分级滲碳中碳化物的析出与变形过程

渗碳工艺是当前机械制造工业中应用最为广泛的一种化学热处理方法,它使被渗工件获得一定的强度、较高的耐磨性和疲劳抗力。被渗工件的机械性能主要决定于渗碳层中的碳浓度及淬火回火后的金相显微组织。当渗碳层中碳浓度较高时,淬火后具有针状马氏体和大块或网状碳化物以及数量较多的残留奥氏体。近年来又观察到当渗碳层的碳含量较高时会伴随针状马氏体出现一定数量的显微裂纹。若从疲劳强度考虑上面这些组织     

Fe-V合金碳化物析出型渗碳(CDC)组织

通过金相显微镜、扫描电子显微镜及X射线分析研究了Fe V合金CDC处理后表层的相组成、渗层组织和碳的扩散行为·结果表明所有Fe V合金渗层组织由表及里依次为γ +V4 C3 ,α +V4 C3 及α ,最表层碳化物的尺寸为 2 5 0nm ,随渗层的深入碳化物颗粒有所粗化 ,在α相区碳化物的尺寸达 2 5 μm ;CDC处理得到的奥氏体区的厚度与渗碳时间的平方根成正比 ,碳的扩散速度随合金质量分数的增加而降低·     

一步淬火分配钢的工艺设计与微观组织演变

设计并研究了低碳硅锰系淬火分配(Q&P)钢的热处理工艺.利用SEM,TEM和XRD观察并分析了实验钢的微观结构和相组成.理论计算结果显示:Fe-021C二元合金的最佳淬火温度为290℃,最大残余奥氏体含量(摩尔分数)为179%.工艺模拟结果表明:实验钢残余奥氏体体积分数为67%~172%,残余奥氏体平均碳质量分数为102%~148%.残余奥氏体与相邻马氏体板条间晶体学位向符合K-S关系或N-W关系.实验所涉工艺中均存在新鲜马氏体的生成.随着配分时间的延长,残余奥氏体含量先增加后减少,残余奥氏体平均碳含量不断增加,最佳配分时间为50s.配分后期马氏体板条中出现的碳化物导致了残余奥氏体的减少.     

W6 Mo5 Cr4 V_2钢真空离子渗碳的研究

本试验利用 X 射线物相分析、电解萃取、化学相分离和扫描电镜对 W6Mo5Cr4V2钢进行了真空离子渗碳的试验研究.结果指出,随着渗层碳浓度增加,碳化物数量明显增加:同时碳化物由低碳相(M_6C)向高硬度高碳相(M_2C,MC)转化.这两者均使渗碳层耐磨性提高;渗层淬火奥氏体量增加.在渗层含碳量为1.08～1.45%的范围内,耐磨性随含碳量的增加而提高。     

Fe-0.48%V及Fe-1.69%V合金碳化物析出型渗碳(CD)

研究了Fe048%V及Fe169%V合金的CD渗碳,用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了渗层的组织形貌,对表层进行了X射线衍射分析,确定了以上两种合金在950℃渗碳的最佳碳势为140%C,此碳势是渗层不出现Fe3C组织的最高碳势,渗层组织为马氏体基体上分布弥散细小的等轴碳化物V4C3,平均尺寸为250nm·渗层最高硬度均超过了HM1000,Fe048%V合金的硬化层厚度为1600μm,Fe169%V合金的硬化层厚度为1000μm,两种合金都具有极高的耐磨性,Fe169%V合金的耐磨性超过了淬火加回火的...     

磁性法分析束状贝氏体基体渗碳钢

钢件渗层中存在的大量残留奥氏体影响着渗层硬度,而深冷处理可以减少钢中的残留奥氏体含量,针对这一问题,采用振动样品磁强计(VSM)磁性分析与直读光谱分析等相结合的方法对比分析了试验钢渗碳空冷后453K×1h低温回火(T)以及113K×30min深冷处理,并453K×1h低温回火(CT)下的组织结构状态,探究了1 203K×9h渗碳空冷的贝氏体钢的深冷处理效果。结果表明,二者的有效硬化层深度均约为1.35mm;在有效硬化层中,残留奥氏体质量分数分别约为29.8%(T)和12.6%(CT),最高硬度分别达到679HV(T)和821HV(CT);基体组织为束状贝氏体,其中残留奥氏体质量分数分别约为7.4%(T)和6.9%(CT),基体硬度均为430 HV左右。经过深冷处理,有效降低了渗层的残留奥氏体含量,使有效硬化层的最高硬度提高20%以上,可在重型钎具方面推广使用,降低材料成本,经济效益显著。     

W6Mo5Cr4V2高速钢刀具真空渗碳的组织与性能研究

本文对表面碳量为１．１７－１．５８％的渗层组织与性能进行了探讨。试验结果表 明：真空渗碳的 Ｍ２＊＊高速钢，获得最佳二次硬化效应所对应的碳量是个区间，渗层 中淬火碳化物的类型及成份变化与冶炼的高碳高速钢不尽相同，渗层淬火碳化物的分 布和形态得以明显的改善，渗层淬火基体的 Ｗ．Ｍｏ，Ｖ合金含量比心部增高，最高回 火硬度可达ＨＲＣ６８－６９，６００℃红硬性为ＨＲＣ６５－６６，冲击值与Ｍ２高速钢常 规处理的相当。真空渗碳指形铣刀实际铣削考核，使用寿命比常规处理的Ｍ２铣刀有 成倍提高。     

从冲击接触疲劳角度论钢的渗碳及热处理工艺

本文对渗碳钢的表层状态与多冲接触疲劳性能之间的关系进行了试验研究,指出:渗碳件的最佳多冲接触疲劳抗力所对应的渗层深度,淬火加热温度,加热时间和回火后表面硬度等是随着材料成分,另件尺寸和冲击能量大小而改变的; 渗层的碳浓度应从马氏体的含碳量,碳化物大小,数量,渗碳层淬透性及淬硬性诸方面综合考虑来确定。文中还指出:带有冲击性质的接触应力作用下的渗碳件,应该采用多冲接触疲劳试验方法来评定材料和热处理工艺。表面滚压强化是进一步提高渗碳件多冲接触疲劳寿命的有效途径。     

渗碳层组织与接触疲劳性能的研究

根据光学显微镜、透射电镜观察和渗层萃取物X射线衍射谱以及硬度梯度分布,研究了 20CrMnTi 钢气体渗碳、气体碳氮共渗和离子渗碳后渗层的组织和接触疲劳寿命。结果表明;离子渗碳后具有相当数量的板条马氏体、弥散均匀分布的碳化物;铬锰元素固溶在固溶体中的量较多,无黑色组织并且具有陡的硬度梯度,从而导致接触疲劳寿命的明显提高。文章提出了铬锰元素向碳化物富集是产生黑色组织的重要因素的新观点。     

热处理和表面强化产生的残余应力及其对机械性能的影响

通过热处理及表面机械强化处理在表层获得残余压应力,可提高疲劳及多冲性能。本文给出了下列结果: 1.选择低淬透性的中碳钢整体加热后剧烈冷却,可在表层获得很高的残余压应力,此种薄壳淬火的另件能显著提高疲劳强度,表面最大压应力的含碳量约在0.5到0.6%C左右。 2.渗碳的另件在表层马氏体点以上等温淬火,使心部先变成马氏体,在随后冷却过程中,表层发生马氏体转变,可保存很大的残余压应力,淬火的缺口多冲弯曲破断次数比普通淬火者要高2—4倍。 3.碳氮共渗后,若在表层的一定深度内出现黑色组织,则此层为残余张应力,使多冲性能大幅度下降。 4.滚压及喷丸强化是提高表层残余压应力的有效手段,可以提高多冲接触疲劳及弯曲疲劳寿命。     

低碳Si-Mn钢直接淬火-等温配分工艺中组织演变

以低碳Si-Mn钢为研究对象,在传统淬火-配分工艺中引入压缩变形,研究了压缩变形对组织演变的影响以及实验钢在不同等温配分条件下的显微结构特征.结果表明,引入高温变形处理后,试样具有更加精细的显微结构,同时显微组织中含有较高比例的大角度晶界,由无变形条件下的65.7%提高至72.5%;在相变及碳配分过程中,晶界以及板条边界附近易形成碳富集区;随配分时间延长,显微组织呈回火转变趋势,当配分时间延长至1 500 s时,组织中出现较大量的碳化物析出相,残余奥氏体体积分数降低至7.9%.     

Element distribution and diffusion behavior in Q&P steel during partitioning

Carbon, manganese, and silicon distribution in quenching and partitioning （Q＆P） steel during partitioning process was investigated to reveal the diffusion behavior. The microstructure and chemical composition were analyzed by means of scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, and three-dimensional atom probe. It is shown that the studied Q＆P steel consisted of martensite laths and thin, film-like retained austenite showing extraordinary phase transformation stability. Carbon atoms mostly diffused to the retained austenite from martensite at a higher partitioning temperature. In the experimental steel partitioned at 400℃ for 10-60 s, carbides or cementite formed through carbon segregation along martensite boundaries or within the martensite matrix. As a result of carbon atom diffusion from martensite to austenite, the carbon content in martensite could be ignored. When the partitioning process completed, the constrained carbon equilibrium （CCE） could be simplified. Results calculated by the simplified CCE model were similar to those of CCE, and the difference between the two optimum quenching temperatures, where the maximum volume fraction of the retained austenite can be obtained by the Q＆P process, was little.     

12Cr2Ni4A钢高温真空低压脉冲渗碳工艺

与传统气氛渗碳相比，高温真空渗碳在提高渗碳效率、产品质量和节约能源方面均表现出明显优势.本文分析了12Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大行为、扩散系数及奥氏体饱和碳质量分数等关键参数的影响，结合真空低压脉冲渗碳工艺原理，对高温真空低压脉冲渗碳工艺进行实验验证.结果表明:实验钢在930，950，980℃渗碳温度下，渗碳层的硬度梯度曲线和碳质量分数梯度曲线的实测值与预期值吻合较好.此外，随着渗碳温度的升高，碳的扩散系数和奥氏体饱和碳质量分数增加，高温真空渗碳可显著提高渗碳速率，温度每提高10℃约使渗碳效率提高14%~17%.     

低碳Si-Mn系DQ&P钢组织演变模拟研究

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺,研究了不同变形温度和配分时间对组织演变行为的影响.结果表明,QP钢典型组织由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成.其中马氏体呈现板条马氏体、孪晶马氏体等特征.随着配分时间的延长,显微组织呈现回火转变趋势.当变形温度为950℃和880℃时,残余奥氏体体积分数先增加后减少,均在配分150 s时达到最大值,分别为9.1%,10.1%.当变形温度在820℃时,由于先共析铁素体的存在易于获得较多的残余奥氏体,体积分数高达11.9%,并且残余奥氏体中平均碳含量相对较低.     

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.     

退火时间对中锰热轧TRIP钢组织演变的影响

为了研究热轧Fe-6Mn-3Al TRIP钢组织演变和力学性能,对实验钢采用淬火+不同时间退火(ART)的热处理工艺.研究发现,随着退火时间的增加,奥氏体晶粒尺寸增大、稳定性降低,冷却过程中部分奥氏体相变为马氏体;其中退火10 min后,实验钢性能最优,其残余奥氏体体积分数能达到50.3%,抗拉强度765 M Pa,总延伸率达到49.1%;拉断后实验钢中的奥氏体含量减少,马氏体含量增加,其中,退火10 min后的实验钢TRIP效应最为明显,奥氏体体积分数由变形前的50.3%降低到变形后的11%,奥氏体转化率为78%.     

亚稳奥氏体对高强度海洋工程用钢力学性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0~6%)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分数的增加,屈服强度从753MPa降低到506MPa,抗拉强度介于794~843MPa,屈强比从0.9降低到0.6,延伸率从31.3%提高到36.2%.实验钢中残余奥氏体能够提高冲击塑性变形能力并阻碍裂纹扩展,在-80℃冲击功达到236J,然而热稳定性差的残余奥氏体在低温下优先转变成马氏体并降低了低温韧性,冲击功下降到136J.     

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 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.