采用直接淬火-回火技术研制抗拉强度780MPa高强韧钢板

测定了选定低碳微合金成分体系的动态CCT曲线.当冷却速度在1～30℃/s之间时,钢板形成贝氏体组织,随冷却速度的增加,Bs点下降,贝氏体组织逐渐细化,钢板维氏硬度增加.采用大于等于20 ℃/s的冷速淬火到室温后,在610～650 ℃回火,试制了抗拉强度大于780 MPa的高强度钢板.钢板的屈服强度大于700 MPa,-40 ℃冲击功大于150 J,钢板在630 ℃回火获得了较好的强韧性匹配.钢板直接淬火态的微观组织由宽度为0.5～1.5 μm的贝氏体铁素体板条和板条界面处的马奥组元构成.贝氏体板条内部有亚板条.回火热处理后,贝氏体板条界面弱化,球状的渗碳体在贝氏体板条边缘形成.仪器化冲击实验显示钢板在-40℃仍具有良好的止裂能力.钢板的贝氏体相变可用扩散机制较好地解释.     

模具钢无碳化物贝氏体的相变行为及其对磨损性能的影响

研究了H13模具钢的常规马氏体(油淬火+580℃回火)和无碳化物贝氏体(300℃等温处理)的相变行为，以及显微组织对其冲击磨损性能的影响。结果表明：试验钢经贝氏体等温后形成了由板条状贝氏体铁素体和残留奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织；贝氏体铁素体+残留奥氏体组织的冲击磨损性能在磨损后期(1.5和2.0 h)优于马氏体组织。这是由于马氏体组织容易产生微裂纹，产生大量犁削，从而导致耐磨性能降低，而无碳化物贝氏体组织在冲击磨损过程中使表层发生剧烈的塑性变形，诱导微观组织中的残留奥氏体转变成α相铁素体，能够阻止试验钢基体在冲击磨损过程中产生切削，从而提高其耐磨性。     

铸造无碳化物贝氏体耐磨钢的研究与应用

介绍了无碳化物贝氏体耐磨铸钢的合金化设计,研究了铸造无碳化物贝氏体耐磨钢热处理的组织和性能.铸造无碳化物耐磨钢正火低温回火热处理组织由贝氏体铁素体和奥氏体组成,属于非典型贝氏体或无碳化物贝氏体或奥氏体-贝氏体复相组织,淬火低温回火热处理组织由马氏体和残余奥氏体组成,属于马氏体-奥氏体复相组织.结果表明:铸造无碳化物贝氏体耐磨钢正火或淬火后低温回火,材料具有高的强度、高的韧性和高的耐磨性,低碳铸造无碳化物贝氏体耐磨钢具有良好的焊接性能.并介绍了铸造无碳化物贝氏体耐磨钢在矿山机械方面的应用.     

淬火工艺对超高强度特厚板组织性能的影响

采用不同冷却速度的一次和两次淬火以及不同的二次淬火温度,研究了淬火工艺对超高强度调质特厚板心部组织和性能的影响。结果表明: 在较低的淬火冷速（0.05 ℃/s）下,组织以粒状贝氏体为主,强度和韧性较低;随着冷却速度的提高,粒状贝氏体逐渐减少,马氏体增加,强度和韧性提高。两次淬火能明显细化原始奥氏体晶粒,提高钢板强韧性匹配。当二次淬火温度位于两相区时,大量回火未分解的MA组元是造成韧性较低的主要原因;当二次淬火温度位于完全奥氏体区时,随淬火温度升高,韧性逐渐提高,在930 ℃时获得最佳的强韧性匹配。     

淬火工艺对超高强度特厚板组织与性能的影响

采用不同冷却速度的一次和两次淬火以及不同的二次淬火温度,研究了淬火工艺对超高强度调质特厚板心部组织和性能的影响。结果表明:在较低的淬火冷速(0.05℃/s)下,组织以粒状贝氏体为主,强度和韧性较低;随着冷却速度的提高,粒状贝氏体逐渐减少,马氏体增加,强度和韧性提高。两次淬火能明显细化原始奥氏体晶粒,提高钢板强韧性匹配。当二次淬火温度位于两相区时,大量回火未分解的M/A组元是造成韧性较低的主要原因;当二次淬火温度位于完全奥氏体区时,随淬火温度增加,韧性逐渐提高,在930℃时获得最佳的强韧性匹配。     

热处理对复合铸造高铬高碳钢/碳钢耐磨材料微观组织及力学性能的影响

采用液-固复合的方法制备铸态复合耐磨试验钢,且分别进行等温淬火和淬火-回火处理,利用扫描电镜、硬度计及冲击性能测试研究了不同的热处理对高铬高碳钢/碳钢复合铸造耐磨钢组织和性能的影响。利用JMatPro软件对试验钢不同温度下平衡相种类与含量进行了计算。结果表明,铸态高铬高碳钢/碳钢复合材料耐磨层的微观组织由网状碳化物和粒状珠光体组成;基体层为由粗大的奥氏体在较快冷速下形成的魏氏组织。等温淬火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+奥氏体+铁素体的微观组织,基体层形成了块状铁素体与珠光体的微观组织;淬火-回火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+马氏体的微观组织,基体层形成马氏体+上贝氏体的微观组织。经过等温淬火的试验钢耐磨层硬度为493 HBW,冲击吸收能量为2.6 J,基体层冲击吸收能量为79.2 J;经过淬火-回火的耐磨层硬度为629 HBW,冲击吸收能量为1.6 J,基体层的冲击吸收能量为20.0 J。考虑复合耐磨钢需要抵抗较高冲击载荷,880 ℃保温2 h空冷至320 ℃保温5.5 h的等温淬火为更优的热处理工艺。     

07MnCrMoVR水电钢的生产工艺及组织性能

采用激光共聚焦扫描显微镜对07MnCrMoR水电钢奥氏体晶粒长大的动态过程进行了原位观察,并对其静态CCT曲线进行了测定,利用淬火机和热处理炉对38 mm厚的试验钢进行了淬火和回火试验。结果表明:试验钢在1200℃以下加热时奥氏体晶粒长大趋势不明显;当冷却速率为0.05~0.25℃/s时,试验钢的组织转变为多边形铁素体+珠光体,冷却速率为0.5~20℃/s时转变为贝氏体组织,冷却速率为20~50℃/s时转变为马氏体组织;930℃淬火后,试验钢的组织转变为板条贝氏体+马氏体,600℃回火后转变为铁素体+回火贝氏体,大量的碳化物在铁素体基体上析出,其屈服强度为602 MPa,抗拉强度为713 MPa,-20℃低温冲击吸收能量为259 J,力学性能高于国家标准的要求,为最佳的调质生产工艺。     

冷却介质对高强度贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响。结果表明，轧制、低温回火及热轧后奥氏体化空冷低温回火耐磨板的组织为板条贝氏体铁素体和残留奥氏体，油冷、水冷热处理耐磨板的组织为板条马氏体和残留奥氏体。经轧制、低温回火及奥氏体化空冷低温回火，新型贝氏体耐磨钢板具有良好的强韧性配合。热轧后用控制奥氏体化介质冷却可以获得不同力学性能的耐磨钢板．     

高强高韧钢Q960E的生产工艺

采用中低碳微量添加Nb、V、Cr、Mo、Cu、Ni等合金元素成分设计思路,通过对Q960E钢板相变点、静态CCT曲线测定,详细研究钢板淬火后经不同回火工艺的微观组织和力学性能。结果表明:当冷速为0.1～1 ℃/s时,组织主要为铁素体+粒状贝氏体,随冷却速度增加,铁素体转变受到抑制,逐渐向贝氏体和马氏体转变,当冷速大于10 ℃/s时,组织全部为马氏体。淬火钢板经150、180、210 ℃回火后,随回火温度升高,强度不断下降,塑性增加,韧性呈先升后降,180 ℃回火时综合性能最佳匹配,屈服强度1050 MPa、抗拉强度1140 MPa、断后伸长率11.0%、-40 ℃KV₂单值60 J以上。     

热处理工艺对新型贝氏体钎具钢组织和力学性能的影响

采用金相组织观察和力学性能测定,研究了热处理对新型贝氏体钎具钢组织与力学性能的影响.结果表明,奥氏体化经不同冷却介质冷却后,新型贝氏体钎具钢具有较高的强韧性配合及淬透性,经900 ℃奥氏体化空冷300 ℃回火后材料具有最佳的强韧性配合;500 ℃回火出现回火脆性,其原因与组织中的贝氏体铁素体及残留奥氏体分解形成的碳化物有关.提出了适合新型贝氏体钢钎具的最佳热处理工艺及应用结果.     

Cr元素及轧后控冷工艺对高强H型钢组织性能的影响

针对高强H型钢的开发,研究了Cr元素及轧后控冷工艺对高强H型钢组织性能的影响。利用Jmatpro软件、光学显微镜、ImagePro-Plus等试验方法对含Cr和不含Cr两种试验钢的奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,组织演变、力学性能及强韧化机制进行了研究。结果表明,随着冷速的增加,钢中铁素体和珠光体体积分数逐渐减小,当冷速达到一定时,钢中开始出现针状铁素体,且铁素体基体中有粒状贝氏体出现;Cr元素的加入,降低了奥氏体临界转变温度,抑制了铁素体和珠光体转变,并有效推迟了贝氏体转变。因此,含Cr钢更易于获得细小的铁素体组织且增加了贝氏体的形成倾向,有利于钢的强度尤其是抗拉强度的提升,但降低了其塑性和韧性。     

新型贝氏体装甲钢的组织和力学性能

研究了高强度新型贝氏体装甲钢板热轧、低温回火和热轧、正火、低温回火及不同温度回火的组织和性能,测试了不同低温的冲击韧度和焊接接头的力学性能.结果表明,轧态、低温回火和正火低温回火钢板的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体组织,淬火低温回火钢板的组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组织.不同状态的装甲钢板具有高的回火抗力、良好的强韧性及低温冲击韧度和焊接性能,及可作为车辆防护装甲.     

45Mn2V锯片钢相变规律及热处理工艺研究

针对当前锯片用钢油淬工艺污染空气、成本较高等缺点,开发了其水淬工艺。以实际工业生产的15.3 mm厚45Mn2V锯片用钢板为研究对象,结合热模拟试验,对试验钢相变过程进行了研究。同时,结合实验室模拟和工业水淬试验,并与工业油淬进行对比,研究了45Mn2V钢板水淬条件下组织和性能变化。结果表明:采用w(C)=0.43%~0.46%、w(Mn)=1.45%~1.60%、w(V)=0.040%~0.055% 的化学成分设计,热模拟条件下45Mn2V 钢Ac₁=728 ℃、Ac₃=774 ℃、Ar₃=685 ℃、Ar₁=633 ℃,Ms=272 ℃。当冷速不大于3 ℃/s时,试验钢板组织类型为先析铁素体+珠光体;随着冷速的增加,先析铁素体含量减少,珠光体片层间距逐渐变小,向索氏体及屈氏体组织转变;冷速不小于30 ℃/s时,基本得到全马氏体组织。随水淬温度由770 ℃提升至850 ℃,钢板硬度由55.4HRC增加至63.8HRC;回火后钢板硬度变化趋势与淬火态类似,硬度为25.4HRC~-29.3HRC;不同淬火温度下,钢板20 ℃冲击功均在30 J以下;随着淬火温度的升高,钢板冲击韧性逐渐降低;不同温度淬火并经580 ℃回火后,钢板冲击韧性大幅提高。工业生产表明:采用820 ℃水淬+580 ℃回火工艺与850 ℃油淬+550 ℃回火处理的钢板,组织均为回火索氏体,但前者残余奥氏体含量略微增加;力学性能方面,前者强度和硬度略微降低,但冲击韧性更加优异。     

荒管再加热前冷速对E470钢管在线常化工艺的影响

通过分析在线常化工艺生产的E470钢管在两种不同的荒管冷却速度下出现的性能异常情况,结果发现:当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度超过贝氏体临界冷却速度时,因在奥氏体冷却过程中未完全形成铁素体+珠光体而存在部分过冷奥氏体组织,在随后的再加热过程中未转变的过冷奥氏体继续长大形成粗大晶粒,并在随后的冷却中形成了贝氏体组织,最终组织为粗大的贝氏体+铁素体+珠光体,从而大大地降低了材料的冲击韧性。但当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度未超过贝氏体临界冷却速度时,最终组织为细化的铁素体+珠光体组织,获得了良好的强韧性匹配。据此提出为了确保在线常化的效果,应把荒管脱管后的冷却速度作为在线常化工艺的一个重要工艺参数进行控制。     

预相变马氏体对超级贝氏体钢组织热稳定性的影响

为明确超级贝氏体组织失稳机制以及探索提高超级贝氏体钢中残余奥氏体热稳定性的方法,通过预相变马氏体工艺,即在等温贝氏体相变前引入预相变马氏体,制备了中碳超级贝氏体钢。对比分析了回火前后中碳超级贝氏体钢显微组织和力学性能的变化,研究了预相变马氏体对中碳超级贝氏体钢中贝氏体组织及残余奥氏体热稳定性的影响。结果表明:预相变马氏体的存在能够细化贝氏体铁素体板条,提高残余奥氏体含量和热稳定性。预相变马氏体的引入及其对超级贝氏体组织的细化作用使得试验钢的屈服强度超过1 000 MPa,伸长率大于20%;300~600 ℃回火1 h后,高碳薄膜状残余奥氏体首先发生分解,形成细小的碳化物,然后贝氏体铁素体板条发生回复和再结晶,形成沿原板条方向的铁素体晶粒;600 ℃回火后试验钢的屈服强度仍与回火前相当,主要是预相变马氏体周围的薄膜状残余奥氏体未发生明显分解,能够抑制相邻贝氏体铁素体板条的回复。     

回火温度对大尺寸锻态35CrMo钢微观组织和力学性能的影响

研究了回火温度对大尺寸锻态35CrMo钢调质处理后组织特性及力学性能的影响,特别针对回火过程中渗碳体的析出动力学及大尺寸试块的组织性能不均匀性展开了分析。结果表明,锻坯热处理前的铁素体、珠光体带状组织经调质处理后完全消除,最终组织为含有大量渗碳体析出的回火马氏体,同时试块心部包含少量分布于原奥氏体晶界的回火贝氏体。回火过程中渗碳体的析出分为C扩散控制的快速长大阶段和Cr扩散控制的尺寸稳定阶段。锻态35CrMo钢经调质处理后仍存在力学性能各向异性,随着回火温度的升高,试验钢横、纵向强度下降,塑性和韧性同步提升。经综合考虑,当回火温度为570 ℃时,其强度、塑性和韧性具有最优匹配。     

冷却介质对新型贝氏体铸钢组织和性能的影响

研究了不同冷却介质对新型贝氏体铸钢组织和力学性能的影响：结果表明：ZG30CrMn2Si2Mo铸钢奥氏钵化后，空冷获得的组织是由贝氏体铁素体和残余奥氏钵组成的新型贝氏体组织，油冷、水玻璃冷和水冷后获得的组织是由马氏体、贝氏体和残余奥氏体组成的复相组织；随介质冷却能力的增加，有利于提ZG30CrMn2Si2Mo铸钢的综合性能，水冷后可获得较好的强韧性配合。分析了冷却介质对性能影响的原因。     

非调质NM400复相耐磨钢的相变行为

为进一步优化非调质NM400复相耐磨钢不同组织配比,利用Gleeble-3800热模拟试验机探究了试验钢在连续冷却条件下的组织转变规律,并结合金相法和硬度法,绘制出试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,当冷速低于1 ℃/s时,试验钢组织为铁素体+粒状贝氏体+珠光体,部分粗大的原奥氏体晶粒转变为粒状贝氏体和珠光体。在冷却速率为5~40 ℃/s时,试验钢不再发生珠光体转变,显微组织均为铁素体+贝氏体+马氏体。并随着冷速的增加,马氏体含量不断增加,硬度升高;此外,不同分段冷却方案下,较低的中冷温度以及较长的空冷时间均有利于铁素体和贝氏体的转变。同时,残留奥氏体含量则随铁素体含量的增大而增大;由于试验钢的Ms点较高,马氏体板条较宽,并且有自回火现象发生。