ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变的研究进展

介绍了国内外超细晶粒钢的研究现状,阐述了含ZrC颗粒的此类钢在过冷奥氏体形变过程中,ZrC颗粒对形变诱导铁素体相变的热力学条件、动力学关系和铁素体晶粒细化的影响;指出了外加第二相颗粒等增加聚集形变能缺陷的新方法是我国在现有装备轧制能力不足的条件下获得超细晶粒低碳钢中厚板的关键技术,以及今后低碳钢形变诱导铁素体相变晶粒细化的研究方向。     

低碳钢临界奥氏体区的变形行为

在Gleeble-3500型热模拟试验机上对Q235钢进行了单向压缩试验，研究了不同温度下低碳钢的变形特征以及形变诱导铁素体的演变行为和在保温过程中的变化。结果表明：降低变形温度有利于低碳钢的组织细化，但变形温度低于Ar3时，得到混晶组织，并使珠光体成务状分布；随着变形的进行，形变诱导铁素体首先在晶界形核，然后在相界上反复形核；铁素体数量随着应变量的增加而增加，但存在一个极限值；应变量较高时，将会发生铁素体的动态回复和再结晶；形变诱导铁素体在变形后的保温过程中发生了逆相变并伴随着铁素体晶粒的粗化。     

形变热处理工艺对低碳微合金管线钢晶粒细化的影响

以管线钢X52为研究对象，在Gleeble1500热模拟机上，进行了奥氏体未再结晶区不同形变速度、形变量和冷却速度对X52的相变行为及显微组织影响的研究。通过光学显微镜、扫描电镜分析可以发现，随变形速率、形变量和冷却速度的增加，晶粒明显变细。同时，低碳钢不同的是在奥氏体未再结晶区扎制时，第二相的析出可以抑制再结晶，并且析出物的存在不仅阻碍位错的运动，而且全造成位错的增殖，因而微合金钢细化昌粒的机理主要有：形变诱导铁素体、铁素体的动态再结晶和第二相的析出抑制晶粒长大使晶粒细化。     

铌微合金钢形变连续冷却过程中的相变

在Thermecmastor-Z型热模拟试验机上对20MnSiNb和20MnSi钢进行了单向压缩试验,用热膨胀技术结合组织观察的方法,建立了它们的静态和动态的连续冷却转变曲线,研究了在连续冷却过程中冷却速率、铌及形变对钢γ→α相变过程的影响规律.结果表明:随着冷却速率的增加,铁素体转变开始温度降低,铁素体晶粒得到细化;20MnSiNb钢中析出的Nb(C,N)促进了γ→α相变,并使铁素体晶粒进一步得到细化;形变对铁素体相变也有促进作用.     

淬火态中碳钢温锻成形行为的研究

将相变与形变晶粒细化有效地结合，开发了中碳钢在马氏体状态下的温锻塑性成形工艺。研究表明，马氏体相变钢在500～600℃保温适当时间后快速形变，其塑性指标、成形性能比传统的退火态钢要好，变形抗力基本相同。形变时通过位错运动、孪晶及动态再结晶使铁素体组织得到细化，平均晶粒尺寸小于1μm，通过应变诱导使碳化物以颗粒状形态在晶界和晶内析出，并均匀弥散地分布在细小的铁素体基体中，使材料具有较高的强韧性和热稳定性。     

440MPa级高强IF钢的连续冷却相变规律

利用膨胀仪和热模拟试验机测定了440MPa级高强度IF钢的静态和动态CCT曲线,并对其相变规律进行了分析。结果表明:在静态和动态转变的开始阶段均出现了铁素体组织,随冷速的提高出现了贝氏体铁素体组织,使转变产物晶粒细化;与静态转变相比,动态转变提高了奥氏体向铁素体转变的开始温度,促进了铁素体相变,使转变产物晶粒细化。     

薄带连铸低碳钢过冷奥氏体组织转变的原位观察

利用共聚焦激光扫描显微镜对薄带连铸低碳钢过冷奥氏体的组织转变进行了原位观察。结果表明:薄带连铸低碳钢原始奥氏体晶粒粗大,平均粒径约200μm,室温组织主要由贝氏体和多边形铁素体组成;在过冷奥氏体组织转变过程中,BF板条主要形核位置为原奥氏体晶界上、奥氏体晶内夹杂处、晶界多边形铁素体或已生长的BF板条上,并且后形核生长的BF板条不会穿过先形核生长的BF板条,前后形核生长的BF板条有一定的取向角度;BF板条的生长速率受温度、形核位置和生长取向的影响。     

冷速和钒对低碳钢δ→γ相变的影响

利用共聚焦激光显微镜原位观察了普通低碳钢和含钒低碳钢在三种不同冷速下(0.17,1,10℃·s-1)的δ→γ相变过程,分析了含钒低碳钢的δ→γ相变特点以及冷速和钒对δ→γ相变的影响。结果表明:随冷却速率的提高,含钒低碳钢的δ→γ相变所需过冷度增加,相变起始和终了温度降低;当冷速较低时,γ相依次在δ-Fe晶界三叉点和晶界形核,最后缓慢在晶内形核;当冷速较高时,γ相在δ-Fe晶界三叉点和晶界处几乎同时形核,之后迅速在晶内形核;钒可以抑制δ-Fe晶界三叉点的迁移,扩大δ→γ相变的温度范围,延长相变时间。     

超低碳钢铁素体轧制工艺及其轧后显微组织

采用THEI洲ECMASTOR-Z热／力模拟试验机研究了超低碳钢在铁素体区轧制过程的形变特征和流变应力，采用双段压缩试验方法研究了不同变形温度、道次间隔时间和变形程度对钢的流变应力和组织的影响。结果表明：采用铁素体轧制工艺，在800-900℃时流变应力与奥氏体轧制相近，第七道次轧制的累积应变是设定应变的5．08倍；与常规轧制相比细化了晶粒尺寸。     

薄板坯连铸连轧生产超薄低碳钢板的组织与性能

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了唐钢薄板坯连铸连轧线（FTSR线）热轧低碳钢超薄板（厚0．8mm）的显微组织和第二相析出粒子，对钢板的力学性能和成形性等进行了研究。结果表明：超薄低碳钢板的显微组织为比较细小、均匀的铁素体晶粒及少量的珠光体组织，铁素体的平均晶粒尺寸约7．0μm，钢板具有良好的综合力学性能和优良的成形性，钢中存在的较高密度位错和少量第二相析出粒子对钢板性能的提高起到了有利的作用。     

奥氏体晶粒细化的研究

在Gleeble1500热模拟机上以SS400钢为研究对象，用冷加工 回火再结晶和冷加工 a→γ逆相变等工艺，研究了冷变形对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响以及奥氏体晶粒细化的方法。结果表明：低温变形对板条马氏体的再结晶行为有一定影响，并且由于低温变形后快速升温的铁素体回复、再结晶与奥氏体(铁素体)相变等相继发生，从而得到比较细小的奥氏体晶粒。     

不同冷速对单向热压35CrMo钢连接界面上孔隙愈合的影响

采用35CrMo锻件用钢为载体研究了模拟构筑成形时连接界面的微观特征.在形变奥氏体动态再结晶基础上,基于固态相变机制,以孔隙率变化为衡量标准,对比单向热压模拟试验过程中不同冷速与试样连接界面上孔隙愈合程度的关系,明确了慢冷时形成的铁素体-珠光体,可通过扩散性方式跨越连接界面生长,形成晶格连续性,增强愈合作用;而快冷时形成的马氏体,其生长基于切变过程,无法跨越连接界面,对愈合没有贡献.相变热力学及动力学的初步计算表明,铁素体在生长初期的生长速率与奥氏体再结晶相近,但较低的驱动力导致低的形核率及逐渐降低的生长速率,可能是扩散型固态相变对连接界面附近的孔隙愈合能力不如奥氏体再结晶的原因之一.     

终轧温度对热轧双相钢微观形貌的影响

利用实验室轧机、光学显微镜、透射电镜等研究了终轧温度对高强热轧双相钢微观形貌的影响.结果表明:得到的双相钢的显微组织主要是纤维状双相混合型组织;随终轧温度的降低,过冷度加大,铁素体的形核驱动力加大,形核率增加,使晶粒明显细化.     

变形量和变形后保温时间对Q235钢形变诱导铁素体逆相变的影响

通过对Q235钢在Gleeble1500热模拟试验机上压缩变形后保温不同时间的显微组织进行观察,研究了变形量和变形后保温时间对形变诱导铁素体向奥氏体逆相变的影响.结果表明:在相同温度和相同变形速率下,随着变形量的增加,发生形变诱导铁素体逆相变的时间逐渐变短;同时随着保温时间的延长,铁素体的含量出现由多到少、再到多的变化趋势,而且铁索体出现了两种不同原因导致的晶粒长大.     

针状铁素体焊缝金属二次热循环的析出行为

用Gleeblel500型热模拟机对X70管线钢多道焊焊缝金属进行了热模拟试验，对二次热循环作用后焊缝金属中各种组织尤其是大量针状铁素体组织的数量、尺寸及形貌进行了分析。结果表明：经历了二次热循环过程后，焊缝金属中存在着数量不一的先共析铁素体和块状铁素体，针状铁素体仍占据着主导地位。共感生成的二次针状铁素体在一次针状铁素体的基体上形核并以一定的速率迅速长大到有限的尺寸，一次针状铁素体和二次针状铁素体都是在奥氏体晶内形核、长大，都具有细化奥氏体晶粒、提高多道焊焊缝金属和焊接热影响区韧性的作用。     

低碳微合金钢的强韧化

本文根据国内外文献资料综述了低碳微合金钢中形成细晶粒铁素体与弥散分布的碳(氮)化合物组织的强韧化机理。通过控制轧制,得到理想的奥氏体状态,使随后转变的铁素体晶粒细化(5—10μm)。微合金碳(氮)化合物是在γ→α相变时采取相界面沉淀方式析出,或者在γ→α相变后,直接从过饱和铁素体中析出。这种组织的强韧化,主要依靠铁素体晶粒细化,而第二相的沉淀强化往往会降低韧性。     

大线能量低焊接裂纹敏感钢的焊接（一）——热影响区强韧性机理研究

利用焊接热模拟技术对一种610MPa级大线能量低焊接裂纹敏感性钢的热影响区（HAZ）强韧化机理进行了研究。结果表明：在大线能量焊接条件下，该钢HAZ的强韧性决定了HAZ组织中针状铁素体的含量和形态，其含量越高，越细小，对HAZ的强韧性越有利；钢中TiN粒子的存在可促进HAZ针状铁素体的形核，且当钢中Ti/N比值接近理想化学配比3.42时，可明显细化针状铁素体，提高HAZ韧性。     

Nb微合金低碳钢表层超细晶中厚板的研制

应用中间坯加速冷却-轧制-轧后加速冷却工艺轧制的10mm表层超细晶(1～5 μm)Nb微合金高强度钢板,超细晶层厚度为0.5～2.0 mm,其屈服强度达到640 MPa,抗拉强度740 MPa,伸长率达到27%,-40℃冲击吸收功大于130 J.利用光学电镜、扫描电镜和透射电镜观察分析组织,得到如下结论:铁素体晶粒超细化的机制是过冷奥氏体应变诱导铁素体相变,先共析和应变诱导的铁素体动态再结晶;强化机制为细晶强化,Nb析出物的弥散析出强化,位错及亚结构强化;在实施中间坯加速冷却前通过再结晶区轧制得到细化的奥氏体晶粒,或未再结晶区轧制获得形变奥氏体晶粒,或在中间坯加速冷却后增大轧制压缩比,和降低轧后加速冷却的终冷温度均有利于获得表层超细晶粒,同时增大整个厚向超细晶粒比例.     

大线能量低焊接裂纹敏感性钢的焊接(一)——热影响区强韧性机理研究

利用焊接热模拟技术对一种610MPa级大线能量低焊接裂纹敏感性钢的热影响区(HAZ)强韧化机理进行了研究.结果表明:在大线能量焊接条件下,该钢HAZ的强韧性决定于HAZ组织中针状铁素体的含量和形态,其含量越高、越细小,对HAZ的强韧性越有利;钢中TiN粒子的存在可促进HAZ针状铁素体的形核,且当钢中Ti/N比值接近理想化学配比3.42时,可明显细化针状铁素体,提高HAZ韧性.     

应变速率对Q235钢形变诱导铁素体相变的影响

使用Gleeble 3500型热模拟试验机在850℃下对Q235钢进行压缩变形,研究了应变速率对Q235钢形变诱导铁素体相变的影响.结果表明:在较低的应变速率(0.01 s-1)下,无法得到大量的形变诱导铁素体;而在较高的应变速率(5 s-1)下,可以得到大量的形变诱导铁素体;随着应变速率的增大,变形后显微组织也逐渐变得更加均匀细小;应变速率越高,越容易发生形变诱导铁素体相变.