超细晶铁素体钢的力学性能及成形性能研究

采用形变强化铁素体相变超细晶轧制工艺,获得了750MPa级超细晶铁素体钢板,其超细晶铁素体体积比高达93%,晶粒尺寸仅为1μm,并具有优异的成形性能。对超细晶铁素体钢组织的精细分析发现,因铁素体晶界随晶粒超细化而减薄,使得其晶界对材料的力学性能具有双重影响,一方面,屈服强度随着晶界总长度的增加而提高;另一方面,又因晶界减薄而降低。研究表明,超细晶铁素体钢的组织性能关系虽然与霍尔-佩奇关系相吻合,但存在较大偏差,主要表现为斜率显著下降。文章对斜率下降的原因进行了机理分析。     

针状铁素体对超细晶铁素体钢力学性能的影响

针对利用形变强化铁素体相变工艺制备出的超细晶铁素体钢,其抗拉强度很高但伸长率偏低的问题,对其进行了组织精细分析。精细分析结果表明,针状铁素体的形成主要与轧后冷速有关,冷速越大,针状铁素体越多,针状铁素体对钢的力学性能具有双重影响,一方面钢的抗拉强度随着针状铁素体体积比的增加而增加;另一方面又因针状铁素体其内部的精细结构特征、形态特征、针尖效应及其尺寸等影响因素,使钢的伸长率大为降低。当将试验钢中针状铁素体体积比控制在7.28%左右时,可使钢的抗拉强度在高达740 MPa时,仍具有26%的理想伸长率。     

普通碳锰钢的超细晶板材控轧工艺研究

在GLEEBLE2000热模拟试验机上进行普通碳锰钢Q345两相区变形实验，研究变形工艺条件对材料微观组织的影响，分析其组织演变规律及机理，斤且在实验轧机上进行板材轧制实验。结果表明，实验钢(0．16C，0．3Si，1．29Mn)采用在过冷奥氏体区及其邻近的两相区变形可以获得等轴超细晶铁素体组织；控轧获得的9mm板材铁素体晶粒细化到晶粒截距4μm，屈服强度达到458MPa，抗拉强度580MPa，伸长率29％。     

低温变形低碳钢超细铁素体的形成

在Ｇｌｅｅｂｌｅ ２０００热模拟实验机上通过变形同时水淬和减少变形量的方法,对普通低碳钢低温变形获得超细晶铁素体的机制进行了研究。结果表明：超细晶铁素体的获得主要是形变诱导铁素体和铁素体动态再结晶两种机制共同作用的结果。在８７０－７６０℃低温８０％变形可以获得的等轴均匀超细晶铁素体。形变量控制铁素体的析出量和动态再结晶。应变速率影响形变诱导铁素体所需的临界变形量。冷却过程对铁素体的析出量不产生决定     

普通低碳钢形变诱导铁素体晶内和晶界的析出行为

利用TEM，萃取和X－ray衍射方法分析了利用形变诱导铁素体和铁素体再结晶机制获得超晶铁素体的晶内和晶界析出碳化物的成分和析出行为，证明晶内以M3C形成弥散析出，晶界面以层片状形式析出和碳为短程扩散行为。     

超细晶高强度纯钛的开发

日本丰桥技术科学大学的研究人员研究了通过控制母相的组织而不添加其他元素，即利用动态及静态再结晶机理，在以往的加工热处理方法的基础上，施加大应变，且为多向锻造（MDF）的晶粒细化方法。该方法适用于制备超细晶高强度纯钛（以下称为MDF纯钛）。     

热处理对超细晶硬质合金性能的影响

通过热处理改变硬质合金钴相组织,是目前提高材料强韧性的研究重点。本文以0.8μm WC-10%Co超细晶硬质合金为研究对象,采用不同的热处理(快冷+回火)工艺制度,制备超细晶硬质合金,并检测合金力学性能和粘结相成分的变化。研究结果表明,合理的热处理工艺可提高合金的断裂韧性,但热处理过程中易引起硬质合金超细晶晶粒长大,导致硬度和抗弯性能降低。     

超细晶过共析钢的纳米球状珠光体转变

过共析钢在奥氏体化温度下加热后空冷或炉冷将会产生片状珠光体组织和网状渗碳体,在超细晶条件下得到了不遵循这一规律的固态相变新现象。本实验采用高能球磨快速烧结方法制备了超细晶过共析钢块体试样,通过控制球磨时间控制烧成试样晶粒度。结果表明：当球磨时间超过40 h,烧结后试样晶粒细化到2～4μm的量级,试样空冷无法得到片状珠光体,经共析转变得到纳米级球状渗碳体和铁素体组织,渗碳体球的尺寸在10～100 nm范围。热力学分析表明,晶粒细化导致原奥氏体中碳化物形核率增加,尺寸较小的粒状碳化物相对于片状碳化物具有更大的形核动力;动力学分析表明,晶粒细化导致钢中碳扩散速度提高,层片状珠光体的长大受到抑制,共析转变中珠光体更易长成为粒状。     

ECAP制超细晶材料的化学稳定性

采用等径弯曲通道变形法(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)制备的大块体材料因组织均匀、无空隙、无界面污染成为了最有工业化前景的材料之一。对ECAP制超细晶材料化学稳定性研究成果进行了分析,结果显示,ECAP加工对材料化学稳定性的影响主要基于两点:由于ECAP加工细化了材料的点蚀源尺寸而提高了合金的耐蚀性;ECAP加工使材料晶界重排,材料表面点蚀密度增加,合金耐蚀性下降。目前的工作在腐蚀产物膜性质方面和应力腐蚀开裂方面研究不足,建议在后期的研究工作中加强微观结构、腐蚀环境和应力水平间的作用规律研究,建立能够合理解释超细晶材料应力腐蚀开裂的模型。     

超细晶不锈钢腐蚀行为研究

采用高能球磨、等离子放电烧结技术以不锈钢粉末制备了超细晶316不锈钢,通过动电位极化测量和SEM、EDS等腐蚀产物的微观分析,研究了超细晶不锈钢和普通轧制的316不锈钢在氯化铁与盐酸的混合溶液、甲酸和强碱溶液中耐蚀性。结果表明,与普通轧制的316不锈钢相比,超细晶不锈钢耐腐蚀能力有较大的提高;在氯化铁与盐酸的混合溶液中两种不锈钢的腐蚀速率均最大。     

Q235碳素钢超细铁素体组织的退火过程研究

在热模拟单向压缩条件下研究了Q235碳素钢形变强化相变产生的超细铁素体退火时的组织及取向(差)演变过程及其应变量和先共析铁素体的影响。结果表明，形变强化相变后细晶铁素体内形变储存能有限，加上渗碳体的钉扎，一般不发生明显的静态再结晶过程。当应变量足够大时，形变后在650℃下保温铁素体发生正常长大。先共析铁素体存在时，形变后在650℃退火时，形变长条铁素体发生明显的(亚)晶粒回复式长大。形变改变了未转变奥氏体的分解方式，表现为奥氏体向离异珠光体的加速转变。讨论了低碳钢形变后铁素体难以再结晶的原因。     

低碳钢铁素体晶粒超细化技术

铁素体晶粒超细化技术是大幅度提高低碳钢强度、韧性和节约资源的有效途径。分析现有研究结果,得出了最有效的铁素体晶粒细化技术,获得1μm左右的铁素体晶粒和σy≥750MPa,δ≥10％的力学性能,可对钢铁材料组织超细化技术的理论研究和实际应用提供参考。     

低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学

利用光学显微镜和晶体长大动力学理论对低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体的长大动力学进行了实验测定和理论计算与分析．在实验温度范围（650-750℃）内,铁素体首先在晶界上形成,在晶内夹杂物上形成较晚．晶界与晶内铁素体形成的过冷度相差40℃以上,铁素体在晶内夹杂物上形成比在晶界上形成需要更大的过冷度．晶内铁素体长大速率常数的实测值小于计算值,晶界铁素体长大速率常数的实测值则大于计算值．     

QC005本质细晶粒钢的研发和应用

根据国外钢种的组分和相关资料,制定了QC005本质细晶粒钢研发方案,并与钢厂合作生产.该钢按ASTME112测定,其奥氏体晶粒度达6～8级,属细晶粒钢.用该钢种制成的十字轴性能均达到技术要求,解决了中小规格十字轴(20CrMnTi钢)使用中的断裂难题,现该钢种已在万向节十字轴上广泛应用.     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟，在此基础上，对其热影响区晶粒尺寸进行了预测，并将结果进行了对比分析。结果定量地表明，超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小，超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

超级钢与低碳钢焊接热影响区晶粒尺寸对比

利用数值模拟方法对超级钢和低碳钢的焊接温度场进行了模拟,在此基础上,对其热影响区晶粒尺寸进行了预测,并将结果进行了对比分析。结果定量地表明,超级钢热影响区的晶粒尺寸比低碳钢热影响区的晶粒尺寸小,超级钢焊缝比低碳钢焊缝性能优良。     

超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为

对于微合金化处理的42CrMoVNb钢，通过快速循环热处理的方法获得最小2μm的超细奥氏体晶粒，采用缺口拉伸延迟断裂实验研究了超细晶粒试样的延迟断裂行为。结果表明，随着晶粒细化，42CrMoVNb钢的强度和缺口拉伸延迟断裂抗力逐渐提高；但当晶粒细化到2μm时，强度和延迟断裂抗力均不再提高，在高温回火态，当晶粒尺寸在20—4μm范围时，断裂机制主要为穿晶断裂；但当晶粒进一步细化到2μm时，断裂机制转变为沿晶断裂，在低温回火态，不同晶粒尺寸的试样均主要为沿晶断裂，从降低应力集中和夹杂元素晶界偏聚等角度对超细晶粒高强度钢的延迟断裂行为进行了探讨。     

超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化,并与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经500℃～700℃回火1h后,随回火温度升高呈现软化-硬化-再软化的变化规律,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明,RPC钢板具有良好的热稳定性。