2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的组织与力学性能

采用透射电镜、X射线衍射及普通金相技术研究了2Cr13Ni4Mn9亚稳奥氏体不锈钢冷变形状态下的显微组织。结果表明,该钢在固溶状态下组织为单相奥氏体,冷变形后组织中出现了诱发的ε马氏体与α′马氏体,同时产生了大量的形变孪晶。电镜观察表明,γ、ε、α′总是伴生出现,三者间存在[10]_γ∥[111]_α′∥[01]_s的取向关系。拉伸试验结果表明,该钢的屈服强度、抗拉强度随形变量的增加较一般金属快。采用铁素体仪对不同形变量下的α′马氏体的定量测量表明,随形变量增加,α′马氏体量增多。这说明该钢冷变形下强度的增加不仅来自奥氏体本身的应变硬化,诱发的α′马氏体也具有重要的作用。     

形变诱发马氏体时效不锈钢的研制及其强化机制的研究

本文利用形变诱发马氏体相变和时效强化手段研制出一种形变诱发马氏体时效不锈钢00Cr12Ni5Mn8Cu2TiRE钢,经1050℃、0.5h固溶处理+80%冷变形+410℃、2.5h时效处理后,其σ_b≥2100MPa,ψ≥35%,δ≥4%;其耐腐蚀性能良好。该钢具有ε和α′二种诱发马氏体,当变形量达75%以上时基体主要为α′马氏体组织。文中分析了该类钢中强度指标与形变量(ε)、主要合金元素含量和α′马氏体体积分数(V_α′)之间的关系,并给出了相应的关系式。     

冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织性能的影响

研究冷变形与退火对Ti50Ni45Cu5(原子数分数,%)合金组织及性能的影响。研究结果表明:冷变形使片状马氏体变细,合金强度增加,使合金的马氏体相变温度和逆马氏体相变温度降低,且冷变形越大,相变温度降低越多;马氏体转变开始温度Ms随着母相B2晶粒尺寸减小而降低,利用热力学推导得出了Ms与母相B2晶粒尺寸关系式。经35%冷变形400℃退火1 h后,合金具有优良的综合性能,其马氏体转变开始温度Ms为45.2℃,马氏体转变终了温度Mf为10.3℃,逆转变开始温度As为49.0℃,逆转变终了温度Af为80.0℃,抗拉强度为1 198.29MPa,伸长率为7.9%。冷变形+400℃/1 h退火Ti50Ni45Cu5合金的马氏体片细小,马氏体孪晶亚结构增多,内耗峰增高。合金在变温过程中发生B2-B19′相变,在应变振幅为2×10-5,振动频率为0.5~4.0 Hz,变温速率为2 K/min时产生内耗峰,内耗峰位置与振动频率无关,峰高随着测量频率的增加而降低,为热诱导相变内耗机制。相变温度降低,内耗峰位降低。     

形变热处理对CuAlNiMnTi组织和性能的影响

借助金相显微镜、DSC、X射线衍射和透射电镜等实验手段,研究了CuAlNiMnTi合金经高温形变热处理后对组织与性能的影响.试验结果表明,随合金变形量的增加晶粒尺寸变小,相变点M_s下降;适当形变热处理可以提高记忆性能,这是形成择优取向排列的马氏体作用的结果.     

冷变形对2Cr19Ni9Mo钢组织与性能的影响

研究了冷变形对２Ｃｒ１９Ｎｉ９Ｍｏ钢组织与性能的影响。结果表明，固溶态的２Ｃｒ１９Ｎｉ９Ｍｏ钢经冷变形后会发生γ→ε→α＇或γ→α＇的应变诱发相变。随形变量的增加，α＇马氏体含量呈指数关系增加，钢的强度、硬度以较大幅度呈线性关系增加。     

304不锈钢拉伸变形过程中的马氏体相变

通过单向拉伸实验,研究了304不锈钢在不同应变量及不同应变速率下的马氏体含量与力学性能之间的关系.结果表明:在室温下,当应变速率为3×10-3s-1时,该材料的屈服强度和抗拉强度分别为220及1 260MPa,延伸率为57%,变形后样品中的马氏体体积分数为55%;当应变速率增加到3×10-1s-1时,虽然该材料的屈服强度增至370MPa,但是抗拉强度下降至1 000MPa,延伸率则下降至42%,变形后样品中的马氏体体积分数下降至21%.上述结果说明,该304不锈钢的塑性变形能力与其中的马氏体体积分数密切相关,应变诱导马氏体相变是该钢种的主要变形机制.     

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1 000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化

在不同温度下对AISI304不锈钢进行不同方式、不同程度冷加工,用铁素体测量仪测定马氏体相变量,研究了冷加工与马氏体相变的关系;将AISI304不锈钢在低温(液氮,-70#℃)条件下进行不同程度拉伸,采用透射电镜观测位错分布,研究了冷加工与位错密度的关系.结果表明:冷加工在一定条件下可以产生形变诱发马氏体,其含量随冷加工变形量的增大而增加;同时,冷加工导致AISI304不锈钢中金属晶粒拉长,其位错密度随冷加工变形量的增加而增大.     

形变对铁铜合金时效析出的影响

对铁铜合金分别进行50%和80%冷变形,利用金相显微镜以及高分辨投射电镜研究形变热处理过程中的微观组织与沉淀析出,分析形变量对时效析出的影响. 结果表明:变形有助于第二相的析出,大的冷变形量时沉淀相粒子形成的速率更快,所占体积分数更大. 优先析出为富铜过渡相,这种富铜过渡相所形成的GP区对合金起强化作用,其后随时效时间延长这种富铜相逐渐转转变成ε-Cu.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

Stress-strain partitioning analysis of constituent phases in dual phase steel based on the modified law of mixture

A more accurate estimation of stress-strain relationships for martensite and ferrite was developed, and the modified law of mixture was used to investigate the stress-strain partitioning of constituent phases in dual phase (DP) steels with two different martensite volume fractions. The results show that there exist great differences in the stress-strain contribution of martensite and ferrite to DP steel. The stress-strain partitioning coefficient is not constant in the whole strain range, but decreases with increasing the true strain of DP steel. The softening effect caused by the dilution of carbon concentration in martensite with the increase of martensite volume fraction has great influence on the strain contribution of martensite. The strain ratio of ferrite to martensite almost linearly increases with increasing the true strain of DP steel when the martensite volume fraction is 22%, because martensite always keeps elastic. But the strain ratio of ferrite to martensite varies indistinctively with the further increase in true strain of DP steel above 0.034 when the martensite volume fraction is 50%, because plastic deformation happens in martensite. The stress ratio ofmartensite to ferrite decreases monotonously with increasing the true strain of DP steel whether the martensite volume fraction is 22% or 50%.     

Abrasive resistance of metastable V–Cr–Mn–Ni spheroidal carbide cast irons using the factorial design method

Full factorial design was used to evaluate the two-body abrasive resistance of 3wt%C–4wt%Mn–1.5wt%Ni spheroidal carbide cast irons with varying vanadium (5.0wt%–10.0wt%) and chromium (up to 9.0wt%) contents. The alloys were quenched at 920℃. The regression equation of wear rate as a function of V and Cr contents was proposed. This regression equation shows that the wear rate decreases with increasing V content because of the growth of spheroidal VC carbide amount. Cr influences the overall response in a complex manner both by reducing the wear rate owing to eutectic carbides (M₇C₃) and by increasing the wear rate though stabilizing austenite to deformation-induced martensite transformation. This transformation is recognized as an important factor in increasing the abrasive response of the alloys. By analyzing the regression equation, the optimal content ranges are found to be 7.5wt%–10.0wt% for V and 2.5wt%–4.5wt% for Cr, which corresponds to the alloys containing 9vol%–15vol% spheroidal VC carbides, 8vol%–16vol% M₇C₃, and a metastable austenite/martensite matrix. The wear resistance is 1.9–2.3 times that of the traditional 12wt% V–13wt% Mn spheroidal carbide cast iron.     

18-18-0.5N高氮奥氏体不锈钢冷轧变形过程中的组织演变和形变强化

利用XRD、TEM、SEM和拉伸实验等分析测试方法研究了18-18-0.5N高氮奥氏体不锈钢在冷轧变形过程中的组织演变和形变强化规律.结果发现:18-18-0.5N高氮奥氏体不锈钢在冷变形过程中并未发生形变诱导相变,微观组织和力学性能在变形量为43.8%附近出现转折.提出了屈服强度随应变变化的预测方程.     

形变过程中TRIP效应的相变热动态研究

采用拉伸与测温试验同时进行的方法,将应力应变曲线与热能曲线相结合,动态研究热轧TRIP钢拉伸过程中的相变热.研究表明:热轧TRIP钢在拉伸过程中材料增加的热能由部分转变的塑性功和马氏体相变热组成,因此,拉伸过程中实际测得的试样热能高于由塑性功转变的热能.利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的TRIP钢的热能进行补充,通过计算与推导,证实了试样在刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加大,剩余的较稳定的残余奥氏体根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已转变为马氏体.结合相变热变化可动态描述热轧TRIP钢形变过程中马氏体相变的情况.     

节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的组织及性能

研究了节镍无磁不锈钢Cr18Ni6Mn3N的热轧及固溶后的力学性能和耐蚀性能,分析了其固溶和时效析出后的组织演变规律、冷变形过程中形变诱发马氏体相变及其磁性能.结果表明:该不锈钢的固溶组织为单相奥氏体,其力学性能和耐蚀性能均高于SUS304不锈钢;800℃保温4 h后,在晶界析出粒状氮化物,随着保温时间延长,逐渐沿晶界凸起片层状析出物并向晶内生长,保温20 h后,凸出的片层状析出物直径达20μm.冷轧压下率18.3%时尚未发现形变诱发马氏体组织,随着变形量增大,马氏体含量增多,磁导率上升,但与相同条件下的SUS304不锈钢相比,冷轧板固溶后相对磁导率可降至1.002,因此可用于低成本无磁不锈钢领域.     

高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究

采用Gleeble-3500试验机对ZGMn13Cr2高锰钢进行0.1s-1应变速率下的室温压缩实验,应变量分别为5%,30%和50%.利用金相显微镜、维氏显微硬度机、XRD和TEM等方法,研究了压缩变形量对ZGMn13Cr2显微组织衍变及加工硬化机制的影响.结果表明:高锰钢压缩变形后晶粒内出现大量变形带,变形带相互交叉、缠结、割截.压缩变形量为5%时,高密度位错相互缠结呈位错胞或者位错墙,压缩变形量为30%时,基体内出现形变孪晶,随着变形量的进一步增大,孪晶的密度和体积分数增大,水韧态高锰钢在压缩变形量为50%的条件下,其显微硬度与初始态相比提高了125%,达到HV560.8.XRD结果显示,压缩变形后基体组织为奥氏体和少量的碳化物,未发现相变诱发马氏体组织.随着变形量的增大,高锰钢加工硬化机理由位错强化机制向形变孪晶强化为主、位错+少量层错强化机制为辅的机制转变.     

高应变率时的转变动力学测试及组织形貌观察

采用自行设计的双径试样，提出了高应变率时的转变这测试方法，并测定了奥氏体不锈钢在低温高应变率时应变衣发马氏体转变的动力学曲线，观察了不同变形阶段的组织形貌。结果表明：当应变量小于9％时，高应变率时的应变诱发马氏体转变量低于低应变率时的；当应变量大于9％时，则相反，观察到高应变率时应力平均与硬化阶段的TEM组织形貌分别对孪晶与断续的马氏体。     

SCM435钢奥氏体连续冷却转变行为

利用热模拟试验机对SCM435钢的奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线进行了测定和分析.结果表明:SCM435钢对冷速极为敏感,在冷却速度为005℃/s时,可以得到铁素体、珠光体及少量贝氏体组织;当冷速增加到1℃/s时,铁素体转变结束,同时开始产生少量马氏体组织.在实际生产中,通过与模拟预测相结合来控制冷却,抑制块状先析铁素体的生成,同时避免马氏体的大量产生,生产出冷镦性能及球化效果较为理想的基体组织.     

Numerical simulation on the microstress and microstrain of low Si-Mn-Nb dual-phase steel

According to the stress-strain curves of single-phase martensite and single-phase ferrite steels, whose compositions are similar to those of martensite and ferrite in low Si-Mn-Nb dual-phase steel, the stress-strain curve of the low Si-Mn-Nb dual-phase steel was simulated using the finite element method (FEM). The simulated result was compared with the measured one and they fit closely with each other, which proves that the FE model is correct. Based on the FE model, the microstress and microstrain of the dual-phase steel were analyzed. Meanwhile, the effective factors such as the volume fraction of martensite and the yield stress ratio between martensite and ferrite phases on the stress-strain curves of the dual-phase steel were simulated, too. The simulated results indicate that for the low Si-Mn-Nb dual-phase steel, the maximum stress occurs in the martensite region, while the maximum strain occurs in the ferrite one. The effect of the volume fraction of martensite (f_M) and the yield stress ratio on the stress-strain curve of the dual-phase steel is small in the elastic part, while it is obvious in the plastic part. In the plastic part of this curve, the strain decreases with the increase of f_M, while it decreases with the decrease of the yield stress ratio.     

预变形量对Fe-19Mn和Fe-19Mn-1.5Si合金阻尼性能的影响

采用倒扭摆法评价了Fe 19Mn合金和Fe 19Mn 1.5Si合金在不同预变形量下的阻尼性能,并通过光学显微镜和X射线衍射仪分析了合金的微观组织形貌和层错几率.结果表明：预变形量小于4%时,由于Fe 19Mn和Fe 19Mn 1.5Si合金的层错数量增加而使其阻尼性能提高;预变形量在4%~10%时,Fe 19Mn合金的层错数量不断增加,但由于马氏体和层错的相互交割严重、层错和马氏体变得短小以及Shockley不全位错的脱钉运动困难,致使其阻尼性能反而下降;而由于Fe 19Mn 1.5Si中Si具有固溶强化和降低层错能的作用,合金本身的马氏体和层错较小,预变形量对其影响不大,即变形不改变Shockley不全位错的脱钉难度,故其阻尼性能继续保持稳定增长.