ZrC粒子对低碳钢晶粒细化及力学性能的影响

在低碳低合金钢熔炼过程中加入平均粒径为0.5 μm,体积分数为0.8%的ZrC粒子,研究了不同轧制变形量条件下的晶粒细化行为及力学性能.轧制变形过程中在ZrC粒子周围形成高位错密度和高晶格畸变区,成为形变核心和再结晶核心,促进了高温奥氏体非自发再结晶细化奥氏体晶粒;由于奥氏体晶粒尺寸细化,奥氏体晶界面积增大,随后进行的铁素体相变的铁素体形核位置增多,从而大大细化了铁素体晶粒尺寸;轧制变形量与ZrC粒子体积分数存在一定的最佳配合才能对晶粒细化有作用.本实验中轧制变形量为62%,ZrC粒子体积分数0.8%以及轧后水冷条件下,铁素体晶粒尺寸细化到9.8 μm,屈服强度和抗拉强度明显提高,分别达到386.4 MPa和522.1 MPa;同时冲击吸收功(AKV=118.5 J)不降低且延伸率(δ5=34.5%)有所提高,说明添加ZrC粒子可促进晶粒细化.     

热轧Nb微合金化TRIP钢高温区变形过程中Nb的析出行为

通过Gleeble热模拟实验研究了含0.038% Nb (质量分数)的热轧TRIP钢在高温奥氏体区的热加工工艺,借助光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了组织演变和Nb的析出行为,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析了Nb的固溶/析出程度.在1250℃奥氏体化5 min后添加Nb有70%固溶于奥氏体.在1000℃以上的奥氏体再结晶区变形过程中Nb的析出量仅占总固溶量的3%,不能有效抑制静态再结晶,奥氏体晶粒得到明显细化.在900℃的奥氏体未再结晶区变形前析出Nb量已达到总固溶量的9%,再结晶被抑制而获得拉长状奥氏体.奥氏体未再结晶区变形可促进铁素体转变并细化铁素体晶粒.再结晶奥氏体或形变奥氏体状态下冷却至650℃时分别有占总添加量的48%和40%的Nb仍以固溶态存在.     

热加工对管线钢针状铁素体组织形成的影响

以X70管线钢为实验材料,研究不同变形量和冷却速率对管线钢显微组织的影响.结果表明,在奥氏体未再结晶区进行适量的变形,从而形成位错、形变带和胞状组织等缺陷,可以增加铁素体在奥氏体晶内的形核位置和形核率,增大相变驱动力,有利于在随后的冷却过程中得到晶粒细小的针状铁素体组织;其中变形量ε2=0.4、冷却速率为30～60 ℃/s(油冷)下冷却的试样,能够得到最佳的针状铁素体组织,可以满足工程上要求组织中针状铁素体占80%以上的要求.     

复合锻造工艺对非调质钢组织演变及耐磨性能的影响

试验研究了热锻与温锻相结合的复合锻造工艺对38MnVS非调质钢组织性能及摩擦学行为的影响.结果表明,复合锻造工艺为1 150～1 200℃热锻(25%变形量)+550℃温锻(15%变形量)时,锻后空冷获得铁素体-珠光体组织,珠光体团被弥散分布的铁素体分割细化;温锻过程使得珠光体团位错增殖,进一步提升非调质钢强度,测得试样抗拉强度、屈服强度、断面收缩率和冲击吸收功(A_(KV),25℃)分别为969.6 MPa、750.2 MPa、36.8%、10.7 J;摩擦磨损测试结果表明,干摩擦条件下试样磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,其平均摩擦系数稳定在0.45,质量磨损率4.610~(-8) g/(N·m)仅为传统锻造工艺制得试样的62.1%.     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

40CrNiMo钢的热变形组织变化

利用G leeble 1500热/力学模拟实验机,对40CrN iMo钢进行双道次热模拟单向压缩试验。变形温度分别为710℃、760℃、950℃,变形速率为0.5~30 s-1,变形量为0.05~0.4,道次间停留时间为1~100 s。分析了钢热变形组织特征,结果表明钢在950℃温度变形过程中发生奥氏体动态再结晶,在760℃温度变形过程中,应变奥氏体诱发铁素体析出,而在710℃温度变形过程中,应变奥氏体加速了铁素体析出。     

409L铁素体不锈钢的热变形行为

采用热/力模拟实验研究409L铁素体不锈钢在950、1 000、1 050、1 100、1 150℃、应变速率为0.01、0.1、1.0 s-1,压下量为50%时的热变形行为,讨论热变形参数对流变应力的影响.结果表明,409L铁素体不锈钢的表观应力指数为4.06,热变形表观激活能为212 kJ/mol;409L铁素体不锈钢的热变形方程.ε=3.017.109[sinh(α.pσ)]4.06exp(-212 000/RT).其软化机制与Zener-Hollomon(Z)参数有关,随着Z值从6.11×105增加到1.15×109,热变形峰值应力相应从11.71 MPa增加到66.94 MPa.     

低碳钢控制轧制中的组织与性能

本文研究了奥氏体化温度(轧前的原始奥氏体晶粒大小)、轧制温度、压下率及轧后快冷前的停留时间对热变形奥氏体的再结晶及再结晶奥氏体晶粒大小的影响,确定了轧前奥氏体晶粒尺寸、轧制温度及轧后快冷前的停留时间与奥氏体再结晶临界变形量之间的关系,以及原始奥氏体晶粒大小、轧制温度及压下率与再结晶后奥氏体晶大小之间的关系。也研究了在950°、900°及850℃轧制时的压下率与转变后的铁素体形态之间的关系,再结晶奥氏体晶粒大小与转变后的等轴铁素体晶粒大小的关系。在以上研究的基础上,研究了4C船板在多道轧制后的低温冲击韧性、屈服强度等与控制轧制工艺所决定的轧后铁素体品粒大小之间的定量关系。根据以上研究的结果,初步得出有关低碳钢(4C)控制轧制的两点结论。     

变形量及N含量对油井管用中碳V-Ti-N微合金钢显微组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机,研究了某油井管生产工艺中张力减径过程变形量以及C和N含量对中碳V-Ti-N微合金非调质钢室温组织的影响.结果表明:HCLN钢在800℃变形量为20%、40%和60%时,对应的室温组织中铁素体的体积分数依次为17.2%、19.7%和29.9%.N质量分数为2.3×10-4时,800℃变形60%后控冷钢中铁素体的体积分数为含低N(1.1×10-4)钢的1.7倍左右,使含C0.34%的钢中铁素体含量接近于含C0.26%的钢,并使铁素体平均晶粒尺寸降低到3μm左右.变形量和钢中N含量二者增大均有利于增加钢中铁素体的数量,且二者综合运用的效果更有效.通过分析可知,800℃变形量的增大,可以提高未再结晶奥氏体晶粒内的缺陷密度,有利于过冷奥氏体连续冷却转变时为晶内铁素体形核提供更多的形核位置.N含量的增大,能够促进第二相析出物的析出,诱导晶内铁素体的析出,提高铁素体含量,并细化其晶粒尺寸.     

22MnB5钢热变形诱发相变及其对组织性能的影响

利用Gleeble 3500热力试验机对22MnB5钢板在温度900~600℃、应变速率0.01~0.40s-1条件下进行热拉伸,研究变形过程中的应力应变行为,并结合光镜、扫描电镜、X射线衍射仪和硬度测试仪分析试样的微观组织,探究热变形对相变的影响.结果表明:当温度为800℃,应变速率达到0.10s-1后,变形将诱发铁素体相变;在700℃下热变形促进铁素体相变;在600℃下热变形将诱发贝氏体相变.在800~600℃热变形过程中,由于形变应变诱发或促进了奥氏体转变,22MnB5钢的变形抗力降低、延性提高,从而改善了成型性能;相应冲压件的强度在900~1 000 MPa.     

Mechanism of hot-rolling crack formation in lean duplex stainless steel 2101

The thermoplasticity of duplex stainless steel 2205 (DSS2205) is better than that of lean duplex steel 2101 (LDX2101), which undergoes severe cracking during hot rolling. The microstructure, microhardness, phase ratio, and recrystallization dependence of the deformation compatibility of LDX2101 and DSS2205 were investigated using optical microscopy (OM), electron backscatter diffraction (EBSD), Thermo-Calc software, and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the phase-ratio transformations of LDX2101 and DSS2205 were almost equal under the condition of increasing solution temperature. Thus, the phase transformation was not the main cause for the hot plasticity difference of these two steels. The grain size of LDX2101 was substantially greater than that of DSS2205, and the microhardness difference of LDX2101 was larger than that of DSS2205. This difference hinders the transfer of strain from ferrite to austenite. In the rolling process, the ferrite grains of LDX2101 underwent continuous softening and were substantially refined. However, although little recrystallization occurred at the boundaries of austenite, serious deformation accumulated in the interior of austenite, leading to a substantial increase in hardness. The main cause of crack formation is the microhardness difference between ferrite and austenite.     

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%.     

Nb-Ti微合金化热轧多相钢的组织和性能

通过两阶段控轧和随后的三段冷却,获得了14mm厚的Nb-Ti微合金化热轧多相钢板.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和力学性能测试等手段对其组织和性能进行了研究.结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、贝氏体和少量马氏体组成;其平均屈服强度为518MPa,抗拉强度为616MPa,延伸率高达41%;组织中大量的铁素体大角度晶界、近似等轴状铁素体晶粒和较小尺寸贝氏体束的存在,大大提高了试验钢的塑性;铁素体和贝氏体组织的细化,细小的(Nb,Ti)C粒子以及铁素体晶粒和贝氏体板条内的位错提高了试验钢的强度.     

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.     

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

Microstructures and mechanical properties of C-Mn-Cr-Nb and C-Mn-Si-Nb ultra-high strength dual-phase steels

The microstructures and mechanical properties of C-Mn-Cr-Nb and C-Mn-Si-Nb ultra-high strength dual-phase steels were studied by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and tensile test. The results show that Si can promote the transformation of austenite (γ) to ferrite (α), enlarge the (α+γ) region, and increase the aging stability of martensite by inhibiting carbide precipitation. Adding Cr leads to the formation of retained austenite and martensite/austenite (M/A) constituents, as well as the decomposition of martensite during the overaging stage. Both of the steels show higher initial strain-hardening rates and two-stage strain-hardening characteristics. The C-Mn-Si-Nb steel shows the higher strain-hardening rate than the C-Mn-Cr-Nb steel in the first stage; however, there is no significant difference in the second stage. Although the tensile strength and elongation of the two steels both exceed 1000 MPa and 15%, respectively, the comprehensive mechanical properties of the C-Mn-Si-Nb steel are superior.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

超快冷速对钒钛微合金化超高强冷轧板组织性能的影响

超高强冷轧板生产中连续退火工艺十分重要,其快冷阶段的冷却速度对产品性能有较大的影响。本文是在实验室条件下对钒钛微合金化超高强冷轧板连退冷却工艺中快冷阶段冷却速度对产品性能影响的研究,实现抗拉强度达到1 000 MPa。实验中将快冷速度设置为20,50,200,500和1 000℃/s,利用光学显微镜、SEM、TEM组织观察和力学性能测试等方法,研究发现:随着快冷速度增加,铁素体和马氏体晶粒细化,马氏体比例增加且趋于板条状;抗拉强度、屈服强度、屈强比均增加,而延伸率和强塑积不断降低。