淬火工艺对铬结构钢显微组织和力学性能的影响

研究了淬火工艺对低和中碳铬钢的显微组织、冲击韧性和断裂机制的影响．结果表明，提高淬火温度，使中碳钢所获得的、带方向性的纤维状马氏体和呈等边三角形出现的马氏体都是孪晶型的片状马氏体．低碳淬火钢中有相当数量的板条马氏体中也都带有孪晶．并证实，具有细小奥氏体晶粒的细片马氏体或隐针马氏体的冲击韧性值高于粗大的低碳板条马氏体．因此，无论是低碳，还是中碳和高碳钢，当奥氏体晶粒长大倾向稍大时，采取提高加热温度进行淬火的工艺是不可取的     

二次热循环对管线钢在役焊接粗晶区显微组织的影响

采用焊接热模拟技术、金相分析及透射电镜研究了X70管线钢在役焊接粗晶区及其经受不同峰值温度二次焊接热循环作用后热影响区各区的金相组织和精细结构. 结果表明,在役焊接粗晶区的金相组织主要是板条束贝氏体和粒状贝氏体,经历不同峰值温度的二次热循环后,组织类型没有发生变化,但各种组织的形态、大小、数量以及原奥氏体晶粒大小有些差异. 热影响区各区的主要形貌都是铁素体板条和分布在板条之间或板条基体上的M-A组元. 在役焊接粗晶区M-A组元形态以条状为主,经历二次热循环后,再热临界粗晶区的M-A组元有所细化. 再热临界粗晶区存在下贝氏体组织,且具有典型的"中脊"形貌.     

高钢级X100管线钢中的M-A岛

通过显微组织分析方法,研究了冷却开始温度及冷却速度对高钢级X100管线钢热模拟试样中M-A岛的体积分数和尺寸的影响.结果表明降低冷却开始温度和提高冷却速度都可以细化组织,导致M-A岛的体积分数降低,使M-A岛由尺寸较大的块状、条状转变成尺寸较小且弥散分布的块状、条状.利用透射电镜观察了热轧后以不同冷却速度冷却所得试样组织中M-A岛的形貌.发现在低的冷却速度下,M-A岛由残余奥氏体、尺寸及取向均不同的马氏体板条组成.在马氏体板条中存在孪晶,证明了碳的扩散,也说明M-A岛中M是孪晶马氏体.在高的冷却速度下,转变为针状、薄膜状的M-A岛弱化了铁素体板条的界面,降低了管线钢的韧性.因此只有控制冷速在一定范围内,才能获得尺寸细小、弥散分布的M-A岛.     

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.     

12Ni3CrMoV钢焊接热影响区的断裂特征

本文采用裂纹张开位移(COD)试验方法,对60公斤级高强钢(12Ni3CrMoV)的热模拟试样,单道焊和多道焊实焊试样,热影响区的断裂韧性和裂纹扩展阻力进行了详细的研究.研究表明,在12Ni3CrMoV钢的焊接热影响区中存在着粗晶区脆化和不完全相变区脆化.粗大的马氏体和焊接过程产生的粒状贝氏体是脆化的内在原因.热模拟试样能够反映热影响区中各种组织的相对韧性次序.在模拟粗晶区中,晶粒度的大小是影响裂纹扩展阻力的主要因素.热模拟粗晶区的断裂韧性最差,而多道焊粗晶区具有较好的韧性,这是因为多道焊的粗晶区中马氏体经过多次热循环回火所致.焊接热模拟试样能够反映热影响区中对应组织的韧性,但利用热模拟试样难以评定实际焊接接头中热影响区的裂纹扩展阻力.     

面心立方→体心立方(正方)马氏体相变热力学

本文综述Fe—C[1],Fe—X[2]和Fe—X—C[3]面心立方→体心立方(正方)马氏体相变热力学。相变时的自由能变化可表述为△G~(ρ→α)和△G~(α→M)之代数和,△G~(γ→α)用来作为稳定体心结构核胚的能量,而△G~(α→M)是使体心核胚成为马氏体所需的能量。△G~(α→M)应包括:为形成马氏体及邻近奥氏体形变进行切变所需的能量,马氏体内储存的能量——形成位错的应变能和形成孪晶的界面能,邻近马氏体基体中形成位错的应变能以及表面能等。可将相变驱动力简列为:△G~(α→M)=5σ_(ms) 217,其中σ_(ms)为奥氏体在MS时的屈伏强度。由此可直接由热力学计算求得Ms。在Fe—C、Fe—Ni—C及Fe—Cr—C系中所求得的Ms和实验值很好符合,在纯铁、Fe—Ni、Fe—Cr和Fe—Mn中和部分实验值符合,论证部分偏高的Ms值属于Ma或表面马氏体的MS,而不是整块试样真正的Ms。本文对铁基合金马氏体相变热力学作了统一处理,结果得到其热力学性质一致,纠正了过去一些矛盾的或不正确的论点。提出对Fe—X—C系热力学处理式,求得Fe—Ni—C及Fe—Cr—C系的Ms。dMs/dx。因碳在奥氏体活度的减小而增大。dMs/dx随碳及合金含量的增加而增大,由于碳主要决定相变驱动力,因而碳的影响更大。     

X100管线钢焊接热影响区组织与韧性研究

采用热模拟试验技术,研究了X100管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明:采用高Nb、微Ti设计的低碳X100管线钢的焊接粗晶区经焊接热循环后仍保持良好的韧性。焊接热影响区的脆化区出现在峰值温度为750℃的两相区。沿原奥氏体晶界形成的岛状组织是导致韧性降低的主要原因。     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。     

00Cr12Ni不锈钢焊接热影响区的组织及韧性

采用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了00Cr12Ni不锈钢不同热输入下的焊接热循环.研究了热模拟试样的组织及冲击韧性.实验结果表明,焊接粗晶区晶粒大小和马氏体的体积分数均随热输入的增加而增加;细晶区组织以马氏体为主,有少量的铁素体,晶粒非常细小;焊接粗晶区试样的室温冲击功随热输入的增加而降低;不同热输入下,细晶区模拟试样均具有优良的冲击韧性;粗晶区冲击试样均为脆性断裂,而细晶区冲击试样均为韧性断裂;为得到组织细小、韧性优良的焊接热影响区,应尽量采用小的热输入规范.     

低合金钢焊接热影响区的微观组织和韧性研究进展

对钢结构而言,诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等,焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性,重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中,焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温,从而形成粗大的奥氏体晶粒,如果焊接参数控制不当,不能通过后续冷却过程中的相变细化组织,就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂,前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环,从而形成链状M-A,造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结,探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响,为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路.     

9Cr_2Mo轧辊冷焊焊缝组织分析

在9Cr2Mo钢轧辊局部缺陷冷焊焊缝中，研究了焊态显微组织。经光镜观察及X射线荧光、电子探针、透射电镜等分析表明，在平均合碳量为0．65％～0．7％的高碳焊缝中，利用Nb，Ti，V及RE变质作用，可促进碳化物呈球块状大量弥散析出，造成基体的低碳成分，使焊缝室温组织为：低碳马氏体＋球块状碳化物＋少量残余奥氏体。这一组织在保证高硬度、高耐磨的条件下有利于改善焊缝韧性及抗裂性。     

Research and Development of X70 with an Acicular Ferrite Microstructure for West-East Pipeline Project

It is introduced in this paper that a high strength and high toughness X70 pipeline steel with an ultra-low acicular ferrite microstructure has been researched and developed at Baosteel according to the requirements of the West-East Gas Pipeline(WEGTP) project. The developed steel has higher strength, higher toughness, lower ductile-brittle transition temperature and higher dynamic tear-resistance than the conventional X70 with ferrite and pearlite microstructure. The excellent properties of the steel are benefited from ultralow carbon acicular ferrite consisting of interaction of very fine precipitated particles and high-density dislocation. And the steel has been applied on the WEGTP in China.     

焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.     

面向高性能结构材料的超细晶粒钢研究现状及发展方向

实现传统钢铁材料性能的全面升级符合社会可持续发展战略,组织超细化是同时提高钢铁材料强度和韧性的最佳强化机制。大量研究成果表明,通过不同的晶粒细化工艺可使钢铁材料组织细化到微米级、亚微米级和纳米级,使得传统钢铁材料的综合力学性能得到大幅度提高。但目前困扰超细晶粒钢的焊接技术尚未得到彻底解决。现阶段易于工业化晶粒超细化处理工艺所制备的超细晶粒钢,其焊接问题主要表现为焊接热影响区(HAZ)存在不同程度的脆化和局部软化现象,严重影响了焊接接头与母材性能的匹配。基于氧化物夹杂诱导形核的晶内针状铁素体组织强度高、韧性好,具有很强的自身细化能力,通过氧化物冶金技术获得具有大量有益微夹杂物的超细晶粒钢有望解决其焊接性问题。深入研究钢材基体中超细夹杂物形成与作用机理和焊接HAZ晶内针状铁素体的形成规律及影响因素,制备焊接性能良好的超细晶粒钢是新一代超级钢材料研究的重要发展方向。     

焊后多次正火对超细晶粒钢热影响区组织与硬度的影响

为研究400 MPa级超细晶粒钢焊接接头热影响区粗晶区的晶粒细化行为,对其空冷与水冷接头均进行了3次焊后正火热处理.组织观察表明:第1次正火后粗晶区晶粒明显细化,但细晶区和母材区的晶粒均比正火前的稍微粗大,第2次与第3次正火并不能进一步细化晶粒;冷却条件对热影响区组织的影响并不十分显著.显微硬度测试表明:第1次正火使接头硬度大幅度降低,甚至低于母材的原始硬度,后续正火对硬度的影响较小;在所有试样中,仅水冷接头第1次正火后的热影响区硬度与原始母材及母材区的硬度接近.由于焊后多次正火并不能使热影响区晶粒进一步细化,反而使其有粗化与软化的趋势,故应避免焊后多次正火处理.     

钛合金 Ti-6Al-4V 电子束焊接接头的性能研究

本文研究了钛合金Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ真空电子束焊接接头的机械性能和金相组织结构。发现接头的冲击韧性不亚于母材，甚至高于母材。焊缝区和热影响区的硬度均高于母材，组织分别为１００％马氏体和部分马氏体，晶粒粗化现象与其它熔化焊方法相比轻微得多。     

拘束多层焊15CrMoV钢各焊层近缝区精细结构与韧性的对应关系

本文借助于透射电镜和电子衍射分析手段,研究了15CrMoV钢在拘束多层焊条件下,各焊层近缝区粒状贝氏体精细结构与韧性的对应关系。研究结果表明:随着焊层数增大,(M—A)组织的精细结构发生本质性的变化,由高碳的孪晶马氏体向低碳的位错马氏体转化;铁素体基体的精细结构,由单纯的高密度位错特征逐渐转化到其上再弥散分布着极细的V_4C_3析出相。与此相对应,该近缝区随着焊层数增大韧性依次提高。     

低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究

采钨极氩弧焊（TIG）焊接方法对低活化马氏体（CLAM）钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试。结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低。焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶。     

Toughening mechanisms of a high-strength acicular ferrite steel heavy plate

An ultra-low carbon acicular ferrite steel heavy plate was obtained with an advanced thermo-mechanical control process-relaxed precipitation controlled transformation (TMCP-RPC) at Xiangtan Steel, Valin Group. The heavy plate has a tensile strength of approximately 600 MPa with a lower yield ratio. The impact toughness of the heavy plate achieves 280 J at -40℃. The fine-grained mixed microstructures of the heavy plate mainly consist of acicular ferrite, granular bainite, and polygonal ferrite. The high strength and excellent toughness of the heavy plate are attributed to the formation of acicular ferrite microstructure. The prevention of blocks of martensite/retained austenite (M/A) and the higher cleanness are also responsible for the superior toughness.