低碳微合金钢中Ti_xO--MnS型复合夹杂对焊接热影响区微观组织相变的影响

对比分析了两种低碳微合金钢中夹杂物对焊接热影响区组织相变的影响.对实验钢中夹杂物的分布和尺寸进行观察并在透射电镜下分析了夹杂物的选区衍射斑图样.采用热膨胀法结合金相分析建立了实验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)和等温转变曲线(TTT曲线).研究发现,Ti脱氧钢中夹杂物以尺寸小于3μm的TixO--MnS型球状复合夹杂为主,其中TixO核心有两种类型(Ti2O3和Ti3O5).这类夹杂物具有诱导晶内针状铁素体形核的能力,针状铁素体优先在TixO--MnS型复合夹杂界面上形核,从而导致Ti脱氧钢相对于Al脱氧钢的贝氏体相变开始温度升高,相变时间也明显提前.     

贝氏体耐磨钢的应用研究

贝氏体组织具有高的强韧性和耐磨性，是一种很好的抗磨材料组织结构．本文综述了贝氏体相变的最新研究进展．随着先进技术和先进仪器出现，人们对贝氏体相变与贝氏体组织基础理论的研究也不断深入，表现在对贝氏体微观超精细结构的认识，即在黑金属和有色金属合金的下贝体组织中发现了超亚单元．以往贝氏体钢中添加Mo，Ni等贵重合金元素以及等温淬火工艺，才使贝氏体钢用作抗磨材料成为可能，基于贝氏体相变机理研究的长足进步，先后开发出奥氏体一贝氏体双相钢、马氏体-贝氏体双相钢、共晶体增强奥氏体一贝氏体钢(ABEG钢)等新型贝氏体抗磨钢。     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

相变及相关过程的内耗

内耗测量能显示Cu-Zn-A1中热弹性马氏体相变B29R和DO318R共存、以及单一1DO3←→18R或B2←→9R.Fe-Ni-Mn中等温马氏体相变在孕育期内出现相变内耗峰.因模量改变的特征不同,可将马氏体形核机制区分为与软模或局域软模有关和无关两种类型.Fe-Ni-C中珠光体相变和贝氏体相变都呈低频内耗,两者的特性相近.18Cr2Ni4WA钢及其脱碳合金、Cu-Zn-Al和Ag-Cd合金(包括上述Fe-Ni-C)在贝氏体相变孕育期内就出现相变内耗峰,论证此时发生贝氏体的形核过程.从相变时模量变化的实验,认为不同相变产生不同的相界面效应,使呈现不同的模量变化.只在(Ms-Tn)较大(如90K)的材料中,才在冷却过程的TN温度时,出现与反铁磁相变相关的磁畴界运动引起的内耗峰.材料的形状记忆效应可由马氏体逆相变的瞬间内耗峰面积     

纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350益等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230益等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.     

780MPa级热镀锌用TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了热镀锌用高强TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律. 结果表明:实验用钢可获得780.00MPa以上的抗拉强度和24.00%以上的断后延伸率;两相区加热温度和贝氏体保温时间对钢的力学性能具有显著影响,两相区加热温度为850℃,贝氏体保温时间为30s时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能;在贝氏体中温相变后,仍有部分亚稳奥氏体(碳含量较低)在后续冷却过程中发生马氏体相变,从而导致钢退火后的微观组织由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体组成.     

硅钢中贝氏体的形核机制

用透射电镜在350℃等温处理的9SiCr钢中发现残留奥氏体内有相当贝氏体核的初生贝氏体中脊，在此基础上提出了贝氏体的形核机制。     

聚乙二醇/二醋酸纤维素相变材料非等温固-固相变动力学

通过溶液共混的方法制得聚乙二醇(PEG)/二醋酸纤维素(CDA)的相变材料具有固-固相转变性质.分别对聚乙二醇及4种相变材料进行不同速率下的非等温DSC测试.采用Kissinger和Ozawa两种动力学模型研究了非等温固-固相变动力学.计算了固-固相变过程的活化能和反应级数.结果表明,两种方法求得的表观活化能Ea值一致.     

连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740～810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3～4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%～10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多.     

亚快速凝固高强度微合金钢再加热和冷却过程中的奥氏体生长和贝氏体转变动力学研究

首先,采用薄带连铸热模拟技术制备了具有亚快速凝固特征的高强微合金钢样品。然后利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察了样品在再加热和冷却过程中奥氏体晶粒等温长大过程和后续的贝氏体转变过程。结果表明,亚快速凝固微合金钢中的奥氏体长大过程与再加热温度关系紧密;在高温区(1000℃以上)和低温区(1000℃以下),奥氏体晶粒生长活化能分别为538.0 kJ/mol和693.2 kJ/mol。并据此建立了基于亚快速凝固微合金钢的奥氏体等温长大动力学模型,经过验证,该模型能很好地预测奥氏体晶粒在保温过程的尺寸变化规律。研究还发现,在较低温度下保温时生成的细小且弥散的析出相能够有效地阻碍奥氏体晶粒生长。此外,还原位观察了不同保温温度下（保温时间1800s）的亚快速凝固微合金钢在冷却过程中的贝氏体相变行为。研究了不同形核位置和不同原奥晶粒尺寸对贝氏体板条生长的影响。结果表明,贝氏体板条的生长速率不仅与成核位置有关,而且与原奥尺寸密切相关。     

Si对高耐磨模具钢9Cr6W3Mo2V2过冷奥氏体转变动力学的影响

测定了9Cr6W3Mo2V2钢的TTT和CCT曲线,研究了Si对该钢过冷奥氏体转变动力学的影响.试验表明,Si有促进珠光体转变的趋势,而对贝氏体转变,则在等温和连续冷却条件下,其影响不同.从动力学和热力学两个方面对这些现象进行了解释.     

Effect of initial microstructure on austenite formation kinetics in high-strength experimental microalloyed steels

Austenite formation kinetics in two high-strength experimental microalloyed steels with different initial microstructures compris-ing bainite–martensite and ferrite–martensite/austenite microconstituents was studied during continuous heating by dilatometric analysis. Austenite formation occurred in two steps:(1) carbide dissolution and precipitation and (2) transformation of residual ferrite to austenite. Di-latometric analysis was used to determine the critical temperatures of austenite formation and continuous heating transformation diagrams for heating rates ranging from 0.03°C×s?1 to 0.67°C×s?1. The austenite volume fraction was fitted using the Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov equation to determine the kinetic parameters k and n as functions of the heating rate. Both n and k parameters increased with increasing heat-ing rate, which suggests an increase in the nucleation and growth rates of austenite. The activation energy of austenite formation was deter-mined by the Kissinger method. Two activation energies were associated with each of the two austenite formation steps. In the first step, the austenite growth rate was controlled by carbon diffusion from carbide dissolution and precipitation;in the second step, it was controlled by the dissolution of residual ferrite to austenite.     

热处理工艺对低温贝氏体钢微观组织及力学性能的影响

利用SEM、EBSD、XRD及力学性能测试等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变及贝氏体转变+深冷处理工艺对低温贝氏体钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,相较于一步等温贝氏体转变工艺,两步等温贝氏体及贝氏体转变+深冷处理均可降低钢中块状残余奥氏体含量,细化晶粒;与两步等温贝氏体转变相比,深冷处理可以极大缩短工艺时间,所得材料在获得相近强度的同时,会牺牲部分韧性;两步等温贝氏体处理后,试验钢强塑积达到了19.66GPa·%,U型冲击吸收功可达80J,其综合力学性能最优。     

瞬时淬火工艺下低碳钢的组织演变规律

为了探究瞬时淬火工艺下低碳钢组织的演变规律,在热模拟机上对Q195和CR340试样进行了瞬时淬火处理.结果表明,瞬时淬火工艺初期得到马氏体+贝氏体+铁素体+未溶渗碳体的复杂混合组织;保温足够时间后,未溶渗碳体逐渐溶解使奥氏体平均碳浓度升高,奥氏体晶粒内碳浓度梯度减小,从而增加组织中马氏体相对量,最终得到全部板条马氏体组织.瞬时淬火工艺与传统淬火工艺相比可明显细化试验钢晶粒尺寸,提高升温速率对试验钢晶粒细化作用更明显.     

Mg和Zr对FH40级船板钢连续冷却转变曲线的影响

以FH40高强度级别船板钢为研究对象,利用真空感应炉冶炼了不同Mg、Zr成分的实验钢,采用Gleeble-3800热模拟试验机测定了实验钢连续冷却转变曲线(CCT)。采用金相显微镜系统研究了实验钢连续冷却条件下的组织演变规律,并探讨了Mg、Zr单独和复合添加对实验钢CCT曲线中铁素体和贝氏体相区的作用规律。结果表明,Mg、Zr及Mg-Zr添加均能影响过冷奥氏体和珠光体开始转变温度;Mg和Mg-Zr添加抑制了铁素体转变,促进了贝氏体转变,在5~30℃/s冷却速度范围内均获得以贝氏体为主的组织;Zr添加扩大了铁素体区,减小了贝氏体区,冷却速度提高至20℃/s以上可得到以贝氏体为主的组织。研究结果对进一步明确Mg、Zr对低碳微合金钢组织特征的作用规律,指导Mg、Zr及Mg-Zr处理在工业上的应用具有重要意义。     

热轧高强钢氧化动力学和氧化铁皮结构控制

通过实验室氧化增重实验和热模拟实验系统研究了不同时间和温度条件下高强钢(610L)的氧化动力学行为和FeO的转变行为,推导出了变温条件氧化动力学模型,在此基础上可实现热轧高强钢的厚度演变规律研究;测定了高强钢610L的氧化铁皮的等温转变曲线,指出FeO等温转变包含两个转变过程,即第一个转变过程为析出先共析Fe3O4,第二个转变过程发生共析反应(FeO→Fe+Fe3O4),同时给出610L钢FeO层发生先共析转变和共析转变的“鼻温”范围分别为350~500℃和350~450℃,为控制氧化铁皮结构提供了理论依据.     

等温处理对新型高强钢力学性能和绝热剪切行为的影响

为了使新型高强钢更好地在冲击领域得到应用,采用等温盐浴方法对新型高强度钢进行热处理.通过OM、SEM、TEM对材料的微观组织进行观察,采用万能试验机对材料进行准静态拉伸力学性能测试,通过分离式霍普金森压杆（SHPB）对材料进行动态性能测试并捕捉临界应变率下萌生发展的绝热剪切带形貌.研究结果表明:随着等温温度的升高,对应材料的主要组织由马氏体+下贝氏体,马氏体+下贝氏体+上贝氏体变化为马氏体+上贝氏体,材料的屈服强度和塑性逐渐降低.330℃等温处理的材料绝热剪切带萌生的临界应变率为3种等温处理材料中最低,上贝氏体组织的出现使材料对绝热剪切变形的敏感性降低.      

用人工神经网络分析Ni含量对新型空冷贝氏体钢CCT图的定量影响

用人工神经网络模型分析了Ni含量对新型空冷贝氏体钢的连续冷却转变(CCT)图的定量影响.首先测试了神经网络模型的预测性能,对几种新型空冷贝氏体钢CCT图的预测结果和实测结果的比较说明我们设计的ANN模型具有较高的预测精度和可靠性.然后用人工神经网络模型分析了Ni含量对CCT图的定量影响.结果表明,Ni含量增加会使钢的奥氏体形成温度下降,推迟高温转变、中温转变和马氏体转变.人工神经网络模型的计算结果与材料科学理论相符.