热轧钢材显微组织-力学性能预报和控制技术

概述了热轧产品显微组织演变的计算机模型以及显微组织与力学性能之间的关系 .简要阐述了组织 性能预报和控制技术的发展历程和发展趋势 ,讨论了组织 性能预报和控制技术在生产上的应用     

锰对热轧态双相钢显微组织和力学性能的影响

用薄晶体透射电镜研究锰对热轧空冷后低碳Si—Mn双相钢的组织和力学性能的影响。实验结果表明:钢中锰含量为1.79％时,显微组织中出现珠光体。拉伸工程应力—应变曲线有明显物理屈服延伸。钢中锰含量越少、珠光体量越多时,应力—应变曲线上屈服平台越长。锰含量大于2.09％时,轧态组织中不再出现非马氏体型转变产物珠光体。轧态组织中的马氏体岛区,由几个微区组成。这些微区分别为内孪晶马氏体区和位错板条马氏体区。     

C-Si-Mn系热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系

通过对热轧试样的组织性能测试,研究了热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系.研究发现,铁素体和马氏体强度是影响力学性能的主要因素.建立了C-Si-Mn系热轧双相钢力学性能的数学模型,可以作为热轧双相钢基本力学性能参数预测的理论依据.     

Mg-Zn-Al系变形镁合金的显微组织和力学性能

制备了成分基于Mg-(3-5)Zn-(1-3)Al的5种ZA系镁合金,并研究了合金在铸态和热挤压态的显微组织和力学性能.在ZA系列的铸态镁合金中,将zn含量(质量分数)固定在3%,提高Al含量,则第2相由致密的共晶相ε(Mg51Zn20)变成呈典型的离异共晶形貌的T(Mg32(Al,Zn)49)相.在ZA31基础上增加Zn含量没有引起合金显微组织中组成相发生变化,但中间相ε的体积分数增加.在280 ℃温度下的热挤压过程中,合金发生了动态再结晶,组织显著细化,且铸态组织中出现的中间相大部分溶入α-Mg基体.ZA系合金铸锭热挤压后,合金的强度和塑性均得到大幅度改善,其中合金ZA51具有最好的强度和塑性的匹配.结果表明ZA系合金具有良好的热加工性能.     

C—Si—Mn系热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系

通过对热轧试样的组织性能测试,研究了热轧双相钢显微组织与力学性能之间的关系。研究发现,铁素体和马氏体强度是影响力学性能的主要因素。建立了C-Si-Mn系热轧双相钢力学性能的数学模型,可以作为热轧双相钢基本力学性能参数预测的理论依据。     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS（BaOAl2O32SiO2)玻璃陶瓷基复合材料（SiCpl-BAS)，并对其组织结构与力学性能进行了研究，结果表明，当碳化硅片晶体积分数达到0．30时，SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100．3MPa和1．49MPa.m^1/2，提高到181．0MPa和3．20MPa.m^1／2，主要的增强增韧机理为裂纹的偏转,分岔和片晶的拔出。     

Fe3Al基合金力学性能和显微组织的关系研究

显微组织对Ｆｅ３Ａｌ基合金的室温和高温力学性能以及抗蠕变性能有较大影响。研究表明，减少横向晶并不是提高Ｆｅ３Ａｌ合金室温塑性的最有效途径。通过加大形变量，细化显微组织可以明显改善合金的室温力学性能，但会使其高温性能下降。     

新型Mg-Li-Al-Mn-Si-Ca合金的显微组织和力学性能

向Mg-Li合金中添加微量元素Al,Mn,Ca和Si,研究了合金的显微组织与力学性能.室温下合金具有良好的加工性能,能够轧制成薄板.通过金相观察可知,添加元素能够细化组织中的α相,并生成颗粒状及细条状物质,通过SEM和EDX分析可知,其为不同添加元素之间形成的化合物.室温下拉伸测试结果表明,合金具有较高的强度和延伸率,随着不同元素的逐步添加,合金强度不断提高,最终σ0.2可以提高17.06%,σb可以提高13.16%,而延伸率有所降低,但仍具有较高值,这是添加元素强化的结果.     

Ti-Nb-Fe-Sn合金显微组织和力学性能的研究

研究了Ti-(22, 24, 26, 28)Nb-2Fe-4Sn合金的显微组织和力学性能。使用真空非自耗电弧熔炼炉制备合金铸锭,均匀化处理后对合金铸锭进行冷轧和固溶处理。使用X射线衍射仪和光学显微镜对其物相和微观组织进行分析。通过拉伸试验测定了合金的力学性能,使用扫描电子显微镜观察了拉伸样品断口形貌。结果表明,Ti-(22, 24, 26, 28)Nb-2Fe-4Sn合金具有单一β相。Nb的加入使合金的β相稳定性提高,合金的变形机制由孪晶变形转变为位错滑移变形,孪晶诱导塑性变形使得合金具有较高的伸长率。所有合金拉伸断口呈韧性断裂特征。Ti-26Nb-2Fe-4Sn合金的弹性模量为59 GPa,伸长率为19%,抗拉强度为621 MPa,具有良好的生物医学应用前景。     

铜单一元素合金化热轧钢板的组织与性能

研究了铜单一合金化高纯净热轧钢板在时效退火前后的组织与性质的关系，结果表明，铜具有明显的时效强化作用，在时效过程中铜的析出优先于钢板的再结晶，同时高纯净化体使风材保持了良好的塑性，分析表明，铜单一合金化高纯净钢具有良好的发展前景。     

异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响

分别采用同步热轧及异速比为1.2的异步热轧对低合金钢进行热轧,研究异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响机制.结果表明,与同步热轧相比,异步热轧可显著促进低合金钢奥氏体/铁素体相变,提高热轧钢板厚度方向的组织均匀性.同步热轧工艺下,钢板表层为细晶铁素体层,厚度1/4或1/2处组织为粗大的贝氏体.异步热轧工艺下,钢板板厚方向主要为均匀的铁素体组织.两种热轧条件下,实验钢的抗拉强度和延伸率相当,分别为710~718 MPa和20%.采用异步热轧代替同步热轧后,实验钢的屈服强度由526MPa提高至561 MPa.这主要是由于同步热轧的钢板相变强化占主导,而异步热轧的钢板细晶强化相对较强.     

金属热变形时组织演化的有限元模拟及性能预报

提出了流变应力的描述方法，该方法考虑了热变形时组织演化的影响，在此基础上，提出了一种新的金属热变形时组织演化的模拟方法，并确定了组织演化模拟程序中后些关键性因素，还讨论了冷却过程中的组织变化性能预报问题，对Ｑ２３５低碳钢的双道次压缩过程的组织演化情况进行了模拟，并和实验结果进行了对比。     

热轧组织对高强度冷轧TRIP钢力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验等方法研究了热轧组织对含Al冷轧TRIP钢热处理后组织与力学性能的影响.通过不同轧后冷却方式得到三种不同的热轧组织:组织细小的F+P+B试样;F+B试样;F+P试样.热轧组织细小的试样热处理后含有较多的粒状贝氏体和较少的残余奥氏体组织,强度最高达到996MPa,延伸率为20.8%.另两种试样组织为多边形铁素体、粒状贝氏体以及较多的残余奥氏体组织.F+B试样延伸率可达29.4%,强塑积为26 812.8 MPa·%.F+P试样热处理后带状组织的危害不易消除.     

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.     

X100管线钢的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了X100管线钢的力学性能、显微组织、晶粒取向及析出物.实验结果表明,采用控轧控冷两阶段轧制工艺轧制出实验钢平均屈服强度达到724 MPa,屈强比0.87,夏比冲击功在-60℃仍有255J,韧脆转变温度在-60℃以下.平均有效晶粒尺寸为2.43μm,大角度晶界占78.8%,尺寸在10 nm左右的析出物与位错相互缠结起到了良好的析出强化作用.     

控轧温度区间对含Nb热轧多相钢组织和性能的影响

以含Nb微合金化试验钢为研究对象,通过3个不同精轧温度区间的轧制+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺获得了含有铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的显微组织.分析了控轧温度区间对含Nb微合金化试验钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,在控冷工艺参数相近的情况下,随着精轧开轧温度和终轧温度的降低,试验钢的抗拉强度减小,屈服强度、延伸率和强塑积增大.其中采用850～800℃的温度区间精轧+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺时,试验钢的屈服强度、延伸率和强塑积分别达到了513MPa,35%和25235MPa.%的最大值.     

大热输入焊接用钢的组织与力学性能

为研究大热输入焊接用钢的工业化生产工艺,采用实验室研究的氮化钛和氧化钛微细分散新工艺技术,对冶炼过程中合金的添加顺序和添加时机进行控制,在国内某钢厂进行了大热输入焊接原油储罐用钢的工业生产.通过对传统钢和工业试制钢焊接热模拟和气电立焊实验的冲击韧性对比,分析夹杂物数量、类型及尺寸对焊接热影响区组织的影响.结果表明:钢板的力学性能符合国标要求,屈强比小于0.9,在400 kJ/cm的焊接热输入条件下,熔合线组织为多边形先共析铁素体和晶内大量针状铁素体,具有良好的低温冲击韧性.尺寸为1~3μm的含TiOx-Al2O3-MnS类夹杂物最有利于晶内针状铁素体(IAF)形核.     

710MPa级热轧高强钢的组织性能

用1750mm热连轧机组,通过控轧控冷工艺轧制了8mm厚的高强汽车板,利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对其组织与性能进行了研究.结果表明,试验钢的组织主要为细晶铁素体和分布在铁素体晶界处的碳化物;试验钢的屈服强度为650MPa左右,抗拉强度达到740MPa左右,应变硬化指数和塑性应变比分别为0.12和0.80,达到了很好的强韧性匹配;细化的铁素体晶粒及尺寸细小的TiC析出物有效提高了试验钢的强度.