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%.     

Fe-11Mn-4Al-02C钢的应变硬化行为

采用淬火-回火的新工艺，使冷轧实验钢Fe-11Mn在700~800℃淬火后得到铁素体和奥氏体的双相组织.通过拉伸实验可得实验钢抗拉强度达到920~1150MPa，延伸率达到35%~65%.通过XRD对试样拉伸变形前后的组织进行了分析，表明实验钢在拉伸过程中发生了TRIP效应.通过分析冷轧实验钢拉伸过程中的应变硬化行为，证明了合适的铁素体数量和奥氏体晶粒尺寸使奥氏体发生TRIP效应的时机最佳，从而得到优良的力学性能.     

一种Mn-Al系TRIP钢的临界区奥氏体稳定化研究

利用实验室MMS-200热模拟试验机对Fe-0.2C-7Mn-3Al钢的临界区奥氏体稳定化行为进行研究.通过SEM,EPMA,TEM和XRD等手段观察并分析了实验钢的微观组织演变以及C和Mn元素的配分过程.实验结果表明,不同的临界区退火温度下,实验钢中均存在25%~30%左右的粗大压扁状δ铁素体.随着退火温度的升高,微观组织中残余奥氏体的含量先增加后减小,体积分数为10.2%~32.5%,残余奥氏体与临界区铁素体呈板条状相间分布,板条宽度约200~300 nm.最佳的临界区退火温度为750℃.C,Mn,Al元素的协同作用促进了临界区奥氏体的稳定化,使得实验钢能够在较短的时间内完成有效的配分.     

Fe-30Mn-9Al-1C轻质钢成型性能研究

通过单轴拉伸实验测定了Fe-30Mn-9Al-1C钢的拉伸应变硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)。将这两项数值与另外三种汽车钢的测试值进行对比后发现,Fe-30Mn-9Al-1C钢具备较优异的单轴变形能力。埃里克森杯突测试结果表明,Fe-30Mn-9Al-1C钢在双轴变形条件下抗裂纹萌生能力不足,其原因是沿晶分布的硬质κ-碳化物颗粒容易在变形过程中发生应力集中而开裂。有别于Fe-Mn-C合金系的TWIP钢和TRIP钢,较高的Al含量使得Fe-30Mn-9Al-1C钢层错能达到92.7 mJ/m~2,变形机制以位错滑移为主,基体在塑性变形过程中既不会产生形变孪晶也不会发生相变,而是通过微带诱导塑性机制来增加塑性。     

基于层错能的中锰Q&P钢变形机制研究

首先利用层错能的热力学模型计算了Mn含量分别为5%、7%的中锰QP钢中残余奥氏体的层错能,并分析了热处理过程中碳配分对层错能的影响;然后通过XRD、SEM及TEM分析等研究了中锰QP钢拉伸变形过程中的变形机制;最后将层错能与实测变形机制相结合分析了两者的关系.结果表明:中锰QP钢残余奥氏体的层错能计算必须考虑碳的配分;7Mn-1.5Si-0.2C试样的层错能为4.55 m J/m~2,5Mn-1.5Si-0.2C试样的层错能为17.8 m J/m~2;钢中残余奥氏体含量的对数与变形量成线性关系;中锰QP钢的残余奥氏体在变形过程中主要发生的是TRIP效应,这与通过层错能判别的结果相吻合.     

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.     

Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢动态变形行为及其本构模型

基于准静态和动态拉伸实验，建立Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢在2×10^-3~200s^-1应变速率下变形行为的Johnson-Cook(J-C)本构模型.结果表明，应变速率对弹性变形阶段无影响.在塑性变形初期，实验钢强度随应变速率增加而增加，在塑性变形中后期，实验钢强度随应变速率增加而减少.实验钢应变速率敏感性(SRS)指数m随着应变的增加，由0.013逐渐转变为-0.018.基于实验数据建立J-C本构模型，拟合效果不佳，存在5.1%的相对误差;通过改变应变速率强化系数，提出修正J-C模型，模型具有更好的拟合效果，表现出更小的相对误差，约为1.6%.     

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.     

退火后冷却方式对冷轧中锰钢微观组织和力学性能的影响

采用拉伸试验、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等手段,研究了冷轧中锰钢(0.2C-5Mn)退火后不同冷却方式下的微观组织特点和拉伸性能.实验钢冷轧退火后为铁素体加逆转变奥氏体的双相组织.退火后空冷可以获得稳定性较高的逆转变奥氏体,且其体积分数也明显高于退火后炉冷.退火后空冷实验钢中的逆转变奥氏体在变形过程中产生持续的TRIP效应,提高强度的同时获得了较高的塑性,强塑积可达到26.5 GPa·%。     

临界区退火处理对0．15C-1．5Mn-1．5Al冷轧TRIP钢相变和力学性能的影响

利用热膨胀仪、热处理实验、拉伸实验和X衍射实验研究了不同临界退火温度对0.15C-1.5Mn-1.5Al TRIP钢相变、残余奥氏体特征和力学性能的影响.结果表明:不同临界退火温度下的热膨胀曲线具有相同的变化过程,两相区奥氏体含量随临界退火温度的升高而上升,而其碳含量则下降;临界退火温度影响试样的残余奥氏体特征和力学性能,820℃退火处理时残余奥氏体的体积分数为14%,碳的质量分数为1.36%;力学性能也是820℃退火时最佳,强塑积可达25400 MPa.%,且变形过程中具有高的瞬时加工硬化指数(n值).     

Variation in retained austenite content and mechanical properties of 0.2C–7Mn steel after intercritical annealing

The effects of annealing time and temperature on the retained austenite content and mechanical properties of 0.2C–7Mn steel were studied. The retained austenite content of 0.2C–7Mn steel was compared with that of 0.2C–5Mn steel. It is found that 0.2C–7Mn steel exhibits a similar variation trend of retained austenite content as 0.2C–5Mn steel. However, in detail, these trends are different. 0.2C–7Mn steel contains approximately 7.5vol% retained austenite after austenitization and quenching. The stability of the reversed austenite in 0.2C–7Mn steel is lower than that in 0.2C–5Mn steel; in contrast, the equilibrium reversed austenite fraction of 0.2C–7Mn steel is substantially greater than that of 0.2C–5Mn steel. Therefore, the retained austenite content in 0.2C–7Mn steel reaches 53.1vol%. The tensile results show that long annealing time and high annealing temperature may not favor the enhancement of mechanical properties of 0.2C–7Mn steel. The effect of retained austenite on the tensile strength of the steel depends on the content of retained austenite; in contrast, the 0.2% yield strength linearly decreases with increasing retained austenite content.     

等温温度和时间对超级贝氏体钢Fe-0.40C-2.2Mn-1.5Si相变和组织性能的影响

以超级贝氏体钢Fe-0.40C-2.2Mn-1.5Si为对象,通过热模拟试验、扫描电镜、X射线衍射分析和拉伸试验等方法,研究等温转变温度和保温时间对试验钢的贝氏体相变、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着等温转变温度的降低,钢的显微组织中贝氏体形貌从颗粒状贝氏体转变为板条状贝氏体,其强度逐渐提高,但伸长率和强塑积先增大后减小;随着保温时间的增加,钢的抗拉强度逐渐降低,而伸长率和强塑积逐渐增大,因此可通过适当延长相变时间来改善钢的综合力学性能;在350℃下保温90min时,试验钢显微组织中残余奥氏体体积分数最大,且具有最大强塑积。     

保温时间和冷却方式对 Fe--28 Mn--2.8 Si--2.2 Al--TWIP钢组织和力学性能的影响

通过光学显微镜和电子背散射衍射技术研究了1000益退火温度下保温时间和冷却方式对Fe-28Mn-2.8Si-2.2Al-TWIP钢组织和性能的影响.结果表明：当保温时间为5、10和20 min时,随着保温时间的延长,奥氏体晶粒迅速长大,同时退火孪晶在晶粒内部变长、增厚,抗拉强度和屈服强度同时下降,但是延伸率变化不大.对比水冷和空冷两种冷却方式,水冷更有利于TWIP钢获得良好的力学性能,同时冷却速度对晶粒和取向有一定的影响.     

Fe–0.3C–9Mn–2Al中锰钢的热塑性行为

The hot ductility of a Fe–0.3C–9Mn–2Al medium Mn steel was investigated using a Gleeble3800 thermo-mechanical simulator. Hot tensile tests were conducted at different temperatures (600–1300°C) under a constant strain rate of 4 × 10?3 s?1. The fracture behavior and mechanism of hot ductility evolution were discussed. Results showed that the hot ductility decreased as the temperature was decreased from 1000°C. The reduction of area (RA) decreased rapidly in the specimens tested below 700°C, whereas that in the specimen tested at 650°C was lower than 65%. Mixed brittle–ductile fracture feature is reflected by the coexistence of cleavage step, intergranular facet, and dimple at the surface. The fracture belonged to ductile failure in the specimens tested between 720–1000°C. Large and deep dimples could delay crack propagation. The change in average width of the dimples was in positive proportion with the change in RA. The wide austenite–ferrite intercritical temperature range was crucial for the hot ductility of medium Mn steel. The formation of ferrite film on austenite grain boundaries led to strain concentration. Yield point elongation occurred at the austenite–ferrite intercritical temperature range during the hot tensile test.     

铁基非晶复合材料的磁学性能研究

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼和负压铜模吸铸法,制备了Fe-15Mn-5Si-xCr-0.2C(wt.%)非晶复合材料,由XRD表征试样的物相组成,采用VSM结合M-H曲线和B-H曲线分析Cr元素含量变化对非晶复合材料磁学性能的影响.结果表明:Fe-15Mn-5Si-xCr-0.2C(x=1、2、4、6、8、10、12、13、14)试样由α-Fe相、γ-Fe相和非晶相三部分组成.Cr元素含量的增加使得合金混合焓减小而混合熵增加,Fe-15Mn-5Si-14Cr-0.2C试样中非晶相和α-Fe相的协同作用,使得试样的软磁性能最优,其矫顽力和饱和磁感应强度分别达到为16.12 A/m、5.1 T.