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.     

回火工艺对热轧高强贝氏体钢轨组织和力学性能的影响

本文研究了不同回火工艺条件下热轧态U25CrNi高强贝氏体钢轨的组织与力学性能变化。结果表明,试验钢热轧态和回火组织均由贝氏体、马氏体和残余奥氏体构成。当回火条件为300℃×200min时,试验钢中部分残余奥氏体发生贝氏体相变,钢的各项力学性能变化不大;当回火温度升至400℃时,试验钢中残余奥氏体体积分数较大,碳化物析出量较少,内应力进一步释放,试验钢的延伸率和冲击吸收功达到最大值,同温度下延长回火时间至360min,钢中碳化物颗粒析出增多,延伸率和冲击性能明显降低;当回火温度为500℃时,试验钢中贝氏体铁素体明显粗化,并伴随大量碳化物颗粒析出,残余奥氏体大量分解,出现了回火脆性。综合考虑,U25CrNi热轧高强贝氏体钢轨的最佳回火工艺为400℃×200min。     

含钒超细晶双相钢的细化机制

利用铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织结合冷轧和连续退火的方法达到了细化晶粒的目的,通过这种方式制备的双相钢中有63.8%的铁素体晶粒尺寸分布于0.5～1μm,有53%的马氏体晶粒尺寸分布于0.5～1μm.针对该现象研究了基于铁素体+马氏体+贝氏体初始显微组织含钒超细晶双相钢的晶粒细化机制.分析认为,细化机制主要有三个方面:第一是形变对显微组织的细化,包括为了得到铁素体+马氏体+贝氏体的初始显微组织而进行的热轧和冷轧;第二是冷轧态显微组织的再结晶和快速奥氏体化;第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大.     

一种低焊接裂纹敏感性钢的奥氏体粗化温度研究

通过高温淬火试验观察试验钢奥氏体晶粒尺寸的变化情况.结合金相和TEM观察、显微硬度和第二相粒子的溶解度积公式分析了加热温度和保温时间对试验钢奥氏体晶粒粗化温度、第二相粒子的溶解情况以及显微硬度值的影响.结果表明:试验钢的奥氏体粗化温度在1200℃附近.当加热温度低于1200℃时,大量细小的第二相粒子阻碍奥氏体晶粒粗化;当加热温度高于1200℃时,细小的第二相粒子溶解,奥氏体晶粒出现异常长大.确定试验钢的合理加热温度为1150～1200℃,在此范围内可获得淬火组织的显微硬度值低于HV330.     

热轧态与回火态 AH80 DB 低碳贝氏体钢组织与冲击韧性

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧态和回火态AH80DB低碳贝氏体钢的显微组织、马氏体/奥氏体( M/A)岛、第二相的析出行为以及晶界取向差、有效晶粒尺寸进行研究,揭示回火后低碳贝氏体钢冲击韧性得到改善的原因.结果表明：两种试样的组织均由板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,其中回火态试样中针状铁素体组织较多.热轧态钢中存在较大尺寸M/A岛且呈方向性分布,大角度晶界比例占17.33%,有效晶粒尺寸为3.57μm;而回火态钢中M/A岛的尺寸较小,大角度晶界比例增加3.43%,有效晶粒尺寸减小0.56μm.热轧态钢中析出相主要是( Nb,Ti) C,尺寸在50~150 nm之间,回火态试样中析出较多细小的球状( Nb,Ti) C析出相,尺寸在10 nm左右.     

AISI 4340钢马氏体相变的研究

采用膨胀法对AISI 4340钢在900~1 150℃几种不同温度下进行奥氏体化,以得到不同的奥氏体晶粒度(AGS),然后快速冷却到室温,得到马氏体组织.实验结果表明:奥氏体晶粒度和晶界析出相对马氏体相变动力学,尤其是马氏体转变温度(tms)产生很大影响.总的趋势是AGS越大,tms越高.在不同的奥氏体化温度段,会有不同的C,N化合物析出,对马氏体形核产生影响.在奥氏体化温度低于1 000℃时,AGS增大,tms快速增加.其原因主要是由于AlN等晶界析出相对马氏体形核的促进作用.在奥氏体化温度高于1 050℃时,tms随AGS增大而升高,这是因为TiC等溶解温度较高的化合物在晶界析出对马氏体形...     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050～1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

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.     

奥氏体化温度对低碳铬钼镍轴承钢晶粒尺寸、碳化物及韧性的影响规律

为了探究低碳铬钼镍轴承钢在不同热处理工艺下组织和韧性的变化规律,对其进行奥氏体等温保温实验,研究了加热温度、保温时间对低碳铬钼镍轴承钢奥氏体晶粒尺寸、碳化物和冲击功的影响。结果表明:奥氏体化温度≤1 070℃时,钢中碳化物溶解不明显,碳化物面积占比为1.93%,奥氏体晶粒长大不明显,平均晶粒尺寸为49μm,冲击功>50 J;奥氏体化温度≥1 080℃时,碳化物面积占比为1.23%,1 090℃时碳化物面积占比为0.16%,碳化物大量溶解,产生解钉效应,奥氏体晶粒明显长大,冲击功大幅下降,低于30 J;保温时间大于45 min时,晶粒尺寸趋于稳定。根据实验结果得出试验钢在1 050～1 090℃加热并保温15～60 min的晶粒长大模型,可为该钢种热处理工艺的设计提供理论依据。     

Martensite transformation induced by deformation and its phase electrochemical behavior for stainless steels AISI 304 and 316L

The martensite transformation induced by tensile elongation and its effect on the behavior of phase electrochemistry of AISI 304 and 316L in 3.5% NaCl solution were studied. The results show that the content of α'-martensite in stainless steel 304 increases with the true strain. As α'-martensite content increased, free corrosion potential and pitting potential of stainless steel 304 in 3.5% NaCl solution appeared the change trend of a minimum. It was also found that pitting nucleated preferentially at the phase interfaces between martensite and austenite. There existed apparent difference between electrochemical properties of austenite and of martensite for stainless steel 304 and 316L in 3.5% NaCl solution.     

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.     

Excellent mechanical properties and resistance to cavitation erosion for an ultra-low carbon CrMnN stainless steel through quenching and partitioning treatment

The retained austenite content (RAC), the mechanical properties, and the resistance to cavitation erosion (CE) of the 00Cr13Mn8MoN steel after quenching and partitioning (Q&P) processing were investigated. The results show that the Q&P process affected the RAC, which reached the maximum value after partitioning at 400℃ for 10 min. The tensile strength of the steel slightly decreased with increasing partitioning temperature and time. However, the elongation and product of strength and elongation first increased and then decreased. The sample partitioned at 400℃ for 10 min exhibited the optimal property: a strength-ductility of 23.8 GPa·%. The resistance to CE for the 00Cr13Mn8MoN steel treated by the Q&P process was improved due to work hardening, spalling, and cavitation-induced martensitic transformation of the retained austenite.     

两相区退火温度对高铝低硅TRIP 钢组织性能的影响

对高铝低硅TRIP钢进行两相区退火,通过分析退火后实验钢的微观结构和力学性能,建立了加工硬化指数与相组成的关系,探讨了残余奥氏体稳定性对力学性能的影响.结果表明,随着两相区退火温度的升高,实验钢中贝氏体含量逐渐降低,残余奥氏体含量先增大后降低,并在930℃退火时达到最大.随着两相区退火温度的升高,实验钢的抗拉强度逐渐降低,延伸率先增大后降低,930℃退火时抗拉强度为665MPa,延伸率达到最大,为30%,强塑积约为20GPa·%.EBSD统计和拉伸试验的结果表明,两相区退火温度为930℃时,残余奥氏体稳定性适中,从而在拉伸过程中不断地提供加工硬化,推迟颈缩的发生,大幅度提高塑性.     

Fe-Mn-1.6 Ni-C水电用钢板轧后 直接淬火和回火工艺

通过Fe-Mn-1.6Ni-C钢板控制轧制、轧后直接淬火和560~710℃回火调质处理实验,研究了轧后直接淬火态和回火态的组织与性能变化.结果表明,轧后直接淬火得到组织细小的板条马氏体,固溶强化作用提高了其抗拉强度.经过回火热处理后,碳化物的析出及其对位错的钉扎作用,降低了钢的抗拉强度,提高了钢的屈服强度.随着回火温度的升高,碳化物聚集长大,铁素体发生回复与再结晶,造成强度下降以及冲击韧性提高.当回火温度高于A_○c1时,粗大的碳化物极易引起裂纹形核,破坏钢的冲击韧性.Fe-Mn-1.6Ni-C钢最优的回火温度为680℃,屈服强度为963MPa,抗拉强度为988MPa,延伸率为20.0%,-60℃冲击功为142J.     

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.     

低碳中锰Q690F高强韧中厚板生产技术

对低碳中锰Q690F高强韧中厚板进行了控扎控冷和热处理工艺试验，观察了显微组织，测定了拉伸和冲击性能，并阐述了其强韧化机制.结果表明:中锰钢的显微组织为亚微米尺度的回火马氏体+逆转变奥氏体的复合层状组织.中锰中厚板1/4厚度位置的屈服强度、抗拉强度、延伸率、-60℃冲击功分别为725MPa，840MPa，27.7%，130J.逆转变奥氏体发生相变诱导塑性(TRIP)效应产生的应变硬化是中锰钢主要的强化机制;TRIP效应吸收大量的应变能，推迟颈缩，增加均匀延伸率，是中锰钢主要的增塑机制;TRIP效应有效地提高了裂纹形成功和裂纹扩展功，是中锰钢主要的韧化机制.     

低碳中锰热轧TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了第三代高强度高塑性TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.热轧后形成的原始马氏体与临界退火时形成的残余奥氏体使TRIP钢具有良好的强度和塑性.结果表明:实验用钢可获得1000MPa以上的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积30 GPa.%;退火温度和保温时间对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢临界退火温度为630℃,保温时间18 h时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能.     

Reverse-transformation austenite structure control with micro/nanometer size

To control the reverse-transformation austenite structure through manipulation of the micro/nanometer grain structure, the influences of cold deformation and annealing parameters on the microstructure evolution and mechanical properties of 316L austenitic stainless steel were investigated. The samples were first cold-rolled, and then samples deformed to different extents were annealed at different temperatures. The microstructure evolutions were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), magnetic measurements, and X-ray diffraction (XRD); the mechanical properties are also determined by tensile tests. The results showed that the fraction of stain-induced martensite was approximately 72% in the 90% cold-rolled steel. The micro/nanometric microstructure was obtained after reversion annealing at 820-870℃ for 60 s. Nearly 100% reversed austenite was obtained in samples annealed at 850℃, where grains with a diameter ≤ 500 nm accounted for 30% and those with a diameter >0.5 μm accounted for 70%. The micro/nanometer-grain steel exhibited not only a high strength level (approximately 959 MPa) but also a desirable elongation of approximately 45%.