1300MPa级C-Si-Mn系冷轧超高强钢的组织及性能

设计了一种C-Si-Mn系(0.14C-1.4Si-2.72Mn)实验钢.采用热膨胀仪测定并研究了实验钢的CCT曲线和相变规律;通过OM、SEM、TEM、EBSD分析了经热轧、退火后钢板的微观组织、相分布等;用XRD测定了实验钢中的残余奥氏体含量.结果表明:0.14C-1.4Si-2.72 Mn实验钢具有较好的淬透性,临界冷速为10.00℃/s;退火后微观组织主要由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成,其中部分马氏体发生回火,残余奥氏体主要以薄膜状分布在马氏体板条间,部分分布在铁素体晶粒内部,含量为4%~6%;退火后钢板的抗拉强度可达1333MPa,总伸长率为13%,强度和塑性匹配较好.     

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).     

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.     

马氏体基TRIP钢的组织与力学性能

在基本C-Si-Mn系TRIP钢的基础上,通过调整工艺参数获得具有马氏体基的TRIP钢,通过扫描电镜分析、透射电镜分析、电子背散射衍射分析、X射线衍射分析、单向拉伸实验等对经不同工艺处理的实验用钢的显微组织和力学性能进行了对比分析.结果表明:两相区退火温度升高,铁素体比例减少,贝氏体比例增加,残余奥氏体整体先增加后减少;在较低温度下退火时,条状铁素体合并成为块状铁素体;在较高温度下退火时,条状奥氏体合并成为块状奥氏体,随后在冷却过程中转变为马氏体或残余奥氏体;实验钢在780℃退火时,获得最佳综合力学性能,此时抗拉强度达1053MPa,延伸率达23%,强塑积达24GPa×%.一定量的细小弥散的板条残余奥氏体是实验钢获得高强塑积的主要原因.     

临界间退火对低合金TRIP钢奥氏体等温转变动力学的影响

用膨胀法及金相法研究了20Mn2SiMoV钢经780℃界间退火后奥氏体在600-650℃以及320-450℃温度区间的等温转变动力学。结果表明，经780℃不完全奥氏体化，过冷奥氏体的稳定性增强，奥氏体分解的高温转变和中温转变孕育期与完成时间都延长，而且高温转变区和中温转变区明显分开，贝氏体区奥氏体转变具有不完全性。临界间退火后过冷奥氏体的高温转变产物为铁素体与珠光体，中温转变产物为铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体的混合组织。     

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.     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe3C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

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.     

两相区退火温度对高铝低硅TRIP 钢组织性能的影响

对高铝低硅TRIP钢进行两相区退火,通过分析退火后实验钢的微观结构和力学性能,建立了加工硬化指数与相组成的关系,探讨了残余奥氏体稳定性对力学性能的影响.结果表明,随着两相区退火温度的升高,实验钢中贝氏体含量逐渐降低,残余奥氏体含量先增大后降低,并在930℃退火时达到最大.随着两相区退火温度的升高,实验钢的抗拉强度逐渐降低,延伸率先增大后降低,930℃退火时抗拉强度为665MPa,延伸率达到最大,为30%,强塑积约为20GPa·%.EBSD统计和拉伸试验的结果表明,两相区退火温度为930℃时,残余奥氏体稳定性适中,从而在拉伸过程中不断地提供加工硬化,推迟颈缩的发生,大幅度提高塑性.     

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.     

淬火回火低碳合金钢亚温退火过程中奥氏体的形成

本文研究了原始组织分别为“回火马氏体”和“回火冷轧马氏体”的10Mn CrNi Mo V钢亚温退火过程中奥氏体的形成。研究结果表明:奥氏体形成是形核和长大的过程。奥氏体优先在位于铁素体晶界和铁素体板条界上的碳化物处形核。奥氏体长大,在较低的亚温退火温度下,由晶界扩散控制,而在较高的亚温退火温度下,则由体积扩散所控制。亚温退火过程中发生锰的再分配,在奥氏体/铁素体界面上锰浓度有极大值,而在邻近的铁素体中的锰浓度有极小值,它减慢奥氏体的长大速度并控制显微组织的均匀化。奥氏体形态对原始组织很敏感,当原始组织为“回火马氏体”时,奥氏体为纤维状和半网状的混合形态;当原始组织为“回火冷轧马氏体”时,奥氏体为等轴状。     

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.     

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.     

低碳中锰热轧TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了第三代高强度高塑性TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.热轧后形成的原始马氏体与临界退火时形成的残余奥氏体使TRIP钢具有良好的强度和塑性.结果表明:实验用钢可获得1000MPa以上的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积30 GPa.%;退火温度和保温时间对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢临界退火温度为630℃,保温时间18 h时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能.     

无硅TRIP钢力学性能的研究

无硅TRIP钢采用临界区加热等温淬火热处理,获得铁素体,贝氏体及大量稳定残余奥氏体的三相组织·通过对其显微组织观察,断口形貌分析,与高硅TRIP钢力学性能的相互比较,探讨了无硅TRIP钢相变诱发塑性的行为·结果表明:无硅TRIP钢在拉伸变形过程中,应变诱导相变,相变诱发塑性;其拉伸断口形貌呈韧性断口特征;经790℃加热在400℃等温5min时,抗拉强度达到754MPa,延伸率达到36%,综合性能(强塑积)达到27144MPa%的最高值·     

Research and development of 780 MPa cold rolling TRIP-aided steel

As an industry-university cooperative project, an experimental research was conducted to develop a new cold-rolled transformation-induced plasticity (TRIP) steel with a tensile strength of 780 MPa and an elongation of 25% under the conditions that some processing parameters were preestablished according to the actual conditions of factory production lines. The optimal heat treatment conditions for obtaining excellent strength-ductility balance, specifically in intercritical annealing temperature and isothermal treatment temperature, were investigated by means of thermal simulation tests. Ultimately the desirable mechanical properties were attained successfully, and the microstructure and retained austenite stability were studied by optical microscopy (OM) and electron back-scattered diffraction (EBSD). It has been discovered that the sizes of retained austenite grains are generally proportional to the sizes of carbon-clear space (ferrite and bainite) around them, and there is marked selectivity in their transition sequences under stress-strain.