ECAP变形下304L奥氏体不锈钢的形变诱导马氏体相变

研究了304L奥氏体不锈钢在严重塑性变形(等通道转角挤压,ECAP)下发生形变诱导马氏体转变的微观特征,包括形核特征、长大方式和相变晶体学,探讨了粗大晶粒和亚微米晶粒发生马氏体相变的异同和微观机理.结果表明:粗大奥氏体晶粒发生相变时,马氏体主要形核于微观剪切带(包括层错、变形孪晶和ε相等)的相互交割处,马氏体与奥氏体之间为K-S(Kurduumov-Sachs)关系,而不是西山(Nishiyama-Wassermann)关系;亚微米奥氏体晶粒发生相变时,马氏体则多在奥氏体晶界处形核,马氏体与奥氏体之间仍为K-S关系.     

生物医用316L奥氏体不锈钢的形变组织

借助扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜组织观察,对生物医用奥氏体不锈钢316L的形变组织进行了多尺度深入研究,其工程应变量范围为2%~40%。结果表明,当应变>20%时,316L奥氏体不锈钢中的<001>和<111>取向平行于拉伸方向,即出现了大量的变形孪晶和马氏体。从微米尺度和纳米尺度对孪晶和马氏体相变做详细分析发现,形变首先诱发形成变形孪晶,由于孪晶界减小了位错平均自由程而引起位错塞积,进一步诱发马氏体的转变。随着变形量的增加出现了更多的孪晶和α-马氏体,马氏体相变的过程只有γ→α转变,α马氏体主要分布在孪晶界附近,特别是孪晶交叉的位置。其中,奥氏体基体和α-马氏体之间的取向关系为:[011]_γ//[011]_α,(420)_γ//(123)_α。     

纳米/超细晶18Cr-8Ni奥氏体不锈钢力学性能及变形机制

采用应变诱发马氏体退火逆相变的方法制备了18Cr-8Ni奥氏体不锈钢的纳米/超细晶组织,并对其力学性能和变形机制进行了分析。通过对奥氏体不锈钢进行室温轧制(压下率为70%)以及分别进行710℃×10 min,760℃×5 min和950℃×5 min的退火处理来获得不同晶粒尺寸的组织。结果表明:纳米/超细晶的平均晶粒尺寸为400 nm,屈服强度为878 MPa,伸长率为33%。对粗晶和纳米/超细晶钢的变形行为进行研究发现,纳米/超细晶钢断口处的显微组织存在大量的应变诱发马氏体和少量的孪晶。然而,在粗晶钢的断口处观察到了应变诱发马氏体、高密度位错和剪切带组织。     

高氮奥氏体不锈钢与316L不锈钢的冷变形行为研究

以一种含氮量达1.0%(质量分数)的高氮奥氏体不锈钢N10和316L不锈制为研究对象,通过在室温下对这两种材料施加不同的压缩变形量,研究了两种材料变形后的显微组织、真应力-真应变曲线和显微硬度.结果表明,两种材料在冷变形量小于20%时,机械孪晶和滑移共同参与变形.随变形量增加至50%,316L的变形方式过渡到以滑移为主,而高氮钢中机械孪晶和滑移仍共同参与变形.高氮奥氏体不锈钢在变形过程中不发生马氏体相变,表明其具有较高的结构稳定性;而316L中有马氏体形成.高氮不锈钢的固溶态强度、硬度和加工硬化系数均显著高于316L,冷变形可大幅提高两种材料的强度.两种材料的显微硬度均与晶粒取向有明显相关性,晶粒取向对显微硬度的影响大于变形不均匀性的影响.对高氮不锈钢表现出的优异性能的机制进行了分析和讨论.     

表面机械研磨诱导AISI 304不锈钢表层纳米化Ⅰ.组织与性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在AISI 304不锈钢上制备出纳米结构表层,研究纳米化行为及其对硬度的影响.结果表明:经过SMAT后,样品表面形成了厚度约为30μm的纳米晶层,显微组织由平均晶粒尺寸约为10 nm的单一马氏体相演变为尺寸稍大的双相组织;在距表面30-300 μm的范围内,显微组织由以亚微米级的奥氏体多系孪晶为主逐渐演变为单系孪晶.表面纳米化是晶粒碎化与纳米尺度新相形成共同作用的结果.与心部相比,表面硬度显著提高.     

高锰钢加工硬化

利用传统的喷丸技术对高锰钢表面喷丸处理,研究材料表层的组织结构特征.结果表明,纳米晶的演化,通过奥氏体粗晶内部位错增殖、湮灭和重组、位错缠结逐渐向位错胞过渡;应变量和应变速率的增加,诱发机械孪生,单系孪晶逐渐向多系孪晶过渡;同时多系孪晶之间的交割作用使晶粒尺寸不断细化;晶粒在位错运动和机械孪生的重复作用下,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.喷丸处理高锰钢表层明显强化.随层深减小,硬度急剧增加.高锰钢表层的加工硬化主要是由于晶粒细化、位错硬化和孪晶硬化,而与相变硬化无关.     

Fe-32%Ni合金超细晶粒奥氏体的马氏体相变微观结构研究

通过多轴锻造的方法实现了Fe-32%Ni合金奥氏体晶粒超细化,并进行深冷处理使之发生马氏体相变.采用透射电镜(TEM)观察了超细晶粒Fe-32%Ni合金奥氏体相变后马氏体的微观结构.结果表明,超细晶粒奥氏体相变后的马氏体片变得不再完整,部分马氏体片边缘变得弯曲,部分马氏体发生了中脊断裂现象;观察马氏体片的亚结构表明,有些马氏体片的亚结构是孪晶与高密度位错共存,有些马氏体片的亚结构转变为高密度位错.分析认为强变形马氏体特殊亚结构的生成是由于奥氏体组织细化大大提高了母相强度,加大了相变切变阻力和强变形奥氏体母相中大量位错的引入破坏了母相晶格原子排列的空间规律性等原因造成的.     

冷轧对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变的影响

对β-ZrTiAlV合金分别采用室温和液氮低温轧制变形,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)分析技术,研究轧制温度和轧制变形量对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变及其微观组织演变规律的影响。实验分析结果表明,在室温或低温条件下变形后合金组织中都发生了β→α＇形变诱导马氏体相变,同时在马氏体α＇中产生(102)<110>孪晶,轧制变形量的增加促进相变马氏体的形成和孪晶变体数量的增加,而低温变形则抑制了形变诱导马氏体的形成,但更有利于孪晶的产生。轧制变形量为5%时,形变诱导马氏体以板条状分布于原始β晶粒中,当变形量增至10%后,少数β晶粒完全转变为α＇相。     

一种含富锰偏析带的热轧临界退火中锰钢的组织调控及强化机制EI北大核心CSCD

对含偏析带的热轧中锰钢进行临界退火处理,通过合理控制非偏析带区的逆奥氏体转变程度,获得了超高强塑积(PSE> 70 GPa·%)。结果表明,经不同温度热处理后,包(由原奥氏体晶粒边界定义)内晶粒的尺寸、取向显著影响中锰钢的力学性能和变形组织。在拉伸过程中,沿着拉伸方向,非偏析带内有利取向的包倾向形成拉长的条状细晶区,而不利取向的包倾向形成碎块状晶区。通过协调变形,相邻包将最终倾向形成上述2种微区亚结构的交替分布。非偏析带内的逆转变奥氏体因晶粒尺寸广泛分布而可承受较大的变形,从而使得偏析带内奥氏体发生足够的应变诱发马氏体相变(SIMT),最终获得优异的强度和韧性匹配。     

等通道挤压变形奥氏体不锈钢中孪晶细化机理

采用SEM和TEM分析了等通道挤压奥氏体不锈钢中孪晶的细化过程.结果表明,一道次变形后,原退火孪晶受剪切断裂,并在一些区域形成小的形变孪晶;随着挤压道次增加,孪晶通过孪生和滑移的方式进一步变形,滑移由晶界开始并向晶粒内部扩展,最后将大的孪晶破碎,在孪晶层状结构内部通过孪生方式形成二次孪晶,在随后的变形过程中,逐渐形成微米级孪晶组织.八道次挤压后形成纳米级的晶粒和细小的微孪晶组织.     

近几年马氏体相变研究的进展

综合整理了近年来马氏体相变试验研究的新成果.认为马氏体相变切变过程缺乏热力学可能性.指出马氏体在晶界、相界面、位错等缺陷处形核,并非共格切变过程.发现板条状马氏体、片状马氏体中均存在堆垛层错亚结构；高密度位错、孪晶、堆垛层错亚结构的形成并非切变所致；马氏体形貌的演化系应变能起主导作用,与切变无关；马氏体表面浮凸是相变比...     

The effect of cold rolling regime on microstructure and mechanical properties of AISI 304L stainless steel

In this paper, the effect of different thickness reductions by cold rolling on the microstructure and mechanical properties of AISI 304L austenitic stainless steel were investigated. The hot rolled steel strips were subjected to cold rolling at 0 °C from 10 to 90% thickness reduction. Microstructures, strain-induced martensitic transformation and mechanical properties of the cold-rolled specimens were characterized by X-ray diffraction, Feritscope measurements, optical metallography, hardness and tensile tests. The resulting transformation curve showed a sigmoidal shape with the saturation value of strain-induced martensite of approximately 100%. A good agreement was found between the experimental results and the Olsen–Cohen model. The results indicated that formation of strain-induced martensite clearly resulted in a significant strengthening of the steel.     

马氏体不锈钢堆焊层组织和耐冲蚀性能

采用2Cr13和经过V、Ti、Nb、N微合金化改性处理的1Cr13马氏体不锈钢进行埋弧堆焊试验,分析微合金元素和热处理工艺对马氏体不锈钢堆焊层显微组织和耐冲蚀性能的影响。研究结果表明:微合金元素V、Ti、Nb与C、N在奥氏体形核初期形成大量颗粒细小、弥散分布的稳定化合物,使堆焊层金属的晶粒得到细化;奥氏体晶粒稳定后,这些化合物又起到析出强化的作用;回火后,部分碳化合物在马氏体板条间析出,起到了二次强化的作用,同时降低马氏体中的碳含量,改善基体韧性。较好的基体强韧性配合最终提高了材料的耐冲蚀性。     

超低碳奥氏体不锈钢带极电渣堆焊接头的熔合区特征

超低碳奥氏体不锈钢带极电渣堆焊接头的熔合区特征主要表现为碳扩散层和马弑全带的形成,碳扩散层的形成受合金元素与碳的浓度梯度,原子扩散,热处理工艺和堆焊工艺等因素的影响;增碳层中的碳化物主要为Ｍ２３Ｃ６,马氏体带由位错马氏体,孪晶体马氏体,残余奥氏体和少量碳化物组成;熔合区化学成分的变化是马氏体带形成的主要原因。     

Microstructure–properties relationships in martensitic stainless steel resistance spot welds

The paper addresses the phase transformations and mechanical response of martensitic stainless steel resistance spot welds. The fusion zone microstructure consists of carbon-rich martensite together with a relatively high amount of retained delta ferrite along the grain boundaries with a transition in solidification mode from equiaxed to columnar dendritic grains across the fusion zone. The heat affected zone microstructure is featured by martensitic matrix together with carbide precipitation. The very high hardness of the fusion zone and the heat affected zone, the sharpness of the notch at sheet/sheet interface, which is located in the hard microstructural zone, and the presence of delta ferrite in the weld nugget play important roles in failure characteristics and mechanical performance of the joint.     

中国低活马氏体钢熔化焊接头硬度与微观组织

针对4 mm厚的中国低活马氏体钢,采用TIG焊接方法分别对预热和未预热两组试样进行了焊接和焊后回火处理,对焊接接头的硬度和微观组织结构进行了测试和观察.结果表明,焊缝区硬度值偏高,靠近母材的热影响区出现较窄的软化带;焊接接头金相组织为板条特征明显的回火马氏体组织,未预热试样的马氏体含量与预热试样相比较,两者之间没有明显的差异.在晶内和晶界处分布大量的碳化物,焊缝区为尺寸较小的棒状,母材和热影响区为尺寸较大的颗粒状,接头的组织和碳化物的析出对焊接接头的硬度有很大的影响.

Abstract：

The preheated and non-preheated 4 man China low activation martensitic steel (CLAM) plate were welded by TIG welding and post-weld heat treating, and the hardness and micrcstructure in welded joint were tested and observed. The results show that the hardness in the weld metal is higher and the softening band in the heat-affected zone (HAZ) closing to the base metal. The tempered lath martensite is observed in welded joints. There is no significant difference in martensite content between the preheated and non preheated weldments. A large amount of carbide particles are observed in the grains and at the grain boundary. The carbides are small rods in weld metal and large granular in the HAZ and base metal respectively. The mierostrueture and carbides in welded joints have great effect on the hardness.     

00Cr12Ni双相组织不锈钢焊接接头区域特征与性能

采用熔化极活性气体保护焊(metal active gas arc welding, MAG焊)、等离子弧焊(plasma arc welding, PAW)和高频感应焊接方法获得铁素体+马氏体双相组织不锈钢00Cr12Ni的焊接接头,对其组织区域特征和力学性能进行了研究.典型的焊接接头热影响区(heat affected zone, HAZ)可分为晶粒粗大,铁素体为优势相的高温热影响区(high temperature heat affected zone, HTHAZ)和晶粒细小,马氏体为优势相的低温热影响区(low temperature heat affected zone, LTHAZ).通过测量实际焊接热循环曲线的方法确定了HTHAZ及LTHAZ的温度范围,并采用热模拟研究HAZ不同区域的力学性能.结果表明,HTHAZ的热循环峰值范围为1 200℃至熔点,晶粒粗大呈现为脆性;LTHAZ热循环峰值范围为800～1 200℃,室温组织为非平衡低碳板条马氏体,韧性较好,但低于0℃时呈脆性. MAG焊接头由于奥氏体焊缝为钟罩形,HAZ冲击试验时断面包括奥氏体焊缝,因此冲击性能较好;...     

几种工业用钢的马氏体相变及组织

研究了工业用钢65Mn、60Si2Mn、9CrSi、CrWMn、5CrMnMo、42CrMo淬火马氏体的形成过程。结果表明,上述钢种马氏体均优先在晶界形成且为片状。Mo钢中晶界马氏体少,且马氏体片很小,而Cr、Mn钢中晶界马氏体较多且为大的片状。对晶界处优先形成片状马氏体的原因进行了初步的讨论分析。     

A Study of Microstructure and Mechanical Properties for the Autogenous Single-Pass Butt Weldment of a Ferritic/Martensitic Steel Using Gas Tungsten Arc Welding

A 12%Cr ferritic/martensitic steel,HT-9,has been used as a primary core material for nuclear reactors.The microstructure and mechanical properties of gas tungsten arc butt welded joints of HT-9 in as-welded,and as-tempered conditions have been explored.In as-welded condition,the fusion zone (FZ) contained a fresh martensite matrix with delta (δ)-ferrite.Theδ-ferrite was rich in Cr and depleted in C compared with the matrix.The heat-aff ected zone (HAZ) could be divided into three areas as the distance from the fusion line increased:δ-ferrite/martensite duplex zone,fully recrystallized zone,and partly recrystallized zone.Prior austenitic grains did not coarsen in theδ-ferrite/martensite duplex zone due to the newly nucleatedδ-ferrite grains and incompletely ferritizing (δ-ferrite) during the welding thermal cycle.The weldment microhardness distributed heterogeneously with values above 600 HV _(1.0 )in the HAZ and FZ and 250 HV _(1.0 )in the base metal (BM).Solute C in the matrix,induced by the dissolution of carbide during the welding process,dominated the microhardness variation.Low toughness was observed in the FZ with a quasi-cleavage fracture tested from-80 to 20℃.The tensile fracture occurred in the relatively soft BM tested from 20 to 600℃.In as-tempered condition (760℃ for 1 h),M _(23 )C _6-type carbides precipitated within the martensitic laths,the lath boundaries,and theδ-ferrite/martensite interfaces.Moreover,V,Cr,Mo-rich nitrides with very small size also precipitated in theδ-ferrite/martensite interface.The tempering treatment improved the homogenous distribution of weldment hardness significantly.Tensile fracture still occurred in the BM of the weldment specimens tested from 20 to 600℃.The impact toughness improved significantly,but the ductile–brittle transaction temperature was-12℃ which was higher than that of the normalized and tempered (NT) BM.δ-ferrite was considered to be one of the major factors aggravating the impact toughness in the FZ.     

柱塞表面激光熔覆铁基涂层的强韧化机理

文中在柱塞表面激光熔覆制备高硬度铁基涂层,采用SEM,XRD,EPMA和TEM等手段研究熔覆层组织特征及耐磨性,阐述其强韧化机理.结果表明,激光熔覆铁基合金涂层成形良好,无裂纹及气孔等缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合,组织由(Ni,Fe)固溶体、(Cr,Fe)₂₃C₆碳化物和少量孪晶马氏体组成.铁基熔覆层的强化机制主要有细晶强化、固溶强化、弥散强化以及马氏体强化;熔覆层内(Ni,Fe)固溶体及细晶强化的综合作用,保证了高硬度铁基涂层的韧性.铁基熔覆层显微硬度较45钢提高4倍,最大值H_HV0.2=850 GPa;熔覆层耐磨性明显高于45钢,45钢表面出现大面积疲劳剥落,铁基熔覆层磨损面平整,磨痕很浅且少,磨损机制为轻微的磨粒磨损.