ超结构相，即铬元素与奥氏体形成有序固溶体。由于铬的加入，使高锰奥氏体钢强化机制发生改变。     

喷丸处理对1Cr13钢选择氧化的作用

对1Cr13钢进行了不同时间(5,10,20,40 min)的喷丸处理,研究了喷丸处理对1Cr13钢在800℃空气中的抗高温氧化性能。高温氧化实验及表面形貌观察分析发现,喷丸处理形成了一个晶粒细化层,降低了1Cr13钢发生选择氧化所需的临界含量,氧化增重显著降低,氧化膜剥落也有所改善。喷丸处理促进了1Cr13钢表面形成选择性的保护氧化膜,提高了1Cr13钢的抗高温氧化性能,喷丸处理10~20 min的试样抗高温氧化性能最佳。     

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.     

Fe--22Mn--0.7CTWIP钢的热塑性与断裂机制

基于Gleeble-1500热力模拟试验机测定了Fe-22Mn-0.7C TWIP钢和Q235钢700~1300益范围内的静态拉伸行为.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针微区分析等技术表征两钢种不同温度下的变形特征和断口形貌.通过分析基体化学成分、相体积分数、晶粒尺寸、凝固缺陷等因素探讨TWIP钢铸态热塑性的变化规律及其影响机制.研究结果表明,Fe-22Mn-0.7C TWIP钢700~1250益范围内的铸态抗拉强度高于Q235,而其断面收缩率低于40%,且断口均以沿枝晶间断裂方式为主.晶粒细化和控制溶质显微偏析有利于提高TWIP钢热塑性,与基体均质性改善有关.此外,增加应变速率TWIP钢拉伸强度和断面收缩率同时增大.     

低碳钢表面氧化过程中铜的富集

采用低碳钢的氧化速度和铜的扩散速度,通过模型计算了钢材表面高温氧化过程中铜在钢材铁鳞界面处的富集情况·实验在空气中,分别在1000,1100和1200℃温度下氧化试样,用扫描电镜的EDX分析了界面处铜的含量,并用BSE分析了界面附近富集相的图像·结果表明,随温度的升高,铜在界面处的富集程度降低,界面不规则程度增强,铁鳞对铜富集相的阻断作用加强,因而有利于防止铜富集造成的危害     

Sialon/SiC复相材料的高温氧化行为

研究了以粘土直接合成Sialon/SiC复相材料的氧化行为,以及Sialon相含量、氧化温度和氧化时间对氧化过程的影响·结果表明,Sialon/SiC复相材料的氧化速度与温度成正比、与时间的平方根成正比·Sialon相的抗氧化性优于SiC相·这种材料的氧化反应是一种钝化反应,具有较好的抗氧化性,Sialon相含量的增加能提高材料的抗氧化性·     

Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢拉伸变形机理研究

采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si TRIP/TWIP钢在不同变形量下的微观组织变化.结果表明:在应变初期,主要是形成层错和位错;随应变的增大,γ奥氏体相逐渐减少,ε马氏体相和α马氏体相增多;在断裂阶段,主要组成相为α马氏体,即Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢在拉伸变形过程中主要发生γ→ε→α或γ→α相变诱导塑性变形.金相组织表明:该钢变形量达到6.5%时,开始出现许多平直的条纹(通常称为形变孪晶);但高分辨透射电镜研究表明:不同程度变形后的微观组织都难以观察到形变孪晶,而那些金相组织和低倍透射电镜照片上的平直条纹往往是ε马氏体相,这进一步证实该钢的变形机制主要是TRIP效应.     

TWIP 钢的变形抗力的影响因素

以 Fe-Mn-C 系 TWIP 钢为例,利用 Gleeble -3500热模拟试验机对其塑性变形抗力进行试验研究。通过实验得到的数据分析了不同变形温度、变形程度、应变速率、C 含量与变形抗力的关系,并为实际轧制提供更精准的实验方案。     

New insights into the effects of silicon content on the oxidation process in silicon-containing steels

Simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate the effects of silicon content on the oxidation kinetics of silicon- containing steels under an atmosphere and heating procedures similar to those used in industrial reheating furnaces for the production of hot-rolled strips. Our results show that when the heating temperature was greater than the melting point of Fe₂SiO₄, the oxidation rates of steels with different silicon contents were the same; the total mass gain decreased with increasing silicon content, whereas it increased with increasing oxygen content. The oxidation rates for steels with different silicon contents were constant with respect to time under isothermal conditions. In addition, the starting oxidation temperature, the intense oxidation temperature, and the finishing oxidation temperature increased with increasing silicon content; the intense oxidation temperature had no correlation with the melting of Fe₂SiO₄. Moreover, the silicon distributed in two forms: as Fe₂SiO₄ at the interface between the innermost layer of oxide scale and the iron matrix, and as particles containing silicon in grains and grain boundaries in the iron matrix.     

低硅低铝 TWIP 钢拉伸性能

设计并冶炼了了三种不同成分的低硅低铝的 TWIP 钢,将铸态下的 TWIP 进行热处理后轧制。对这三种 TWIP 钢进行了拉伸实验,研究低硅低铝条件下不同合金成分 TWIP 的拉伸性能。结果表明,当成分为 Fe-25Mn-1.0Si-1.5Al 时钢的抗拉强度明显降低,延伸率明显增大,强塑积为47500 MPa%。观察 TWIP 钢变形前后金相组织发现,变形前三种 TWIP 钢的微观组织没有明显区别,变形后1#钢会产生大量形变孪晶。在变形过程中形成了高密度的孪晶。同时,SEM 观察 TWIP 钢拉伸后的断口形貌会发现,TWIP 钢拉伸后的断口为韧性断口,断口处存在大量的等轴韧窝,这与 TWIP 钢的良好拉伸性能符合。