淬火-配分处理对二次淬火时钢中残留奥氏体分解转变的影响

对0.26C-1.72Si-1.56Mn钢进行了不同碳配分时间的淬火-配分(Q-P)处理,并研究了其组织,特别是二次淬火中奥氏体的分解转变。结果表明:Q-P处理后都形成了板条马氏体+二次淬火组织,且二次淬火组织中都存在孪晶马氏体;碳配分时间在10~300 s范围内,Q-P处理后残留奥氏体中的C含量均高于1.0wt%,残留奥氏体的含量不低于11%(体积分数),有利于钢韧性的改善;初次淬火后未转变奥氏体的形态和尺寸是影响其稳定性的关键因素,初次马氏体板条界膜状奥氏体容易形成残留奥氏体;相对于块状未转变奥氏体,条状未转变奥氏体容易形成二次淬火马氏体及片状残留奥氏体。     

Q235钢奥氏体氮碳共渗后的回火转变

研究了Ｑ２３５钢奥氏体氮碳共渗后共渗层回火时组织、结构、表面硬度、硬度分布以及耐磨性的变化。结果表明：奥氏体氮碳共渗层在回火后,化合物层的ε相析出γ相,奥氏体淬火层发生含氮马氏体的分解和残留奥氏体的转变,过渡层也析出了γ相,从而使共渗层的表面硬度和渗层中各层的硬度都得到很大的提高,硬度分布得到改善,同时使渗层的耐磨性提高,得到了更为优越的渗层     

低碳钢气体氮碳共渗及后续淬火研究

目的 减少传统氮碳共渗及后续淬火形成的马氏体层中大量孔洞及其性能差的缺陷,寻求优化的工艺参数,在低碳钢表面获得少孔、高强、高韧的强化层。方法 采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对不同工艺参数条件下制备的强化层的微观组织结构和性能进行表征。结果 氮碳共渗化合物层经850 ℃加热油淬后转变成多孔马氏体,降低淬火温度、缩短共渗时间、减少共渗气氛中的NH3流量、增加CO流量均可减少淬火试样表面孔洞的数量。经680 ℃加热淬火后,氮碳共渗化合物层转变成马氏体加残余奥氏体的复相强化层,这种复相强化层的硬度可达到1000HV,且具有很好的韧性。经过120 ℃低温回火后,复相强化层仍保持高硬度和良好韧性。相对于增加CO流量而言,降低NH3流量不仅能减少表面的孔洞,也可保持680 ℃淬火强化层的高硬度和良好韧性,同时也可缩短氮碳共渗时间,节约成本。结论 优化的氮碳共渗淬火工艺能获得由马氏体和奥氏体组成的复相强化层,并显著减少表面孔洞。强化层中广泛分布的奥氏体能显著改善复相强化层的韧性。因此,复相强化层具有高强高韧且少孔的优点。     

整体淬火和感应淬火

本文比较了整体淬火和感应淬火钢中马氏体组织演变,性能及断裂之间的异同点。感应粹火由于加热速度比炉体加热速度快得多,因此其马氏体组织更细小相应的硬度也更高。同时由于感应加热限制了碳化物的溶解时间,为此,在有些加热条件下,珠江体层间的碳化物的仍残留在奥氏体中,并保留在随后转变的马氏体组织中。一般地,低合金碳钢淬火后的硬度和强度随钢中碳含量的增加而升高,但当ｗ（Ｃ）〉０．５％时,则碳钢经这两种方法淬火后     

直接淬火-碳分配处理后高强度钢的组织与力学性能

采用一种中碳低合金高强度钢,在轧后进行直接淬火后再快速升温至400～600℃进行碳分配处理的直接淬火-碳分配(Quenching Partitioning)处理(DQP),研究DQP工艺对钢的组织与力学性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残留奥氏体体积分数。结果表明:DQP处理后,钢的组织为板条马氏体组织和残留奥氏体。马氏体板条宽150～250 nm;残留奥氏体位于马氏体板条间,随工艺参数不同,其体积分数在4%～8%。钢中析出物尺寸大多为20 nm左右。经过DQP处理后,钢的抗拉强度达到1200 MPa以上,伸长率15%～17%。-40℃冲击功达到30 J以上。合理的淬火终淬温度可以获得更多残留奥氏体,而升高分配温度会增加析出、并使析出物长大,这是提高钢的强度和韧性的主要原因。     

Q-P工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、冲击试验机、洛氏硬度计和拉伸试验机等,对淬火-配分(Q-P)工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢微观组织及力学性能的影响进行了研究,并重点分析了试验钢经Q-P处理后微观组织中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明,等温淬火温度从120℃升高至180℃,试样洛氏硬度、冲击吸收能量、抗拉强度以及伸长率均随着马氏体、残留奥氏体及残留奥氏体中碳含量下降而降低。当Q-P工艺等温淬火温度为120℃时,力学性能最优,试样中残留奥氏体体积分数为13.9%,残留奥氏体中碳含量(质量分数)为1.1%,洛氏硬度为58.8 HRC,冲击吸收能量为50.7 J,抗拉强度为1768 MPa,伸长率达19.6%。     

淬火温度对5Cr15MoV钢空冷淬火组织与性能的影响

通过1000~1200 ℃间隔50 ℃的系列加热温度对5Cr15MoV马氏体不锈钢进行空冷淬火试验,并采用光学显微镜、EBSD和洛氏硬度计对不同温度淬火后组织和硬度进行检测,研究了淬火温度对试验钢组织、晶粒尺寸、残留奥氏体含量以及硬度的影响。结果表明,试验钢淬火后组织为马氏体+未溶合金碳化物+残留奥氏体。随着淬火温度升高,马氏体板条尺寸增大,未溶碳化物量逐渐减少直至消失,残留奥氏体含量先增加后减少。试验钢的硬度变化趋势为先增加后显著降低,在淬火温度为1050 ℃达到最大值60.8 HRC。试验钢硬度主要是马氏体的含碳量、晶粒尺寸、残留奥氏体含量和碳化物含量综合作用的结果。     

18Cr2Ni4WA钢真空碳氮共渗工艺试验

制定了一种18Cr2Ni4WA钢的真空碳氮共渗的热处理工艺,研究了该真空碳氮共渗工艺对18Cr2Ni4WA钢的微观组织和性能的影响。结果表明,18Cr2Ni4WA钢经真空碳氮共渗、高压气体淬火、深冷与低温回火后,表层微观组织为细针状马氏体,心部为板条状回火马氏体;表面残留奥氏体含量为9.19%(Vol.);试样表面硬度达到了901 HV0.2,有效渗碳层深度达到了1.3 mm。     

淬火温度对非均质淬火-配分钢组织和性能的影响

采用以Mn配分珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺，研究了淬火温度对非均质淬火-配分钢的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明，当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时，可在淬火后获得由富Mn片状残留奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体区域。随淬火温度的升高，高温奥氏体向马氏体转变的驱动力降低，导致鬼珠光体区域减少，块状残留奥氏体数量增多、且尺寸增大。由于鬼珠光体区域减少，马氏体板条的细晶强化效果减弱，造成屈服强度降低；块状残留奥氏体的增加，提供了更强烈的TRIP效应，同时改善了抗拉强度和均匀延伸率，但块状残留奥氏体形成的脆性马氏体降低了颈缩后的延伸率。由此可见，通过调控淬火温度，能够在保证高抗拉强度(约1600 MPa)和高断裂总延伸率(约20%)的基础上，实现对屈服强度和均匀延伸率的进一步调控。     

汽车用高强钢的热成形-淬火碳分配工艺与组织性能

对热轧态Fe-Mn-Si-B系汽车用高强钢进行了热成形-淬火碳分配处理,研究了淬火温度和等温碳分配温度及时间对高强钢物相组成、组织与力学性能的影响。结果表明,热挤压成形后快淬至室温的试样中形成了马氏体组织,而淬火-碳分配工艺下都形成了细小的马氏体和残留奥氏体双相组织;不同热成形-淬火碳分配工艺下高强钢的强塑积都明显高于热成形后直接淬火至室温的试样,采用325℃×45 s淬火-碳分配后高强钢具有最高的强塑积(22 663 MPa·%),继续延长碳分配时间至60 s,高强钢的强塑积反而降低,这主要是由于韧性残留奥氏体发生部分分解而形成了下贝氏体组织。     

冷却介质对不同碳含量合金钢淬火组织及性能的影响

以20CrMnTi齿轮钢为模型,设计制备了不同碳含量及合金成分的试样,以10%NaCl水溶液与液氮作为淬火冷却介质。分析探讨了试样淬火后微观组织形貌与宏观硬度的对应关系,以及不同冷却速度对其组织转变的影响。结果表明:采用10%NaCl水溶液作为淬火介质时,低中碳试样的组织为典型板条马氏体,高碳试样微观组织中保留了大量残留奥氏体,硬度相对较低;液氮淬火过程中,高温区试样表面形成了氮气膜,传热缓慢,导致低碳试样淬火组织中出现少量铁素体组织,致使其硬度低于盐水淬火的全马氏体组织;然而,对于高碳及高Ni合金样品,高温区氮气膜的冷速已达到淬火临界冷速,且低温区的大过冷度进一步促进部分残留奥氏体向马氏体转变,宏观硬度表现为升高;低温区的液氮深冷作用导致细小残留奥氏体向马氏体转变,但粗大残留奥氏体转变较为困难。     

汽车用Q&P钢中的残留奥氏体

研究了在两相区加热与完全奥氏体区加热Q&P工艺下0.2C-1.51Si-1.84Mn钢中的残留奥氏体。结果表明:两相区加热得到的残留奥氏体量最高达13.39%,完全奥氏体化得到的残留奥氏体量最高达5.23%,配分时间为10 s时,两种加热方式的试样都完成碳配分;两相区加热得到的残留奥氏体以两种形态存在:处于马氏体板条间的薄膜状和位于原奥氏体晶界处的块状,而完全奥氏体化后得到的残留奥氏体以薄膜状存在于马氏体板条间;通过电子背散射衍射(EBSD)发现,残留奥氏体的分布与晶界多少有关。     

Thermodynamic calculations of carbonitrides in microalloyed steels

A three-phase miscibility gap including the austenite and two carbonitrides is presented to describe the phase equilibria between the austenite matrix and carbonitride precipitates. It is demonstrated that the three-phase equilibrium has a lower Gibbs energy than the conventional two-phase equilibrium of austenite and one carbonitride, and is more consistent with experimental data in the literature.     

THEORETICAL CALCULATION OF SPECIFIC INTERFACIALENERGY OF SEMICOHERENT INTERFACE BETWEEN MICROALLOY CARBONITRIDES AND AUSTENITE

According to the misfitting dislocation theory,a method of theoretical calculation was devel-oped for the specific energy of the semicoherent interface between microalloy carbonitridesand austenite matrix.The calculating formulae were derived and the results were satisfactorilyapplied on the research works.     

淬火介质对42CrMo钢棒淬火组织及硬度影响的数值模拟及试验验证

基于有限元计算分析了直径为ø40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化,采用硬度检测和显微组织分析对模拟结果进行了验证。结果表明,当使用淬火油淬火时,试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变,心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时,试样表层几乎转变成马氏体,心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后,表面硬度分别为58和55 HRC,均由表面至心部硬度逐渐降低,但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC,约为50 HRC。     

两相区淬火对9Ni钢中逆转变奥氏体的影响

淬火+两相区淬火+回火(QIT)能显著的提高9Ni钢的低温韧性。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)对QIT处理的9Ni钢中逆转变奥氏体的含量、形貌、分布以及两相区淬火对逆转变奥氏体的影响进行了研究。结果表明,QIT处理的9Ni钢中逆转变奥氏体的含量约为10%,以块状和薄膜状形态分布在基体中;两相区淬火的9Ni钢中的大角度晶界增多,有利于逆转变奥氏体的形核;基体上某些区域的C、Mn和Ni元素含量较高,利于逆转变奥氏体长大和稳定化。     

V对含氮马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

为提升含氮马氏体不锈钢在高温下服役性能,设计了两种试验钢(一种添加0.12%V (质量分数),一种不加V),采用冲击、拉伸试验机、洛氏硬度计、Thermo-Calc软件、OM、SEM、TEM研究了添加微量的V对含氮马氏体不锈钢组织和力学性能的影响。结果表明,在较高温度450～550℃下回火,添加0.12%V较不加V的含氮马氏体不锈钢硬度提高了0.6～1.9 HRC,冲击吸收能量提高了1.2～3.8 J。1050℃淬火、-73℃冷处理、530℃回火后,添加0.12%V钢的塑韧性得到较大提升,断裂方式改变为韧-脆混合断裂,原奥氏体晶粒尺寸由16.48μm减小为11.12μm,未溶第二相的种类和分布由沿着原奥氏体晶界呈断链状分布的短棒状M₂₃C₆碳化物转变为弥散分布的球状碳化物和碳氮化物。通过细化晶粒和均匀分布的球状碳化物、碳氮化物,使得含氮马氏体不锈钢的强度和塑韧性均得到提升。     

热轧马氏体/贝氏体区直接淬火-配分钢组织性能研究

以低碳硅锰钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺研究了马氏体区淬火-配分(QP)、贝氏体区淬火-配分(BP)和直接淬火工艺对组织性能演变的影响。结果表明,经QP工艺处理后得到马氏体和残余奥氏体的组织,残余奥氏体体积分数大于10.0%,并且呈现薄膜状分布于马氏体板条间,试样屈服强度大于1 100 MPa,抗拉强度大于1 200 MPa,伸长率在14.75%~16.00%之间,强塑积可高达21.12GPa·%。经BP处理后的试样获得贝氏体基体和17.3%的残余奥氏体组织,试样伸长率高达21.00%,强塑积为22.26GPa·%。经直接淬火工艺处理后的试样,抗拉强度高达1 540 MPa,但残余奥氏体体积分数为3.6%,导致伸长率仅为8.00%,强塑积为12.32GPa·%。此外,还发现少量软相铁素体组织,可以降低试验钢的屈服强度。