超高强度钢耐腐蚀性能研究进展

 钢是应用最早、用量最大的重要结构材料,在航空工业领域,钢主要用于制造重要承力结构件、连接件、紧固件和传动系统零件等。一般认为凡室温屈服强度超过1300MPa,抗拉强度超过1400MPa,并具有较高的比强度（强度/密度）和一定韧性的钢称为超高强度钢。超高强度钢是在普通结构钢的基础上发展起来的一种超高强度、高韧性的合金钢,是制造国防尖端武器的关键材料,在航空、航天领域也得到广泛的应用。本文分别介绍了低合金超高强度钢和高合金超高强度钢耐蚀性能方面的研究进展。低合金超高强度钢300M等对腐蚀疲劳及应力腐蚀开裂往往非常敏感;高合金超高强度钢Aermet100具有优良的抗应力腐蚀开裂能力。新型超高强度不锈钢在耐蚀性能方面的优越性使其受到人们越来越多的关注。新一代航空用超高强度钢的未来发展方向应为：开发超高强度、内在耐蚀的钢以取代现有镉镀层防护工艺,达到良好的耐蚀效果。     

一种超高强度钢构件抗疲劳实验研究

提出了超高强度钢“无应力集中”抗疲劳概念。喷丸、孔挤压、螺纹滚压等表面层组织再造改性造成的残余压应力和高位错密度胞状结构将裂纹推移至亚表面萌生并阻滞其扩展，回复不同应力集中处的疲劳强度至接近钢的固有疲劳强度，形成“无应力集中”表面完整性状态。“无应力集中”抗疲劳概念表述为构件表面形成完整的接近于钢固有疲劳强度的等疲劳强度包络     

回火温度对淬火后30MnB5热成形钢组织与性能影响

将30MnB5热成形钢进行淬火和回火处理,利用扫描电镜、透射电镜、能谱仪和拉伸性能检测等方法研究了不同回火温度后的显微组织和力学性能变化.经200℃保温2 min回火后热成形钢的综合力学性能最佳,抗拉强度为1774 MPa,总伸长率为8%,强塑积达14 GPa·%以上,该性能满足热成形后作为汽车结构件的使用要求;并且随着回火温度的升高,力学性能呈非单调性变化.200℃低温回火后,主要为板条马氏体和ε碳化物,位错密度略有降低,析出的ε碳化物粒子呈针状分布在马氏体板条内,长度方向大小为100 nm左右,并与位错发生钉扎作用.随着回火温度的升高,板条马氏体发生回复和再结晶,板条边界逐渐模糊,并向等轴状铁素体转变,位错密度显著降低,ε碳化物逐渐向低能态的近球形渗碳体转变并粗化至200 nm左右,对位错的钉扎作用也随之减弱.     

热处理工艺对16Mn钢性能的影响

本文用力学性能试验，金相分析，断口分析等方法探讨了一次淬火，亚温淬火，高温循环淬火等多种热处理工艺对１６Ｍｎ钢低温韧性的影响，试验结果表明：高温循环淬火＋高温回火工艺具有最佳的韧化效果，其次为亚温淬火＋高温回火，再次为调质。据此提出了该钢用于低温的可能性。     

SiMnCr系高强度钢组织转变研究

对SiMnCr试验用钢，分别进行了淬火、等温淬火和空冷处理，并分别利用金相显微镜，扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了显微组织观察，测定了CCT曲线，淬火态下获得板条马氏体和其间的残余奥氏体薄膜组织，等温淬火得到贝氏体组织，锻造空冷状态下得到的以板条马氏体为主含贝氏体和少量位于板条间界的残余奥氏体薄膜复合组织，经300℃回火，无渗碳体析出。     

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.     

超高强度抽油杆用非调质贝氏体钢摩擦焊接头的力学性能

以材料型超高强度抽油杆用钢FG—20为对象，研究了抽油杆接头力学性能与摩擦焊工艺参数之间的关系．研究结果表明：(1)FG—20钢摩擦焊焊接接头的抗拉强度稳定，且略高于母材．但焊接接头的冲击韧性比母材下降50％或以上．(2)通过提高顶锻压力，增加顶锻变形量，减小工进过度和轴向温度梯度，可明显提高FG—20钢摩擦焊焊接接头的力学性能指标及其稳定性．(3)在试验温度范围内，随回火温度的提高，抗拉强度下降；断面收缩率、延伸率和冷弯角提高．(4)采用表4中序号9焊接工艺的接头的力学性能可满足SY／T6272—1997标准对超高强度材料型抽油杆力学性能的要求．     

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.     

热处理工艺对40MnNbRE高压气瓶钢组织及性能的影响

几种不同的热处理工艺会对40MnNbRE高压气瓶钢的组织和力学性能产生产生较大影响。研究表明，最佳的热处理工艺能够使该钢的屈服强度提高44．8％多，低温冲击韧性可提高两部以上。     

低温压力容器钢回火过程组织转变规律

以07MnNiMoVDR钢为研究对象,通过热膨胀试验、TEM检测相结合的方法,研究其回火过程中各回火温度区间中组织转变和碳化物析出的变化规律.结果表明:300℃回火时,残余奥氏体分解,片状θ-碳化物位于仍具有较高位错密度的α相板条之间;650℃回火时,α相除回复外,部分α相还发生了再结晶,析出物分布于已回复的板条之间以及再结晶晶界上.     

Effects of overaging temperature on the microstructure and properties of 600 MPa cold-rolled dual-phase steel

C–Mn steels prepared by annealing at 800°C for 120 s and overaging at 250–400°C were subjected to pre-straining (2%) and baking treatments (170°C for 20 min) to measure their bake-hardening (BH2) values. The effects of overaging temperature on the microstructure, mechanical properties, and BH2 behavior of 600 MPa cold-rolled dual-phase (DP) steel were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, and tensile tests. The results indicated that the martensite morphology exhibited less variation when the DP steel was overaged at 250–350°C. However, when the DP steel was overaged at 400°C, numerous non-martensite and carbide particles formed and yield-point elongation was observed in the tensile curve. When the overaging temperature was increased from 250 to 400°C, the yield strength increased from 272 to 317 MPa, the tensile strength decreased from 643 to 574 MPa, and the elongation increased from 27.8% to 30.6%. Furthermore, with an increase in overaging temperature from 250 to 400°C, the BH2 value initially increases and then decreases. The maximum BH2 value of 83 MPa was observed for the specimen overaged at 350°C.     

退火温度对退火马氏体基TRIP钢显微组织和力学性能的影响

将C-Si-Mn系TRIP钢通过完全淬火和两相区退火相结合的工艺,得到一种以退火马氏体为基体的TRIP钢(简称TAM钢),并对比分析了TAM钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能.结果表明,TAM钢经退火后的显微组织特征为精细规整的板条退火马氏体基体、片状残余奥氏体和贝氏体/马氏体组成的混合组织.这种组织降低了基体的硬度以及基体和第二相之间的强度比,减少了基体的位错密度.随着退火温度的提高,退火马氏体基体的板条形态逐渐消失,新生马氏体/贝氏体的团状混合组织逐渐增多.当退火温度为780℃时,综合力学性能优异,抗拉强度为1130 MPa,延伸率可达20%,强塑积为22600 MPa·%.当退火温度较低时,残余奥氏体主要以片状存在于退火马氏体板条间,有利于TRIP效应的发生.     

C—Si—Mn系热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系

通过对热轧试样的组织性能测试,研究了热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系。研究发现,铁素体和马氏体强度是影响力学性能的主要因素。建立了C-Si-Mn系热轧双相钢力学性能的数学模型,可以作为热轧双相钢基本力学性能参数预测的理论依据。     

退火温度对430不锈钢冷轧板组织和力学性能的影响

针对现场生产的430不锈钢冷轧板,通过高温连续退火实验研究了退火温度对材料显微组织、强度、塑性以及各向异性性能的影响.通过实验得到了合理的两段式加热连续退火工艺:选取中间温度为600℃,加热II段的加热速率为2.3℃·s-1,最高加热温度为840℃.随着退火温度的升高,薄板的屈服强度和硬度呈明显的两阶段降低趋势,延伸率呈"S"型趋势增加,平均塑性应变比基本保持不变(1.25左右),而轧制平面各向异性指数有一定的降低.针对430不锈钢冷轧板分别建立了屈服强度与退火软化率和延伸率之间的定量关系.     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分( IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律. 实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织. 马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8. 2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14. 3%的短针状或块状残余奥氏体组成. 在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36. 2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.     

Effect of hot-dip galvanizing processes on the microstructure and mechanical properties of 600-MPa hot-dip galvanized dual-phase steel

A C-Mn dual-phase steel was soaked at 800℃ for 90 s and then either rapidly cooled to 450℃ and held for 30 s (process A) or rapidly cooled to 350℃ and then reheated to 450℃ (process B) to simulate the hot-dip galvanizing process. The influence of the hot-dip galvanizing process on the microstructure and mechanical properties of 600-MPa hot-dip galvanized dual-phase steel (DP600) was investigated using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and tensile tests. The results showed that, in the case of process A, the microstructure of DP600 was composed of ferrite, martensite, and a small amount of bainite. The granular bainite was formed in the hot-dip galvanizing stage, and martensite islands were formed in the final cooling stage after hot-dip galvanizing. By contrast, in the case of process B, the microstructure of the DP600 was composed of ferrite, martensite, bainite, and cementite. In addition, compared with the yield strength (YS) of the DP600 annealed by process A, that for the DP600 annealed by process B increased by approximately 50 MPa because of the tempering of the martensite formed during rapid cooling. The work-hardening coefficient (n value) of the DP600 steel annealed by process B clearly decreased because the increase of the YS affected the computation result for the n value. However, the ultimate tensile strength (UTS) and elongation (A₈₀) of the DP600 annealed by process B exhibited less variation compared with those of the DP600 annealed by process A. Therefore, DP600 with excellent comprehensive mechanical properties (YS=362 MPa, UTS=638 MPa, A₈₀=24.3%, n=0.17) was obtained via process A.     

7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明：合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为：$ \dot \varepsilon = {e^{12.226}}{\sigma ^{1.66}}{\rm{exp}}( - 120\;536/RT) $。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120 ℃和140 ℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160 ℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η′相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

Mechanical properties and microstructure of 3D-printed high Co-Ni secondary hardening steel fabricated by laser melting deposition

The mechanical properties and microstructure of the 3D-printed high Co-Ni secondary hardening steel fabricated by the laser melting deposition technique was investigated using a material testing machine and electron microscopy. A microstructure investigation revealed that the samples consist of martensite laths, fine dispersed precipitates, and reverted austenite films at the martensite lath boundaries. The precipitates are enriched with Co and Mo. Because the sample tempered at 486℃ has smaller precipitates and a higher number of precipitates per unit area, it exhibits better mechanical properties than the sample tempered at 498℃. Although the 3D-printed samples have the same phase constituents as AerMet 100 steel, the mechanical properties are slightly worse than those of the commercial wrought AerMet 100 steel because of the presence of voids.     

焊接电流对镁/镀锌钢 TIG熔--钎焊接头显微组织与力学性能的影响

采用TIG熔-钎焊焊接方法,以镁合金焊丝为填充材料,对镁合金与镀锌钢进行连接实验,并分析热输入量对接头显微组织和力学性能的影响.热输入量过小会阻碍镁/钢界面反应层的形成而使得焊缝难以焊合,热输入量过大又会促进焊缝内部脆性第二相的长大,降低接头力学性能.接头强度随着焊接电流和焊接速度的增大都呈现先上升后下降的趋势,电流为70 A时强度达到最大,该值接近AZ31B母材的88．7%.此时断裂发生于焊缝熔焊区,断面出现大量韧窝和撕裂棱,呈现出塑性断裂特征.     

回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响

设计了一种新型1500MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo多组元系低合金、超高强度工程结构钢,研究了回火温度对直接淬火钢组织与力学性能的影响.结果表明,抗拉强度随回火温度的升高而不断降低,屈服强度随回火温度升高先升高后下降,延伸率和冲击功均随回火温度升高呈现先升高、后降低、再升高的变化趋势.分析认为,回火过程组织演变的物理机制一方面包括板条马氏体和位错亚结构的回复、再结晶软化过程,另一方面包括残余奥氏体的分解与马氏体中过饱和碳的脱溶及析出第2相的强化机制综合作用.250℃回火后,板条马氏体内析出ε碳化物;400℃回火后ε碳化物明显粗化,产生回火脆性;600℃回火后部分析出相在奥氏体中形核,在马氏体基体内长大和粗化,最终形态为近似球形,另一部分析出相在马氏体内形核、生长,呈现椭球形或矩形.