一次淬火马氏体对Q&P钢组织和性能的影响

 研究了一次淬火马氏体对低合金钢经淬火和配分(Quenching and Partitioning,Q&P)工艺后微观组织和单轴拉伸性能的影响,用扫描电镜进行微观组织表征,用X射线法测量残留奥氏体量。试验结果表明,随着一次淬火马氏体比例的增加,二次淬火马氏体的尺寸和数量逐渐减少,残留奥氏体体积分数呈先增加后减少的趋势,一次淬火马氏体体积分数为40%时获得最大残留奥氏体体积分数为16.92%。一次淬火马氏体体积分数为30%～70%时试验钢获得了较高的塑性和强塑积,马氏体基体为钢提供了高强度,残留奥氏体在变形过程中的TRIP效应提高了钢的塑性。     

热处理工艺对Cr12MoV钢组织及硬度的影响

采用金相显微镜、XRD射线衍射仪及维氏硬度计等,研究了普通热处理和深冷处理工艺对Cr12MoV钢显微组织及硬度的影响。结果表明:Cr12MoV钢经普通热处理和深冷处理淬火后的组织均为隐针马氏体+残余奥氏体+碳化物,200℃低温回火后组织转变为回火马氏体+碳化物+残余奥氏体。深冷处理可大幅减少钢中残余奥氏体,提升钢的硬度;热处理采用1 020℃加热保温60 min淬火+(-196℃)深冷2 h+200℃回火保温120 min,硬度(HV30)值最高,可达780。     

新型高强度弹簧钢40Si2CrNi2MoV、44Si2CrV的疲劳性能研究

采用旋转弯曲疲劳试验方法研究了新型高强度弹簧钢40Si2CrNi2MoV、44Si2CrV钢的疲劳性能,试验结果表明,在试样回火温度420℃时,44Si2CrV钢试样的疲劳寿命高于40Si2CrNi2MoV钢;而当回火温度480℃或560℃时,40Si2CrNi2MoV钢的疲劳寿命高于44Si2CrV钢。经各种不同的温度回火处理而使其强度接近时,40Si2CrNi2MoV、44Si2CrV钢试样的疲劳寿命均高于60Si2CrVA钢。     

热处理工艺对Cr12MoV钢组织、硬度及耐磨性的影响

本试验研究了不同淬火和回火工艺热处理对Cr12MoV钢组织、硬度和磨损性能的影响。实验结果表明:当在1050~1100℃范围内淬火、520℃回火时,得隐针马氏体+少量残余奥氏体组织,材料硬度与耐磨性均较好;当在1100℃淬火,各温度二次回火硬度均较一次回火高,当在550℃回火时,试验钢实现二次硬化,且残余奥氏体大量转变,硬度和耐磨性达最大值,材料性能最优。     

热变形及工艺参数对C-Mn钢过冷奥氏体转变的影响

以C-Mn钢SS400为研究对象,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了热模拟实验,测得了试验钢静、动态CCT曲线.从CCT曲线可以看出,未变形时试验钢奥氏体向铁素体开始转变温度在800～690℃之间,变形后在810～710℃之间,变形提高了Ar3点.当冷却速度比较低时(0.2～5℃/s),变形奥氏体转变后室温组织的维氏硬度值低于未变形奥氏体转变后的室温组织维氏硬度值,而当冷却速度比较高时(5～20℃/s),趋势正好相反;变形后淬火试验结果表明应变量为0.4、变形速率为1/s 时,试验钢在820℃时已经发生形变诱导铁素体相变.随着应变量的增大和变形温度的降低,原奥氏体晶界的铁素体量增多.     

奥氏体形变对50CrV4钢相变行为的影响

利用Thermecmastor-Z型热模拟试验机,结合金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、维氏硬度计等,系统研究了奥氏体区变形对50CrV4钢连续冷却相变和等温相变规律的影响。建立了试验钢动态CCT曲线。研究结果表明,奥氏体变形能促进连续冷却转变过程中铁素体-珠光体、贝氏体转变,但亦可提高奥氏体的机械稳定性,进而抑制马氏体转变,Ms点由331.6℃(奥氏体未变形)降低至291℃(950℃下变形50%+890℃下变形50%,变形速率均为5s-1,变形后冷速为20℃/s)。当轧后冷速小于0.5℃/s时,试验钢中可获得铁素体+珠光体组织。此外,在研究不同变形量对试验钢等温相变规律影响时发现,650℃等温时,试验钢中发生铁素体-珠光体相变。随着变形量的增加(由30%增加至50%),其等温相变动力学加快(相变完成时间由197.6s减小至136.5s),铁素体体晶粒尺寸、珠光体片层间距减小,硬度增加。     

Si-Mn系Q&P钢热处理工艺的实验分析

在Gleeble1500热模拟机上,利用热膨胀法测定了Si-Mn系Q&P工艺的连续冷却转变曲线(CCT曲线),并采用井式盐浴炉模拟了Si-Mn系Q&P(Quenching and Partitioning)工艺的控冷热处理工艺.采用LEO-1450型扫描电镜和TEM-2000FX进行了组织观察与分析.结果表明:Q&P钢的临界点Ac3、Ac1、和Ms点分别为880℃、7100C和390℃.300℃的配分工艺温度+较长时间的保温能取得较好的强塑积.基体组织主要由板条马氏体和残留奥氏体组成,另外可发现极少量呈块状的残留奥氏体,残留奥氏体在组织中起到了相变诱发塑性的作用.     

合金钢淬火-配分工艺研究进展

 随着国内冶金、机械等领域的不断发展,对钢铁材料性能的要求越来越严格,汽车用钢不仅要求减重而且要有足够高的抗冲击性能保证汽车安全性,耐磨材料不仅要保证硬度还要有良好的韧性。合金钢淬火-配分(quenching and partitioning,简称Q&P)工艺是由美国Speer J G教授在2003年受Trip钢启发提出的,最终目的是在硬相基体上获得一定量的软相残余奥氏体,从而提高钢的塑韧性,马氏体、贝氏体保证了强度,残余奥氏体可以提高韧性,两相结合拥有良好的综合力学性能。和传统工艺淬火-回火(QT)抑制碳化物析出不同,钢中的碳没有分解为碳化物,而是在保温过程中重新扩散至奥氏体,提高了奥氏体的稳定性。Q&P钢具有成本低、性能好、工艺相对简单等特点,最初应用到汽车高强钢上,可以很大程度减轻汽车的质量、提高防撞能力、减小变形程度;陆续有研究者将Q&P工艺应用到耐磨材料上,发现可以在耐磨性损失很小或者不损失的情况下大幅度提高韧性。为了进一步提高性能,国内外许多学者做了大量的研究,在Q&P热处理工艺优化方面,发现奥氏体化温度、淬火工艺、配分工艺等参数对Q&P钢组织和性能都有较大影响;在合金元素调控方面,不仅C、Mn、Si等常规合金元素对Q&P钢的性能有重要的影响,Nb、Mo等微合金元素也对Q&P钢组织和性能有较大的影响。主要阐述了Q&P工艺的发展、国内外的研究现状以及Q&P工艺的应用,最后对Q&P工艺未来的发展进行了展望和总结。     

Q&P(淬火和分配)工艺对25Si2Ni3钢组织和力学性能的影响

对0.24C-1.72Si-2.96Ni钢进行Q&P处理:880℃15 min-淬火至150～260 ℃(QT)5 min-300℃10min油淬.结果表明,Q&P处理的钢为板条马氏体、残余奥氏体、孪晶马氏体和ε碳化物的复合组织;QT影响钢中马氏体量,随QT由150℃升高至260℃,钢的抗拉强度由1 580 MPa降至1 505 MPa,冲击功由45 J升至50 J.与传统淬-回火工艺相比,Q&P处理钢的抗拉强度降低25～100 MPa,冲击功提高5～8 J,伸长率没有明显变化.     

Si对半高速钢5Cr5WMoSiV冶金质量、组织和性能的影响

试验用5Cr5WMoSiV(HYRH12)钢(/%:0.53C,0.30~1.10Si,0.35Mn,≤0.025P,≤0.010S,5.30Cr,1.30Mo,1.20W,0.50V)的冶金流程为3 t感应炉-780 kg ESR-退火-110 mm方坯锻材-轧制Φ42.5 mm棒材-Φ14 mm轧材。研究了0.30%~1.10%Si和1010~1 070℃淬火+510~550℃回火处理对5Cr5WMoSiV钢冶金质量组织和力学性能的影响。结果表明,Si明显促进碳化物析出,显著提高钢的硬度;0.3%,0.7%,1.1%Si钢中含0.7%Si钢韧性和强度最低;而含0.3%Si钢,冲击韧性和抗弯强度最高。1 060~1 080℃淬火,含1.1%Si钢的HRC硬度值可达64。用于冷轧机中间辊时,5Cr5WMoSiV钢合适的Si含量为1.0%~1.2%,5Cr5WMoSiV钢传统推荐的热处理工艺为1 030~1 070℃淬火,520~540℃回火。     

1000MPa级高延伸率Q&P钢的实验室研究

以C-Si-Mn系TRIP钢成分为基础,设计了四种不同Si和Mn含量的合金成分,并采用不同两相区奥氏体化温度的淬火—配分(QP)工艺进行处理,得到了兼具高强度和高塑性的QP钢。其中,当奥氏体化温度为820℃时,0.18C-1.8Si-2.2Mn(质量分数,%)钢和0.18C-1.8Si-2.5Mn钢在抗拉强度达到1 000 MPa以上的同时断后延伸率仍不低于20%,显示了极佳的强塑性结合。利用SEM和XRD等对热处理材料的显微组织进行了表征,结果显示,其显微组织为铁素体、板条马氏体和一定量的残余奥氏体,残余奥氏体多呈块状且被铁素体所包围,且奥氏体化温度为820℃时,材料中的残余奥氏体含量和平均碳浓度均较高。更多且稳定的残余奥氏体在变形过程中发生TRIP效应,可以在不显著降低材料强度的情况下更有效地改善材料的塑性,这也是四种试验用钢经820℃的QP工艺处理后显示出更佳强塑性结合的主要原因。     

热处理对马氏体不锈钢5Cr15MoV冷轧退火板组织和性能的影响

研究了950～1 200℃正火处理对5Cr15MoV钢(%:0.50C、14.16Cr、0.66Mo、0.12V、0.39Ni)2mm冷轧退火板的力学性能和5%NaCl 35℃盐雾耐蚀性能的影响。结果表明,当950～1 150℃正火处理时随温度升高,钢中碳化物减少,硬度升高;1 200℃正火处理时,钢的基体中存在一定量残留奥氏体,硬度下降;正火温度超过1 100℃时,钢的耐蚀性降低,容易发生晶间腐蚀。在1135℃正火,可取得较高的硬度和良好的耐蚀性。     

调质处理工艺对微合金化Q960E钢70 mm板组织性能的影响

采用890～920℃淬火和560～600℃回火工艺对Q960E钢70 mm板进行性能测试,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对Q960E钢板显微组织进行分析。结果表明：采用920℃淬火和560℃回火工艺的钢板强韧性匹配最优(UTS 1048 MPa, YS 1005 MPa, el.14%,-40℃KV₂ 52～61 J),钢板全厚度方向性能分布相对均匀,硬度值为27.5～33HRC;组织从表面至心部为回火索氏体和残余奥氏体。     

调质热处理对55NiCrMoV7模具钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、硬度测试、V型冲击实验和单向拉伸实验结合有限元建模仿真,研究了55NiCrMoV7模具钢在不同淬火温度(790～910℃)、回火温度(100～650 ℃)下的微观组织演化和力学性能的变化规律。结果表明,随着淬火温度升高,球状碳化物逐渐溶解到马氏体基体中,马氏体组织不断长大、粗化,残余奥氏体逐渐增多;淬火后HRC硬度值基本稳定在42～46,屈服强度和抗拉强度先增大后减小,870 ℃淬火后均达到最大值1 380 MPa和1485 MPa,冲击韧性在850 ℃淬火后最大,为26 J。在不同温度回火过程中,马氏体组织含量基本稳定,随着回火温度继续升高,残余奥氏体逐渐溶解,碳化物从马氏体边界处析出,细小而弥散。870 ℃ 4 h淬火+560 ℃ 6 h回火可以使55NiCrMoV7钢具有良好的综合力学性能。     

热等静压TiC_p/30CrNi4Mo钢基复合材料的组织与性能

采用球磨与热等静压相结合的方法制备TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料,研究材料的显微组织、密度、硬度、常温和高温拉伸性能以及摩擦磨损性能。结果表明,TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料的组织均匀细小,基体组织主要为细片状珠光体、铁素体和少量残余奥氏体,Ti C颗粒弥散分布在基体上,与基体结合牢固;复合材料的相对密度高达99.7%,硬度为49 HRC,抗拉强度高达1 266 MPa,伸长率为4.0%;复合材料具有较好的高温力学性能,400℃时复合材料抗拉强度仍高达1 135 MPa;在200 N载荷条件下,复合材料的耐磨损性能较原30Cr Ni4Mo材料提高约4倍,磨损形式主要表现为轻微的磨粒磨损;复合材料经950℃水淬和520℃回火后,抗拉强度高达1 325 MPa,伸长率为4.6%。     

Microstructure and Mechanical Properties of Martensitic Stainless Steel 6Crl5MoV

 Martensitic stainless steel containing Cr of 12% to 18% (mass percent) are common utilized in quenching and tempering processes for knife and cutlery steel. The properties obtained in these materials are significantly influenced by matrix composition after heat treatment, especially as Cr and C content. Comprehensive considered the hardness and corrosion resistance, a new type martensitic stainless steel 6Cr15MoV has been developed. The effect of heat treatment processes on microstructure and mechanical properties of 6Cr15MoV martensitic stainless steel is emphatically researched. Thermo-Calc software has been carried out to thermodynamic calculation; OM, SEM and TEM have been carried out to microstructure observation; hardness and impact toughness test have been carried out to evaluate the mechanical properties. Results show that the equilibrium carbide in 6Cr15MoV steel is M23C6 carbide, and the M23C6 carbides finely distributed in annealed microstructure. 6Cr15MoV martensitic stainless steel has a wider quenching temperature range, the hardness value of steel 6Cr15MoV can reach to HRC 608 to HRC 616 when quenched at 1060 to 1100 ℃. Finely distributed carbides will exist in quenched microstructure, and effectively inhabit the growth of austenite grain. With the increasing of quenching temperature, the volume fraction of undissolved carbides will decrease. The excellent comprehensive mechanical properties can be obtained by quenched at 1060 to 1100 ℃ with tempered at 100 to 150 ℃, and it is mainly due to the high carbon martensite and fine grain size. At these temperature ranges, the hardness will retain about HRC 592 to HRC 616 and the Charpy U-notch impact toughness will retain about 173 to 20 J. A lot of M23C6 carbides precipitated from martensite matrix, at the same time along the boundaries of martensite lathes which leading to the decrease of impact toughness when tempered at 500 to 540 ℃. The M3C precipitants also existed in the martensite matrix of test steel after tempered at 500 ℃, and the mean size of M3C precipitates is bigger than that of M23C6 precipitates.     

含钛中锰钢淬火-配分组织及力学性能

 为了研究淬火-配分含钛中锰钢的组织与力学性能,借助扫描电子显微镜,透射电子显微镜、电子背散射衍射技术与万能拉伸试验机、磨粒磨损试验机等,分析与测试了含钛中锰钢在165~240 ℃淬火380 ℃配分处理后组织、强度、塑性与磨粒磨损性能。结果表明,试验钢淬火-配分组织主要为板条状一次马氏体、块状二次马氏体及残余奥氏体,同时含有大量微米级TiN和纳米级(Ti,Mo)C及TiN-(Ti,Mo)C复合析出相。190 ℃淬火380 ℃配分后残余奥氏体体积分数最高为12.5%。试验钢不同温度淬火与配分后屈服强度均大于1 000 MPa,抗拉强度均大于1 500 MPa,硬度从482.5HV增大到542.2HV,伸长率范围为9.2%~14.5%,在165~190 ℃淬火-配分处理后其抗磨粒磨损性能优于220~240 ℃淬火-配分钢。磨损机制主要是塑性变形和疲劳破坏,磨损过程中残余奥氏体发生应变诱导马氏体相变(TRIP)效应,析出相颗粒阻断基体塑性变形过程犁沟的前进和刮削行为,含钛中锰钢通过淬火-配分引入一定体积分数的残余奥氏体,有利于提高钢的强塑性与抗磨损性能。结合力学性能指标,含钛中锰钢最佳淬火-配分工艺为900 ℃奥氏体化30 min,190 ℃淬火,380 ℃配分10 min。     

车削非调质钢SG4201奥氏体晶粒的长大行为

采用Gleeble 3500热模拟试验机试验研究了直接车削用非调质钢SG4201（/%:0.42C,0.50Si,1.40Mn,0.009P,0.005S,0.02Nb,0.06V,0.015N）在1000~1250℃加热0~300 s的奥氏体晶粒长大行为,并建立了该钢奥氏体晶粒长大模型。试验结果表明,加热时间30 s时,奥氏体晶粒粗化温度和铌迅速大量固溶的温度为1100℃左右;奥氏体晶粒长大激活能约为110.8 kJ;确立SG4201钢铸坯均热不宜超过1150℃。工业生产结果表明,当铸坯均热温度≤1150℃,终轧温度800~850℃,轧后冷却速度30~35℃/s时,SG4201钢的力学性能为抗拉强度927 MPa,屈服强度687 MPa,延伸率23.5%,断面收缩率57%,U-冲击功48 J,HBW硬度值265。