时效处理对钛镍合金丝材超弹性的影响

通过差示扫描量热法测试和拉伸测试等手段,研究了时效处理对钛镍形状记忆合金丝材超弹性的影响。研究结果表明,在400℃、450℃和500 ℃时效,随时效时间延长,合金的超弹性下降,短时时效易获得良好的超弹性;随时效温度升高,合金的超弹性下降,低温时效易获得良好的超弹性。在400℃、450℃和500 ℃时效,随时效时间延长,马氏体-奥氏体逆相变终了温度Af点逐渐升高,R′相相变峰值温度R′p和M相逆相变峰值温度Ap点升高,R相变吸热峰面积逐渐减小。随时效温度升高,马氏体逆相变终了温度Af点降低,R′相相变峰值温度R′p点升高,R相变吸热峰和M相逆相变趋于合并,R相吸热变峰面积增加。     

时效对Ni—Ti形状记忆合金转变温度的影响

NiTi形状记忆合金(SMA)的转变温度对合金成分十分敏感。美国的H.F.Lopez教授在前期的研究中发现,富Ti的Ni-Ti SMA时效可产生NiTi2相,并进一步研究了时效与合金变形对SMA转变温度的影响。 直径1.25cm的Ni-52at%Ti棒材经1173K/1h退火,水淬,以不同的塑性冷变形 (ε=0%～20%)后,在真空包套下进行723K～873K/1h等温时效,水淬。用差示扫描式量热法(DSC)测量了时效试样的马氏体—奥氏体转变峰值温度(Ap)和奥氏体—马氏体转变峰值温度(Mp),用SHM、EDX和光学显微镜分析了其显微组织。 退火前的试样Ap为383.6K,Mp为337.7K,经1173K/1h…     

热处理和热循环对Ru-49Ta高温形状记忆合金马氏体相变行为的影响

用示差扫描热分析仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和光学显微镜系统研究了热处理和热循环对Ru-49Ta高温形状记忆合金马氏体相变行为的影响。结果表明：Ru-49T8合金的Ms(马氏体相变开始温度)和Af(马氏体逆相变结束温度)分别为1065℃和1085℃，相变温度范围(Ms-Mf)为15℃，相变热滞和相变热比较小，分别为22℃和2J／g。热处理对Ru-49Ta合金马氏体相变行为影响不大，该合金的马氏体相稳定性良好，不存在时效效应，相变方式为孪生。热循环对Ru-49Ta合金马氏体相变温度和热滞影响不大，随热循环的进行，相变热有所减少。     

时效处理对AM355钢组织和力学性能的影响

利用Thermo-Calc热力学软件、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)与物理化学相分析等试验手段,研究了时效处理对AM355高强不锈钢微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,450 ℃时效4 h时,M₂₃C₆相析出,导致钢的强度达到峰值,而非均匀塑性变形能力与韧性却极低。时效温度在520~575 ℃时,(Cr, Mo)₂N相析出,发生钢的二次强化,其屈强比达到峰值,塑性与韧性并没有降低,但由于逆转变奥氏体的增加及固溶强化效果的减弱使强度略有下降。时效温度在575~650 ℃时,逆转变奥氏体大量生成且沿原马氏体板条边界平行分布,极大程度地提高钢的均匀塑性变形能力,降低钢的非均匀塑性变形能力与强度,不会提高钢的韧性。时效温度在650~700 ℃时,逆转变奥氏体又重新转变为马氏体,此时钢中析出相较粗大,马氏体板条特征不明显,强度较低,钢的均匀塑性变形能力降低,其非均匀塑性变形能力升高,韧性略有降低。     

两种马氏体时效不锈钢的相变和力学性能

研究了两种成分的马氏体时效不锈钢。测定了钢中回火奥氏体含量与回火温度、回火时间、淬火温度的关系.两种钢经850℃淬火后回火,奥氏体含量随回火温度升高开始增加随后又下降,在610℃左右达到峰值约24%。奥氏体含量随回火时间的延长而增加,是一扩散控制过程。奥氏体含量与淬火温度有明显关系。在同一温度(580℃)回火,奥氏体含量与淬火温度之间存在最低值:两种钢各在1000℃和950℃淬火后回火,其奥氏体含量下降至零值附近。测定了不同淬火温度、回火温度、回火时间对钢中微观应变△a/a的影响。经不同热处理后,△a/a的变化与马氏体二奥氏体相变过程有关。分析了钢的组织与力学性能之间的关系。回火奥氏体的存在使强度下降,估计10%的奥氏体使强度损失约10kg/mm~2。但较软的回火奥氏体沿板条状马氏体边界形成改善钢的韧性,使冲击韧性a_K提高。从钢的强度和韧性的配合考虑,采用适当的回火处理以产生5—10%稳定的回火奥氏体是可取的。     

PHASE TRANSFORMATION AND MECHANICAL PROPERTIES OF MARAGING STAINLESS STEELS

研究了两种成分的马氏体时效不锈钢。测定了钢中回火奥氏体含量与回火温度、回火时间、淬火温度的关系.两种钢经850℃淬火后回火,奥氏体含量随回火温度升高开始增加随后又下降,在610℃左右达到峰值约24％。奥氏体含量随回火时间的延长而增加,是一扩散控制过程。奥氏体含量与淬火温度有明显关系。在同一温度(580℃)回火,奥氏体含量与淬火温度之间存在最低值:两种钢各在1000℃和950℃淬火后回火,其奥氏体含量下降至零值附近。 测定了不同淬火温度、回火温度、回火时间对钢中微观应变△a/a的影响。经不同热处理后,△a/a的变化与马氏体二奥氏体相变过程有关。分析了钢的组织与力学性能之间的关系。回火奥氏体的存在使强度下降,估计10％的奥氏体使强度损失约10kg/mm~2。但较软的回火奥氏体沿板条状马氏体边界形成改善钢的韧性,使冲击韧性a_K提高。从钢的强度和韧性的配合考虑,采用适当的回火处理以产生5—10％稳定的回火奥氏体是可取的。     

高强度不锈钢中逆转变奥氏体的形成动力学与析出行为

研究了一种超高强度马氏体时效不锈钢在时效过程中逆转变奥氏体的体积分数的变化及其析出规律,并得到相同转变量下的动力学曲线(TTA)。结果表明,实验钢生成逆转变奥氏体的最低温度为450℃,而当时效温度等于(或大于)650℃时所生成的逆转变奥氏体将在冷却过程中发生二次马氏体相变,在540℃时效生成逆转变奥氏体最短时间为11.5 min,经过540℃×4 h处理后实验钢中生成11.0%的逆转变奥氏体,此时强度可达到1940 MPa,断裂韧度大于100 MPa.m1/2,薄膜状逆转变奥氏体沿马氏体板条界上非连续析出或沿着原奥氏体晶界析出,对改善钢的韧塑性起到了重要的作用。     

无钛热冲压成形钢的连续冷却与等温转变规律

利用Thermo-Calc热力学软件(TCFE 9数据库)、DIL805A/D变形热膨胀相变仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)研究了连续冷却转变及等温转变过程中无钛热冲压成形钢的微观组织演化规律。结果表明:试验钢的Ac₁=749 ℃,Ac₃=863 ℃。绘制了CCT曲线和TTT曲线;无钛热冲压成形钢的马氏体相变开始温度Ms=385 ℃,马氏体相变结束温度Mf=130 ℃。过冷奥氏体冷却过程中,发生马氏体相变的临界冷却速度为5 ℃/s;当等温温度高于750 ℃时,热冲压成形后可获得全马氏体组织。     

13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程中的相变动力学

采用淬火相变膨胀仪研究了13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程的相变动力学行为。用改进的K-M方程准确描述了马氏体相变量与温度的关系。结果表明：实验钢的特征温度A_c1和A_c3分别为600和720℃;1040℃奥氏体化后以任意冷速冷却仅发生马氏体相变,冷速为100℃/s时测得的马氏体相变开始温度M_s为99℃,相变结束温度M_f为-75℃。在冷速≥1℃/s时,晶格膨胀法和杠杆法计算得到的马氏体相变量结果相近,而冷速<1℃/s时,晶格膨胀法计算得到的马氏体转变量大于杠杆法计算得到的马氏体转变量。在相变动力学参数α取值0.03258时,K-M方程可简单方便地描述实验钢的马氏体相变动力学过程,但对相变初期的转变量预测精度较低;改进的K-M方程在考虑α随温度变化时,可较准确地预测马氏体转变量。     

时效对富镍Ti-50.7at%Ni形状记忆合金马氏体多步相变行为的影响

采用DSC(差示扫描量热法)热循环研究了Ti-50.7at%Ni形状记忆合金经时效处理后马氏体多步相变演化行为和相变机制。结果表明:合金在250、400、550℃时效1 h水冷后,相变为B2→R,R→M1(沉淀相附近)和R→M2(母相附近)三阶段相变;700℃时效后,相变为B2→M一阶段相变。400℃时效时合金析出的沉淀相Ti3Ni4最多,使Ms(B2→M的起始温度)升至32℃,Af(M→B2的终了温度)升至50℃,马氏体相变温度是由沉淀相Ti3Ni4的析出速率和组织的回复进程共同决定的。     

NiAlMnFe高温形状记忆合金的马氏体相变行为

用示差扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪、光学显微镜和显微硬度计等研究了固溶、时效工艺及热循环对Ni60Al19Mn16Fe5高温形状记忆合金马氏体(M)相变行为的影响。固溶淬火态以及固溶淬火加时效态Ni60Al19Mn16Fe5合金冷却、加热时发生可逆热弹性M相变。M相变温度、热滞和相变热随固溶温度的升高而增加，时效对M相变行为亦有较大影响，1100℃固溶处理和400℃时效处理后该合金具有良好的M相变行为。热循环几乎不影响正M相变，但第1次热循环时，M显示稳定性效应，使逆M相变推迟。第1次热循环后，逆M相变不再受热循环影响。该合金的固溶淬火组织为β(M) γ，其中γ相约占20％，M的硬度高于γ相。     

提高Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢超低温韧性的固溶处理工艺

研究了12Cr-10Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢在1000 ℃固溶处理+750 ℃重复低温固溶处理+不同温度时效处理后的显微组织、室温强度和低温冲击性能,并用XRD分析了不同固溶和时效工艺下的残留奥氏体/逆转变奥氏体含量,对比分析了不同固溶处理工艺下时效响应强度逆转变奥氏体的析出和时效强化规律。结果表明,Cr-Ni-Mo-Ti马氏体时效不锈钢经1000 ℃固溶处理后再进行750 ℃低温固溶处理时以α′→γ剪切逆相变形成奥氏体,不仅遗传奥氏体的晶粒形态和尺寸,且形成的奥氏体内高密度缺陷增大马氏体相变抗力,同时显著降低逆转变奥氏体的形成温度,使750 ℃固溶处理两次时残留16.4%奥氏体,再经460 ℃峰时效形成了30%以上的残留奥氏体+逆转变奥氏体,液氮温度冲击吸收能量极高,达80 J以上,并且奥氏体的高缺陷密度遗传到马氏体内增强时效强化效应,因此显著改善低温冲击性能的同时并未明显降低抗拉和屈服强度。     

回火温度对Nb/Ti微合金化新型超低碳中锰钢的组织和力学性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)以及Thermo-Calc软件等研究了回火温度对Nb/Ti微合金化超低碳中锰钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着回火温度的升高,试验钢先后获得了回火马氏体、逆转变奥氏体、ε-马氏体和α-马氏体等组织.经550℃回火后,试验钢中没有逆转变奥氏体形成,尽管其屈服强度和抗拉强度均超过800 MPa,但冲击吸收能量仅为13.7 J;经580℃回火后,逆转变奥氏体含量为4.2％,冲击吸收能量骤增至227J,且强度无明显下降;随着回火温度升高至620℃,逆转变奥氏体的含量为12.3％,冲击吸收能量达到最高值为333.7 J,屈服强度下降至748 MPa,抗拉强度达到最低值为793.5 MPa;当回火温度升高至650℃或者更高时,逆转变奥氏体受其尺寸和成分因素的影响,稳定性明显下降,冲击吸收能量开始下降,而且屈服强度已低于520 MPa.ε-马氏体发生相变诱发塑性(TRIP)效应转变为α-马氏体吸收一定的能量,但是由于硬度较高,成为裂纹源及其快速传播的通道.     

回火温度对Nb/Ti微合金化新型超低碳中锰钢的组织和力学性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)以及Thermo-Calc软件等研究了回火温度对Nb/Ti微合金化超低碳中锰钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:随着回火温度的升高,试验钢先后获得了回火马氏体、逆转变奥氏体、ε-马氏体和α-马氏体等组织.经550℃回火后,试验钢中没有逆转变奥氏体形成,尽管其屈服强度和抗拉强度均超过800 MPa,但冲击吸收能量仅为13.7 J;经580℃回火后,逆转变奥氏体含量为4.2％,冲击吸收能量骤增至227J,且强度无明显下降;随着回火温度升高至620℃,逆转变奥氏体的含量为12.3％,冲击吸收能量达到最高值为333.7 J,屈服强度下降至748 MPa,抗拉强度达到最低值为793.5 MPa;当回火温度升高至650℃或者更高时,逆转变奥氏体受其尺寸和成分因素的影响,稳定性明显下降,冲击吸收能量开始下降,而且屈服强度已低于520 MPa.ε-马氏体发生相变诱发塑性(TRIP)效应转变为α-马氏体吸收一定的能量,但是由于硬度较高,成为裂纹源及其快速传播的通道.     

时效工艺对超低温成形2060铝锂合金组织及性能的影响

通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)表征分析及单轴拉伸测试等手段，研究了时效温度与时间对2060铝锂合金力学性能及组织演变的影响，获得与超低温成形相适配的最佳时效工艺参数。结果表明，在时效初期，合金的析出相以球状δ′相和针状T₁相为主；随着时效时间的延长，T₁相不断形核长大，而δ′相数量不断减少，T₁相对位错运动的阻碍作用增大，合金强度不断提高并到达峰值。随着时效时间进一步延长，T₁相的数量不再变化，但其形态变得粗大，合金强度有所下降。分别在165、175、185℃进行时效时，随着时效温度的升高，合金到达峰值时效的时间变短，但与较高温度时效相比，较低温度时效后析出相形态更加细长，分布更加弥散，合金峰值时效强度更高。超低温成形2060铝锂合金采用165℃×35 h的时效工艺后可获得最佳的综合力学性能，此工艺下获得的合金屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为494 MPa、538 MPa和6%。     

节镍型奥氏体不锈钢组织性能及控制机理研究

节镍型奥氏体不锈钢生产中合理控制其C、N含量和Cr、Ni当量,使其冷加工硬化小,拉深成形性能优异,形变诱导马氏体量少,时效开裂风险小,室温下奥氏体组织稳定是其生产应用的关键技术难点。为此,研究了不同化学成分节镍型奥氏体不锈钢在热轧、退火、冷轧退火后的金相组织及力学性能,分析了奥氏体稳定性和冷轧形变诱导马氏体相变的控制规律。结果表明:试验钢在热轧后奥氏体组织呈未完全再结晶状态,退火后奥氏体组织再结晶充分,晶粒尺寸为12～14 μm,且低的碳含量有利于改善碳化物的析出情况;试验钢冷轧变形过程中马氏体转变受奥氏体稳定性的影响,即受M_d30/50温度控制及化学成分的影响,M_d30/50温度值越高,镍当量越小,奥氏体稳定性越差,形变诱导马氏体含量越高,冷轧变形抗力越大,在退火过程越容易发生马氏体向奥氏体的逆转变,形成晶粒尺寸呈“双峰”状分布的混晶组织。因此,化学成分设计是实现节镍型奥氏体不锈钢性能的基础;同时,将本试验钢冷轧退火温度从1 080 ℃提高到1 100 ℃,且降低退火工艺速度,以延长带钢在退火炉内的时间,使奥氏体晶粒充分长大,控制晶粒尺寸为8.0～9.0级,才能保证钢卷获得良好的使用性能。     

时效时间对SLM 18Ni300马氏体时效钢组织性能的影响

对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形马氏体时效钢进行固溶及500 ℃时效不同时间的热处理,分析时效时间对其组织性能的影响。结果表明:SLM 18Ni300钢经固溶+时效处理后,其组织为马氏体、逆转变奥氏体和Ni₃(Mo, Ti)析出相,随时效时间增加,析出相数量逐渐增加并聚集长大,同时逆转变奥氏体含量增大。随时效时间的增加,其硬度和强度逐渐增加达到峰值后下降,而伸长率不断增加。SLM 18Ni300钢的最佳时效工艺为500 ℃×4 h。     

18Ni马氏体时效钢循环相变细晶工艺研究

研究了循环相变对18Ni(1800 MPa级)马氏体时效钢奥氏体晶粒细化的影响.结果表明,通过加热温度递减的变温循环相变,18Ni马氏体时效钢奥氏体晶粒尺寸可由201 μm的粗大等轴晶细化为约10 μm的均匀细小晶粒;而通过950、920和900℃的等温循环相变,得到细化的晶粒尺寸为12～14μm;通过循环相变显著细化了马氏体时效钢的晶粒尺寸,而温度递减的变温循环相变是该钢细化晶粒的有效措施.     

Ti-Ni形状记忆合金多阶段可逆相变的类型及其演化过程

用示差扫描量热仪(DSC)和部分热循环分析法研究了350-800℃退火态和300-500℃时效态Ti-(50.2-50.8)Ni(原子分数,%)形状记忆合金多阶段可逆相变的类型及其演化过程.结果表明,这些合金发生R和马氏体两种可逆相变,相变可以一阶段完成,也可以多阶段完成.时效态合金的相变比退火态复杂,时效温度越低相变越复杂.若用DSC曲线上冷却相变峰数/加热相变峰数表示相变类型,则退火态和时效态合金冷却/加热时可以发生1/1,2/1,2/2,3/2和3/3等类型的相变.给出了各类相变发生的热处理工艺.多阶段可逆相变是一个渐变过程,在冷却相变峰的温度区间进行部分热循环时,随冷却停止(加热开始)温度降低,逆相变峰温度降低.     

06Cr15Ni5MoWVNb不锈钢逆转变奥氏体对力学性能的影响

研究了06Cr15Ni5WMoVNb马氏体沉淀硬化不锈钢高温时效α→γ逆转变奥氏体对力学性能的影响。研究结果表明:随时效温度上升逆转变奥氏体增多,致使强度下降,尤其是屈服强度快速下降。630℃时效后奥氏体体积分数达到峰值,对应的强度最低、延伸率和断面收缩率最高。630℃以上时效逆转变奥氏体的稳定性下降,冷却到室温后转变为马氏体,富Cr的M23C6碳化物析出,使最终奥氏体体积分数低于固溶态。