淬火工艺对马氏体高强钢组织和性能的影响

摘要：采用拉伸、冲击、金相、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等试验手段,研究了在线直接淬火+回火（DQT）与离线再加热淬火+回火（RQT）工艺对马氏体高强钢组织性能的影响。结果表明,2种试验钢组织均为板条马氏体,RQT试验钢原奥氏体晶粒及板条束呈等轴状,板条块较短,板条较宽,DQT试验钢原奥氏体晶粒呈扁平状,板条束贯穿整个晶粒,板条块呈细长状,板条宽度较小;位错强化是DQT试验钢强度较RQT高的主要原因;板条束为控制DQT和RQT试验钢韧性的最小单元;DQT试验钢大角晶界比例较低,其具有较大的马氏体板条束尺寸以及更高的位错密度,断裂应力较低,低温韧性较差。     

800MPa调质高强钢宽厚板的开发

介绍了800 MPa调质高强钢宽厚板的开发情况,采用C-Mn-Cr-Mo及微合金化的成分设计,结合热轧+调质工艺生产了厚60 mm、宽3 800 mm、成品单重约20 t的钢板,钢板质量满足交货要求,钢板组织为回火马氏体和贝氏体,在原奥氏体晶粒内部呈不同方向的板条束排列,将原奥氏体晶粒分割成若干区域,从而保证了钢板具有高强度和高韧性的匹配。     

工程机械用高强度钢直接淬火回火工艺研究

通过研究工程机械用低合金高强钢直接淬火和回火过程中组织性能的演变规律,为离线调质高强钢的在线生产提供试验基础.试验钢在轧后空冷条件下得到粗大的粒状贝氏体组织,冲击韧性下降.快冷至210℃以下时得到全部的板条马氏体组织.试验钢具有较强的抗回火软化能力,高温回火后仍具有较高的强度.直接淬火回火条件下钢的综合力学性能均优于离线淬火工艺,体现出超快冷条件下在线热处理技术在发展减量化高性能钢中的优势.     

板条马氏体大变形轧制工艺的晶粒细化机制

分析了采用板条马氏体大变形轧制工艺制备超细晶钢板时的显微组织演变过程及其晶粒细化机制。结果表明,该工艺包含3个具有不同晶粒细化机制的工艺过程：①轧前预淬火 回火使原始奥氏体晶粒分裂为均匀细小的板条马氏体,板条晶内部含有大量吸附着碳原子的位错;②大变形轧制细化、破碎板条马氏体,并进一步增加了组织中的位错密度;③在轧后再结晶退火时,基体中的高密度位错提供了超常的驱动力,使再结晶晶核尺寸小于1μm,400℃和500℃退火后钢板的晶粒尺寸分别为52nm和316nm。     

低合金调质钢直接淬火回火工艺研究

研究了低合金调质高强钢在直接淬火条件下回火工艺参数对组织和性能的影响规律.结果表明,实验钢经控制轧制和直接淬火后,随回火温度升高强度下降,冲击韧性提高,600℃以上回火仍然保持较高的强度水平.纳米微合金碳化物析出延缓了回火软化作用.600℃回火的前20 min强度明显下降,冲击韧性明显改善.之后由于微合金碳化物的析出抵消了基体的回复软化作用,强度出现上升趋势.在线直接淬火和回火工艺有利于提高离线调质钢的综合力学性能,降低能源消耗,提高生产效率.     

低碳马氏体钢的微观组织及其对强度的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射(EBSD)以及透射电镜对17CrNiMo6钢经淬火和低温回火后的马氏体组织进行了定量分析,并且研究了其对强度的影响.结果表明:17CrNiMo6钢Packet(板条束)尺寸和Block(相似取向的板条束)宽度随原奥氏体晶粒尺寸的减小而减小,而Lath(板条)宽度在0.3μm左右,对原奥氏体晶粒尺寸变化不敏感.17CrNiMo6钢板条马氏体的屈服强度与原奥氏体晶粒尺寸、Packet尺寸以及Block宽度都符合Hall-Petch关系,而Block宽度是对强度起作用的组织控制因素.     

回火工艺对高强钢性能和组织的影响

邯钢在3 500 mm轧机生产线展开"控制轧制+直接淬火+回火"工艺生产1 100 MPa以上级别超高强钢板的试验研究。结果显示:DQ状态钢板的抗拉强度达到1 420 MPa,屈服强度达到1 050 MPa,延伸率约为9. 0%;经过500～750℃回火,钢板的抗拉强度明显下降,延伸率、冲击韧性提高,组织为明显的板条马氏体;经过500～680℃回火,马氏体板条中存在明显的析出物;经过720～750℃回火,组织中不再有明显的板条形貌。     

微量硼对热轧低焊接裂纹敏感性钢力学性能的影响

采用相同轧制工艺试制低焊接裂纹敏感性钢,对比分析了微量硼元素对显微组织和力学性能的影响.结果表明:含硼钢的屈服强度和抗拉强度比无硼钢分别要高150和105MPa,但冲击韧性明显低于无硼钢.显微组织分析可知,硼的偏聚机制使组织中保留了明显的原始奥氏体晶界,并获得具有较大有效晶粒尺寸的板条贝氏体束,同时在贝氏体板条晶界上分...     

热处理对Ti微合金钢组织性能的影响

采用OM、SEM、拉伸及冲击试验等方法,对比研究了淬火温度对Ti微合金高强钢组织和性能的影响。结果表明,热处理后钢获得板条马氏体组织,随着淬火温度的升高,奥氏体化越充分,碳化物及合金元素溶解充分,强硬度增加;当加热温度过高,碳化物聚集长大,晶粒度过大,降低强硬度;冲击功随淬火温度升高则呈现下降趋势,即韧性降低。     

回火对超高强度马氏体钢力学性能的影响

马氏体钢是汽车用先进高强钢的重要品种,主要组织为马氏体,突出特点为合金含量低、强度高。随着强度的提高,马氏体钢组织逐步接近全马氏体,并且马氏体的含碳量也进一步增加,导致弯曲性能和韧性降低。以冷轧C-Si-Mn钢板为研究对象,研究了回火对淬火态超高强度马氏体钢板的弯曲性能和冲击韧性的影响,发现与淬火态相比,回火处理对试验用钢的弯曲性能和冲击韧性有明显改善,但回火温度过高会造成弯曲性能和冲击韧性的下降。     

屈服强度785 MPa低碳含铜船板钢的组织和性能

 研究了一种屈服强度大于785 MPa的船板钢,测试了其动态连续冷却相变曲线（CCT）,研究了试验钢经控制轧制+直接淬火+回火（DQ- T）工艺处理后的组织性能。结果表明,直接淬火（DQ）钢板组织为板条马氏体（LM）,回火后铜、铌元素呈弥散析出。经500 ℃回火钢板的强度最高,冲击韧性（KV2）最低。钢板经710 ℃回火,其组织为二次马氏体（SLM）+铁素体,屈服强度（Re）为810 MPa,抗拉强度（Rm）为 1 066 MPa,伸长率（A）为17%,在-80 ℃下KV2为97 J,达到最佳强韧性匹配。     

加速冷却钢的显微组织与强化因素

进行了有关强化控制轧制与加速冷却钢的冶金分析。与普通轧制相比较,采用加速冷却可强化具有铁素体-珠光体组织结构的低碳当量钢。这种强化来源于:①细微的铁素体晶粒;②铁素体自身强化;⑧珠光体体积百分率提高。而铁素体强化起因于铁素体的过饱和、细微弥散的碳化物以及铁素体晶粒位错诱导相变。此外,还对具有马氏体组织结构合金钢直接淬火后的强度进行了研究。在淬火工艺条件方面,将钢从非奥氏体再结晶区进行直接淬火与相同成分的加热-淬火钢相比,具有更高的强度。显然,这并非取决于钢材中的合金元素,而是由所保留的热轧马氏体引起晶格缺陷所决定。然而,与普通淬火钢水平相比较,回火后直接淬火钢的强化则受合金元素的影响。在直接淬火钢回火以及奥氏体区加工时,钼是最有效的合金元素,因其与抑制回火时位错消失密切相关。     

临界淬火对超厚水电钢冲击韧性的影响

通过设计对比实验,研究了临界淬火工艺对超厚水电站用钢板的组织和性能的影响.试验结果发现,临界淬火较低的加热温度得到了细小的奥氏体晶粒和一定量的未溶铁素体,临界淬火后试验钢近表面得到了未溶铁素体+板条马氏体组织,厚度t/4处得到了未溶铁素体+板条贝氏体+粒状贝氏体组织,厚度t/2处得到未溶铁素体+先共析铁素体+粒状贝氏体组织.回火后钢板近表面组织转变为未溶铁素体+回火索氏体组织,厚度t/4和t/2处回火后得到了铁素体+回火贝氏体组织.临界淬火工艺保留了部分未溶铁素体,使碳扩散至奥氏体中,提高了奥氏体的稳定性,淬火后以残余奥氏体存在,提高了超厚水电钢的冲击韧性;厚度t/2处的-20℃的低温冲击韧性达到了156 J,满足了使用要求.     

热处理工艺对高C-Cr高强耐磨钢组织和性能的影响

设计了一种高C-Cr高强耐磨钢,测试了末端淬透性,研究了不同热处理工艺对微观组织演变和性能的影响,测试了力学性能和耐磨损性能,利用SEM和TEM表征了微观组织。试验结果表明,随距离淬火端距离的增大,试验钢的硬度呈现单调递减的趋势,0~2.5 cm为硬度平缓降低阶段,布氏硬度在63~65HRC的区间。马氏体淬火+回火处理后,试验钢基体组织主要为马氏体板条,板条尺寸大小不一。经贝氏体等温淬火处理后,贝氏体板条相互平行,板条尺寸平均。贝氏体板条间存在薄膜状的残留奥氏体,贝氏体板条内部存在长度为100~150 nm的碳化物析出相,析出相与贝氏体板条呈60°取向排列。磨损过程中,达到800转时,马氏体基体试验钢失重168 mg,贝氏体基体失重192 mg,增加了14.28%,马氏体基体的耐磨损性能更高。而贝氏体基体的力学性能却明显高于马氏体基体,屈服强度达到1 955 MPa,抗拉强度达到了2 485 MPa,伸长率仍然达到了7%。     

淬火温度对Q890 D高强钢组织与力学性能的影响

以Q890D钢为研究对象,采用OM、SEM及TEM等分析手段研究了不同淬火温度(850～950℃)下实验钢的组织与力学性能的对应关系。结果表明:随着淬火温度的升高,显微组织中马氏体板条逐渐增大,微合金元素的碳氮化物弥散分布于马氏体板条内与板条间;微合金元素的碳氮化物溶解后钉扎晶界作用减弱使得原奥晶粒尺寸由8. 2μm增加到15. 38μm。屈服强度和抗拉强度随淬火温度的升高呈现先升高后降低的变化趋势,冲击韧性整体呈降低趋势,但900℃时出现增加态势,之后逐渐降低。综合显微组织与力学性能分析结果,认为Q890D钢最佳淬火温度为900℃。     

热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善

为研究Ti对热轧钢板拉伸和冲击性能的影响，利用热轧试验机组对不同成分体系含Ti微合金钢采用不同的轧制工艺进行轧制试验，并采用OM、SEM、拉伸和冲击试验等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征与测试。结果表明，低碳钢中加入一定量的Ti,可以显著提高钢的强度，但同时也会导致钢的冲击韧性明显降低。钢中析出的大颗粒的TiN和粗大的铁素体晶粒是导致含Ti微合金钢冲击韧性恶化的主要因素。通过在含Ti微合金钢中加入Nb,采用Ti-Nb复合强化，同时配合840℃低温终轧和560℃低温卷取工艺，可显著改善含Ti微合金的冲击韧性，使钢板获得高强、高韧的综合性能。     

屈服强度1100 MPa级超高强钢热处理组织及性能

随着工程机械向大型化轻量化方向发展,超高强钢的市场需求越来越大且综合性能要求越来越严格。结合5 000 mm宽厚板生产线及热处理装备,研究淬火过程中淬火温度对屈服强度1 100 MPa级超高强度钢组织及力学性能的影响。结果表明,淬火温度决定了合金元素的溶解和分布状态、原始奥氏体晶粒尺寸,影响试验钢的综合力学性能。不同淬火温度下,基本微观组织为板条马氏体。随着淬火温度的升高,原奥氏体晶粒尺寸增大;当淬火温度由840℃升高至990℃时,原奥氏体晶粒平均尺寸由9.0μm增加到22.5μm。采用900～930℃淬火及350℃回火的热处理工艺,试验钢可获得最佳的强韧性匹配,此时屈服强度为1 125～1 155 MPa、抗拉强度为1 306～1 335 MPa、断后伸长率为12.5%～14.0%,布氏硬度为415～419,-40℃冲击功为80～100 J,抗拉强度与布氏硬度比值范围在3.10～3.20之间,满足标准GB/T 28909—2012对Q1100E的要求。     

屈服强度1100 MPa级超高强钢热处理组织及性能

摘要：随着工程机械向大型化轻量化方向发展，超高强钢的市场需求越来越大且综合性能要求越来越严格。结合5000mm宽厚板生产线及热处理装备，研究淬火过程中淬火温度对屈服强度1100MPa级超高强度钢组织及力学性能的影响。结果表明，淬火温度决定了合金元素的溶解和分布状态、原始奥氏体晶粒尺寸，影响试验钢的综合力学性能。不同淬火温度下，基本微观组织为板条马氏体。随着淬火温度的升高，原奥氏体晶粒尺寸增大；当淬火温度由840℃升高至990℃时，原奥氏体晶粒平均尺寸由9.0μm增加到22.5μm。采用900～930℃淬火及350℃回火的热处理工艺，试验钢可获得最佳的强韧性匹配，此时屈服强度为1125～1155MPa、抗拉强度为1306～1335MPa、断后伸长率为12.5%～14.0%，布氏硬度为415～419，－40℃冲击功为80～100J，抗拉强度与布氏硬度比值范围在3.10～3.20之间，满足标准GB/T 28909—2012对Q1100E的要求。     

细晶强化和位错强化对中锰马氏体钢的强化作用

 研究了碳和锰含量对淬火中锰马氏体钢的位错密度、残余奥氏体含量、晶粒尺寸等组织结构以及室温力学性能的影响。借助于SEM、EBSD、TEM和XRD表征了材料的微观组织,探讨了马氏体钢的强化机制。结果表明:随着碳含量增加,淬火中锰钢的位错密度和残余奥氏体体积分数逐渐增加,板条束和板条块尺寸逐渐细化,大角晶界百分数逐渐增加,强度逐渐升高;增加锰含量能够提高马氏体钢的位错密度和抗拉强度。分析认为,位错强化和细晶强化是淬火中锰马氏体钢的主要强化机制。马氏体板条尺寸是马氏体抗拉强度的结构控制单元,而原奥氏体晶粒尺寸则是马氏体屈服强度的结构控制单元。     

钒,氮含量对耐磨钢NM400组织及性能的影响

在普通Cr-Mo-B系低合金耐磨钢成分基础上,通过添加适量的钒、氮元素,研究钒氮微合金化对轧后直接淬火(DQ)+低温回火耐磨钢板组织及性能的影响。结果表明:无钒氮钢板的微观组织为板条马氏体组织,-20℃冲击功为15 J,布氏硬度为443HBW。分别添加质量分数0.088%V-0.013%N和0.089%V-0.029%N的2种钒氮微合金化的钢板,板条马氏体组织明显细化,在组织中发现存在少量针状铁素体组织。2种钢板的-20℃冲击功分别提高至30和42 J,质量分数0.089%V-0.029%N的钢板强度、硬度与无钒氮钢板基本一致。低温轧制过程中析出的V(C,N)颗粒起到定扎奥氏体晶界、抑制晶粒长大作用。在860℃温度终轧及轧后弛豫过程中析出的V(N,C)粒子可以促进针状铁素体形成,它们起到分割奥氏体晶粒、细化马氏体板条束的作用。含质量分数0.089%V-0.029%N的耐磨钢板的综合性能最好。