奥氏体-贝氏体复相组织在模具钢中的应用研究

用正交试验设计法选择出热处理工艺参数,考察了不同等温淬火温度和时间对60Si2MnA钢组织和性能的影响,并通过生产性试验考核,成功地将奥氏体-贝氏体复相组织应用到60Si2MnA钢制模具中,使用寿命提高了5倍,达到基体钢LD的水平。     

奥氏体化温度对钢中马氏体组织形态的影响

用光学显微术研究了奥氏体化温度对３０、４０、６０、Ｔ８、Ｔ１２钢马氏体组织形态的影响。结果表明，奥氏体化温度越高，获得板条马氏体的量越多，奥氏体化温度超过某个临界值时，中高碳钢均可获得全部板条马氏体组织。钢的含碳量越高，获得全部板条马氏体的临界奥氏体温度越高。在该温度以下淬火时，３０、４０、６０钢先形成板条马氏体，后形成片状马氏体；Ｔ８、Ｔ１２钢先形成片状马氏体，后形成板条马氏体     

奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响

本文研究了奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响。试验结果表明,1000℃以下加热,在晶界和相界存在未溶的(Cr、Fe)_(23)C_6型碳化物,1050℃加热淬火,残留的碳化物已全部固溶,得到以板条马氏体为主的组织。用透射电镜观察发现奥氏体化温度对显微组织中孪晶数量和形态有很大影响,结合力学能分析可知,钢中存在的孪晶对韧性有一定影响。     

奥氏体化温度对Fe-17Mn-0.05C钢组织和拉伸性能的影响

对一种热轧态高锰减振结构钢进行不同温度的热处理,研究了奥氏体化温度对其组织和拉伸性能的影响.结果表明:在600℃条件下,逆转变得到的全奥氏体组织只发生回复过程,冷却时ε马氏体含量比热轧态高,此时的拉伸强度和加工硬化率也较大.当奥氏体化温度为800℃或更高时,奥氏体发生完全静态再结晶.原始奥氏体晶粒尺寸和ε马氏体含量随着温度的升高而增加,但钢的力学性能随之变差.在1 200℃下奥氏体化处理后,组织中ε马氏体板条十分细碎;在拉伸时由于奥氏体晶粒尺寸太大,实验钢发生了沿晶断裂.     

Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在连续加热过程中两相区的奥氏体生长行为

通过光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪研究Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在加热过程中的组织转变行为.结果表明,Fe-13Cr-5Ni钢在10℃·s-1的加热速率下,加热至奥氏体单相区,冷却至室温后具有明显的“组织遗传”现象.奥氏体以“针状”形式在马氏体板条界处形核并沿着马氏体板条界长大,与母相间保持Kurdjumov-Sachs(K-S)位向关系.加热至两相区不同温度然后淬火至室温,奥氏体的量随两相区保温温度的升高先增加再减少,650℃时对应室温下残余奥氏体的极大值,并且这一变化趋势与试样显微硬度测试结果所得结论一致.     

低Al含量Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢的微观组织与力学性能研究

从工业化应用角度出发,本文设计了两种不同Al含量(分别为1%和2%)的Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢,研究了奥氏体化温度对钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加一定量Al元素后,钢密度相较于普通碳素钢有所降低。Al含量为1.0%时,钢经淬火-回火处理后组织为回火马氏体板条,当奥氏体化温度为1 050℃时,钢的综合力学性能最佳,其性能较锻态钢有显著提升。而当Al含量为2.0%时,不同奥氏体化温度热处理后钢组织为回火马氏体板条+铁素体,力学性能较锻压态无明显改善,表明2.0%Al钢不宜进行淬火-回火热处理。     

Cr12MoV钢组织与性能的研究

Cr_(12)MoV钢具有很好的淬透性,淬火后在300～400℃回火仍有较高的强度、耐磨性和韧性相配合,且其体积变形很小。为此广泛应用于制造形状复杂的模具和量具。但由于钢中存在合金元素较多,加热时,不同淬火温度,奥氏体晶粒度不同,碳化物溶入基体也不同,淬火后得到的马氏体针大小和残留奥氏体量也不同,从而显著影响钢的机械性能和工模具的磨损及寿命。不同的工模具对性能要求各异,为此许多资料对Cr_(12)MoV钢推荐的淬火温度范围较宽:950～1000℃、950～1130℃、980～1020、1020～1040℃。随淬火     

获得复合组织(马氏体加下贝氏体)的热处理工艺

研究了34SiMn2B钢和60Si2Cr钢获得复合组织(马氏体+少量下贝氏体)的热处理工艺,结果表明,125的60Si2Cr钢球锻后水淬至120～130℃,然后加热至300℃恒温3 h,获得了马氏体加少量下贝氏体的复合组织;而150的34SiMn2B钢球锻后水淬至200℃,然后加热至300℃,恒温3 h,未获得下贝氏体组织.后者是水淬时产生了大量的马氏体而使未转变的奥氏体发生机械稳定化的结果.     

奥氏体化工艺对V150油套管强韧性的影响

采用力学性能测试、金相组织观察、透射电镜以及扫描电镜观察,研究奥氏体化工艺对超深井用V150油套管强韧性的影响。研究结果表明:较高的奥氏体化温度可提高合金元素在奥氏体中的溶解度,但过高的奥氏体化温度会使奥氏体晶粒粗大,导致塑性、韧性下降,890℃为实验钢较优的常规奥氏体化温度;奥氏体化30 min后,实验钢成分和组织分布趋于均匀,油套管的强韧性指标匹配达到最好,保温时间超过45 min后,晶粒开始长大,导致冲击性能有所下降;亚温淬火形成铁素体和贝氏体、马氏体、残余奥氏体的混合组织,可得到超高强度钢希望获得的B/M复相组织,B/M组织中贝氏体能够分割马氏体基体,阻止裂纹扩展,残余奥氏体膜分割马氏体板条,使实验钢在保持足够强度的同时得到很高的韧性;实验钢在800℃亚温淬火后于640℃回火,强度和韧度均到达了V150油套管的目标要求,能够满足条件苛刻的超深井作业需求。     

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.     

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.     

获得复合组织（马氏体加下贝氏体）的热处理工艺

研究了34SiMn2B钢和60Si2Cr钢获得复合组织（马氏体＋少量下贝氏体）的热处理工艺。结果表明，φ125的60Si2Cr钢球锻后水淬至120－130℃,然后加 热至300℃恒温1h，获得了马氏体加少量下贝氏体的复合组织;而φ150的34SiMn2B钢球锻后水淬至200℃，然后加热至300℃， 怛温3h，未获得下贝氏体组织。后者是水淬时产生了大量的马氏体而使未转变的奥氏体发生机械稳定化的结果。     

低碳马氏体型超高强度钢的组织结构和疲劳断裂行为

本文在低碳马氏体型超高强度钢强韧性规律研究的基础上,系统地研究了疲劳断裂规律。试验结果表明,典型钢种25Si2Mn2CrNiMoV通过950℃加热油淬350℃回火,其疲劳强度(σ_(-1),σ_(-1N)等)和裂纹扩展抗力(dα/dN,ΔK_(th)等)可以实现最优化。通过对疲劳裂纹的原位透射电子显微分析,发现了疲劳裂纹尖端塑性区内板条马氏体晶体交界处的残余奥氏体薄膜发生应变诱发马氏体相变,观察到疲劳裂纹扩展过程中组织结构的变化情况,从而讨论了显微组织结构与疲劳断裂行为的对应关系。     

D2冷作模具钢的超低温处理

将D2冷作模具钢淬火后,再于-196℃的液氮中进行超低温处理,可消除残留奥氏体,而得到全部马氏体,并使组织进一步细化。D2 钢经超低温处理后其洛氏硬度(HRC)提高 4个单位,回火后的 a_K 值提高近 1倍,耐磨性也有所提高。用 D2钢制成的模具经超低温处理后,其使用寿命是普通处理的2.3倍。     

50CrVA钢奥氏体晶粒粗化行为的研究

本文研究了50CrVA钢在不同加热温度和不同保温时间下的奥氏体晶粒长大规律。试验结果表明，50CrVA钢在950℃之前奥氏体化晶粒长大速率缓慢；超过950℃以后晶粒长大速率明显加快。利用Arrhehius公式求得了该钢的奥氏体晶粒临界粗化温度（Tc）约为950℃．最后，对此钢的热处理工艺提出了建议。     

高韧性低碳马氏体型超高强度钢的设计及典型钢种的组织结构与性能

本文从强韧化低碳马氏体和控制马氏体形态和亚结构出发,研究了以Fe-Si-Mn-Mo-V为基,适当添加Cr和Ni的低碳马氏体型超高强度钢的组织与性能.分析了新钢种在透射电镜下的组织结构特征,对马氏体、板条相界残余奥氏体和碳化物的衍射斑点,进行了标定.研究表明:淬火态下,新钢种的显微组织由四种相(位错马氏体、板条相界残余奥氏体薄膜、ε-碳化物和未溶碳化物)所组成.文中讨论了各组成相对强度和韧性的影响.当950℃淬火300-350℃回火时,新钢种获得了最佳的强韧配合,其抗拉强度大于等于1765.2Mpa(180kg/mm~2),屈服强度大于等于1422Mpa(145ka/mm~2)和断裂韧性(K_1C)值大于等于127.7MN/m~(3/2)(410kg/mm~(3/2)).这表明通过强化韧性较高的低碳马氏体代替韧化中碳马氏体来发展超高强度钢,具有很大的优越性.     

低碳高强度钢的组织结构与回火马氏体脆化

低碳高强度钢25Si2Mn2CrNiMoV在450℃回火状态下产生回火马氏体脆性.本文重点研究了这种钢回火马氏体脆化与钢的组织结构间的关系,提出了碳化物——残余奥氏体——杂质元素交互作用引起回火马氏体脆化的简单模型.     

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.     

耐冲击工具钢5Cr8MoVSi热处理过程中组织结构的变化

对5Cr8MoVSi钢热处理工艺研究表明，经840℃退火，碳化物类型以M23C6为主，并有少量的MC和M7C3.淬火组织中剩余碳化物以MC和M7C3为主，M23C6型碳化物在淬火加热时大部分溶解．该钢随淬火加热温度升高，淬火马氏体由板条状和针状马氏体混合组织过渡到以板条状马氏体为主．在沉淀硬化的回火温度(485℃)下，淬火针状马氏体仍显示出原马氏体针；而淬火板条状马氏体的板条状方向性几乎被完全切断，显微组织呈均匀化．该钢在1000～1050℃淬火时，残余奥氏体量为10．7％～12．3％，经485℃一次回火时，残余奥氏体量减少不大，因此，应进行二次或三次回火．淬回火HRC硬度最高为58～60．     

轴承钢马氏体等温处理的研究

本文研究了 GCr15轴承铜在马氏体相变开始温度(Ms)以下不同温度进行等温时,淬火钢的相变过程、显微组织和力学性能。GCr15轴承铜在 Ms 温度以下不同温度与不同时间等温淬火后淬火铜的组成相是:变温马氏体、贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。未观察到等温马氏体组织。未溶碳化物的量不变,变温马氏体的体积比随着等温温度的降低而增大,贝氏体和残留奥氏体的体积比则随等温温度的降低或等温时间的缩短而减少。等温后冷却时形成的变温马氏体的板条尺寸减小并细化了马氏体的领域。力学性能的测定结果表明:与普通淬火钢相比,经220℃马氏体等温淬火钢的强度提高一倍,冲击值提高近五倍,达到强韧性的最佳配合。此外,220℃马氏体等温淬火钢的接触疲劳寿命亦比普通淬火、回火钢有提高。对于力学性能的改善,从显微组织因素作出了解释。