共析钢温变形过程的组织球化与超细化

利用热模拟压缩变形、SEM和热磁法实验,研究了共析钢在600~700℃变形过程的组织演变规律,探讨了变形及随后保温过程对珠光体球化、组织超细化和渗碳体溶解、再析出的影响.实验表明:共析钢温变形过程中发生珠光体片层溶断,渗碳体逐渐球化,以及伴随铁素体动态回复再结晶的同时细小弥散渗碳体颗粒在基体析出的过程.提高温度有利于上述复合过程的进行.形变组织经过保温后,亚微米级别的等轴铁素体晶粒和渗碳体颗粒弥散分布的复相组织的均匀性程度有所提高.温变形过程中渗碳体溶解和在铁素体内再析出的事实得到证实.     

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.     

喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢晶界渗碳体分析

铸造1.8C-1.6Al超高碳钢具有很高的强度和良好的耐磨性,可以用于高强度汽车薄板等许多方面.但是由于冷速较低,结果晶粒粗大,晶界形成了粗大的碳化物网络,使得它在室温下为脆性,其延伸率几乎为零,机加工性能极差.耐喷射成形工艺由于其冷却速度更快,可以用来细化晶粒,降低元素偏析程度,消除网络碳化物,进而改善超高碳钢的组织与性能.但实验发现,喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢的晶界网络碳化物比铸态时更加完整细密,并没有达到预期的效果.进一步研究发现:由于快速凝固过程中雾化飞行阶段冷却速度很大,所生成的二次渗碳体为长条状,并且非平衡固溶了一定量的Al;而在基板沉积冷却阶段,由于冷却速度下降,合金元素的再分配受到抑制,在晶界生成了含有铁素体的孔洞渗碳体.热处理以后,二次渗碳体受热球化,而孔洞渗碳体则转变为普通的珠光体组织.     

新型TiC钢结硬质合金致密化技术

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu.0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对烧结后的合金进行热等静压和锻造处理,研究球磨时间、热等静压及锻造工艺对合金组织、性能及孔隙度的影响.研究结果表明:高能球磨使粉末细化和成分均匀化,促进烧结进程,随球磨时间的延长,合金组织细化且致密;热等静压和锻造工艺可进一步减小和消除合金中烧结后残留的孔洞等缺陷;锻造作为最后工艺,可使TiC颗粒之间的连接破碎,促使硬质相颗粒弥散分布,从而改善烧结组织,提高合金的致密性及力学性能.     

多向锻造道次对Mg-5.21Li-3.00(Al-Si)-2.16Sn-1.90Y-0.93Er合金组织性能的影响

为了提高镁锂合金强度,采用多向锻造制备了一种新型Mg-5.21Li-3.00(Al-Si)-2.16Sn-1.90Y-0.93Er合金,采用光学显微镜、X射线衍射仪与拉伸试验机研究其组织与性能。研究表明：多向锻造可以有效提高该合金的综合力学性能。通过拉伸实验可知,该合金经过9道次多向锻造,极限抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为239 MPa、165 MPa、26.2%。经过9道次的多向锻造后实现最佳晶粒细化,9道次下的晶粒尺寸同铸态相比细化了95%。在多向锻造后的该合金中观察到D型和D+C型Portevin-Le Chatelier效应,并讨论了Portevin-Le Chatelier效应与孪晶之间的关系。X射线衍射分析表明,该合金在室温下存在α-Mg相、Al₂Y、AlLi、Mg₂Si和Mg₂Sn金属间化合物。     

共析钢经表面研磨处理后微观组织的演化

利用表面研磨处理(SMAT)在共析钢上制备出具有纳米晶体结构的表面层,并利用X射线衍射和透射电镜分析了纳米表面层的微观组织结构及其演变.结果表明:原始组织为层片状铁素体 渗碳体两相复合组织的共析钢经过SMAT后,铁素体晶粒由于位错产生、位错缠结形成位错胞,然后分割晶粒使铁素体细化至纳米尺度,而渗碳体在强烈塑性变形下,经历弯曲、断裂,最终分解成体心立方铁素体和底心正交的石墨.     

冷轧退火对共析珠光体钢组织球化超细化的影响

研究了冷轧变形并结合退火处理对共析钢组织球化超细化与性能的影响.结果表明:共析钢经冷轧形变量90%结合600～700 ℃退火得到了晶粒尺寸为亚微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体的双相组织.颗粒状渗碳体的尺寸呈双峰分布.与传统球化处理工艺相比,球化时间明显缩短,球化组织细小;其原因是在冷变形过程中产生了高密度位错以及大量空位等缺陷,为碳原子的扩散提供了高速率扩散通道,促进了碳原子的扩散.细小渗碳体粒子在铁素体基体上的弥散分布可以用溶解-再析出机制来解释.冷轧后经700 ℃退火试样的拉伸塑性略有下降,屈服强度和抗拉强度大幅度提高,但屈强比较高.     

控制冷却对管线钢X65组织细化与性能的影响

在实验室φ450热轧实验机上进行了微合金管线钢X65轧后控冷工艺的研究,以便为进一步工业化生产提供可靠的实验和理论依据.通过TEM分析可知,针状铁素体组织典型的形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M/A岛和渗碳体.实验表明,随卷取温度的降低和冷却速度的增加,显微组织明显细化,针状铁素体体积分数增加且力学性能得到提高.因而通过控制轧后冷却制度可以实现X65铁素体-少珠光体钢的柔性化轧制,细化组织,从而显著提高力学性能,达到甚至超过X70钢的级别.     

多向锻造道次对5182铝合金变形组织的影响

采用多向锻造实验的方法研究了末道次锻造温度为340℃的条件下锻造道次对5182铝合金宏微观组织的影响.研究结果表明:多向锻造过程中随锻造道次由3增至12,心部细晶区的面积不断扩大,锻造道次增至12次并未消除因累计变形量不同而导致的心部与边部的组织差异.锻造道次由3增至12的过程中,试样锤头附近的组织不断破碎变细,但未发生明显的再结晶.试样心部的变形组织在经3道次锻造后开始发生部分再结晶;经6道次锻造后试样心部发生完全再结晶,试样再经9,12道次锻造后心部均发生完全再结晶,且晶粒尺寸较锻6次试样略有增加.5182铝合金试样心部再结晶晶粒尺寸随锻造道次的累计增加会达到一个细化极限值.     

加工工艺对高强度15-5PH钢力学性能与侵彻性能的影响

为获得加工工艺对高强度钢性能的影响,选取激光选区熔化（selective laser melting,SLM）和锻造工艺加工弹丸,通过镜像观测、准静态、SHPB和混凝土侵彻等研究手段,对比分析了三种SLM制造工艺以及锻造工艺对于15-5PH钢性能的影响.结果表明,SLM技术细化了15-5PH钢组织的晶粒,SLM成型的15-5PH钢力学性能有提升,其中SLM-B工艺的提升效果明显,SLM-B成型的15-5PH钢的准静态屈服强度相较于锻造工艺提升幅度达13.1%;其动态屈服强度相较于锻造工艺钢提高了9.0%;且SLM-B工艺对弹丸抗磨蚀性能最好.试验结果表明SLM工艺提高了15-5PH钢力学性能和抗磨蚀能力.     

核电主管道材料316LN钢塑性成形过程晶粒细化

AP1000核电主管道材料为316LN,该钢种无法通过热处理细化晶粒,需在锻造过程中保证产品的晶粒度要求。该文研究了316LN钢单道次和多道次变形条件下的动态再结晶行为,获得316LN钢在锻造成形中的晶粒细化判据;提出了上平下V砧的改进砧形,对锻件采用大圆角V砧以及上下不等砧宽比进行拔长,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了拔长过程应力应变分布规律,并确定合理的工艺参数,有效地提高锻件变形区域的等效应变及均匀分布,达到锻件变形均匀和晶粒细化的目的。该结果对核电主管道锻造工艺方案优化具有理论参考价值。     

SiMnCr系高强度钢组织转变研究

对SiMnCr试验用钢,分别进行了淬火、等温淬火和空冷处理,并分别利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了显微组织观察,测定了CCT曲线.淬火态下获得板条马氏体和其间的残余奥氏体薄膜组织,等温淬火得到准贝氏体组织,锻造空冷状态下得到以板条马氏体为主含贝氏体和少量位于板条间界的残余奥氏体薄膜复合组织,经300℃回火,无渗碳体析出.     

Q235碳素钢多道次热变形中的组织演变及性能

利用热模拟压缩变形实验研究了Q235碳素钢多道次热变形及后续处理过程的组织演变规律.结果表明,采用高温奥氏体的形变再结晶及过冷奥氏体的形变强化相变,可以使Q235低碳钢的铁素体晶粒细化至4～5μm,材料的屈服强度达到400MPa级,延伸率达到40%.经适当的后续处理后,渗碳体、珠光体等第二组织弥散分布于细晶铁素体晶界上,使Q235低碳钢在保持细晶钢原有强度级别和塑性的基础上,屈强比有效降低.     

大变形共析钢中渗碳体组织演化机理

观察不同变形量下共析钢中的渗碳体形貌,对其回火过程进行了研究,分析了大变形后渗碳体组织变化.建立了界面能模型以分析渗碳体溶解量的饱和现象及开始溶解门槛值问题,基于该模型可以初步解释渗碳体溶解过程中存在的这两个现象.     

初始组织形态对中碳钢温变形组织演变的影响

中碳钢温变形过程的组织演变包含铁素体动态回复、再结晶和渗碳体的析出球化等过程.采用Gleeble1500热模拟试验机研究了初始组织形态对含碳0.48%(质量分数)的中碳钢在温变形中上述复杂过程的影响.结果表明:初始组织为珠光体 先共析铁素体的试样在温加工变形中渗碳体层片发生了扭折、溶断到逐渐球化的过程,在铁素体回复再结晶的同时伴随着细小弥散的渗碳体颗粒从过饱和铁素体中析出,得到微米级铁素体晶粒和颗粒状渗碳体弥散分布的复相组织,但等轴状铁素体晶粒与弥散的渗碳体颗粒沿变形方向呈带状不均匀分布.温加工变形促进初始组织为马氏体的中碳钢中渗碳体析出和铁素体回复与再结晶.由于初始条件下碳的分布在微观尺度下相对均匀,变形后获得细小等轴铁素体与均匀分布颗粒状渗碳体的组织.     

大过冷工艺下珠光体钢亚结构组织及力学性能

采用TEM和MTS Landmark试验机研究盐浴大过冷工艺下SWRS82B珠光体钢亚结构组织变化及其力学性能,从热力学、动力学和碳原子扩散等方面探索最优热处理工艺。研究结果表明,大过冷工艺下珠光体亚结构组织明显细化,珠光体团尺寸细化至2.39μm,最小片层间距为62.11 nm,且出现粒径55 nm左右的纳米级渗碳体,三者受大过冷工艺的过冷温度和时间的影响较复杂;珠光体钢强度主要由珠光体片层间距决定,而塑性主要受团尺寸影响,二者均受纳米级渗碳体影响,随大过冷工艺的过冷温度和时间的变化而变化。最优大过冷工艺参数为300℃/3 s+550℃。     

锻造方式对ZK21镁合金显微组织和力学性能的影响

采用空气锤对ZK21合金进行高应变速率锻造成形,对比研究单向、双向和三向锻造合金的显微组织和力学性能。研究结果表明:锻造成形时通过改变载荷方向可以提高合金所能承受的累积应变,从而获得良好的晶粒细化效果和优异的综合力学性能。双向锻造时,再结晶机制主要为孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径约为0.3μm的超细晶粒组织;而三向锻造时,再结晶机制主要为旋转动态再结晶和孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径为15μm的蜂窝状粗大再结晶组织和平均晶粒粒径约为0.3μm的岛状细小再结晶组织。累积应变为2.64时,双向锻造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为355.7 MPa,295 MPa和16.6%,三向铸造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为341.6 MPa,270.7 MPa和25.1%。     

形变对板条马氏体回火组织的影响

对Q235级低碳钢板条马氏体在550 ℃多道次单向压缩变形后退火和室温大塑性变形轧制后在此温度退火的显微组织演变规律进行了对比研究,结合未变形板条马氏体在此温度的回火组织演变,讨论了变形对马氏体分解过程、铁素体再结晶晶粒尺寸和析出碳化物形貌的影响. 实验结果表明,变形显著影响马氏体分解过程,促进渗碳体的析出和铁素体回复及再结晶. 热变形组织铁素体再结晶晶粒尺寸在0.5 μm左右;渗碳体形貌从细棒状向球状转变,随变形量增大渗碳体尺寸增大,继续保温60 min导致铁素体晶粒长大到1 μm左右,晶粒内部的渗碳体消失,原先在铁素体晶界析出的渗碳体球化、粗化. 冷轧试样在550 ℃退火保温时间在30 min内得到0.3～0.4 μm超细晶粒和尺度小于150 nm的弥散渗碳体颗粒组织;随退火保温时间延长到60 min,铁素体再结晶晶粒长大到1.9 μm,渗碳体颗粒尺寸约160 nm.     

叉头一模两件预成形过程的数值模拟分析

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法.通过数值模拟技术分析叉头锻件改成一模两件的预成形过程,优化预成形模具型腔,获得合理的生产工艺,达到提高原材料利用率和生产班产量,并获得合格终锻件的目的.     

高碳镀锌钢丝的组织演变及对扭转性能的影响

针对钢丝镀锌后扭转值波动很大的实际问题，本文系统表征分析了钢丝拉拔—热镀锌—扭转生产过程中的微观组织演化.研究结果表明：钢丝的微观组织在生产过程中会发生较大的变化.拉拔和扭转过程中索氏体片会发生扭曲变形使得片层间距减小，渗碳体片发生破碎，小尺寸的渗碳体颗粒发生溶解，钢丝中的位错密度会显著增加；而热镀锌过程使得小尺寸的渗碳体颗粒发生溶解，同时能消除钢丝内部的应力，使得位错密度降低.渗碳体片破碎、渗碳体颗粒溶解、索氏体片层间距、位错密度等因素综合作用，导致了钢丝扭转过程中的性能差异.