Cr对Fe-28Mn-12Al-1.6C钢κ-碳化物析出行为的影响

随着可持续发展战略的要求，Fe-Mn-Al-C轻质钢逐渐成为汽车工业的主要发展目标之一。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热力学计算和第一性原理研究了Cr元素对Fe-28Mn-12Al-1.6C奥氏体低密度钢κ-碳化物析出行为的影响。结果表明，不同温度固溶处理后，0Cr钢在室温下随着时间延长硬度逐渐增大且增值达到10HRC,通过TEM分析确认0Cr钢室温下析出的为κ-碳化物，并计算其室温析出的吉布斯自由能为-19.580 6 kJ/mol,从而验证了0Cr钢可以在室温下析出κ-碳化物；随着Cr含量的增加，轧制后快速凝固试样中κ-碳化物的质量分数逐渐降低，室温时效的硬度增值减小。Cr含量的增加也显著减小了κ-碳化物的生长速度，κ-碳化物的粒径从60～200 nm细化到20～40 nm和5～27 nm。同时第一性原理计算结果表明，κ-碳化物结构中掺杂Cr原子后，增大了κ-碳化物的形成能，使其形成变得困难。此外，随着Cr含量的增加，γ-奥氏体与κ-碳化物的晶格失配度增加，两相间的弹性应变能增大，导致κ-碳化物的生长速度减慢。研究结果可为后续更高Al含量的Fe-...     

热轧Nb微合金化TRIP钢高温区变形过程中Nb的析出行为

通过Gleeble热模拟实验研究了含0.038%Nb(质量分数)的热轧TRIP钢在高温奥氏体区的热加工工艺,借助光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了组织演变和Nb的析出行为,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析了Nb的固溶/析出程度.在1250℃奥氏体化5 min后添加Nb有70%固溶于奥氏体.在1000℃以上的奥氏体再结晶区变形过程中Nb的析出量仅占总固溶量的3%,不能有效抑制静态再结晶,奥氏体晶粒得到明显细化.在900℃的奥氏体未再结晶区变形前析出Nb量已达到总固溶量的9%,再结晶被抑制而获得拉长状奥氏体.奥氏体未再结晶区变形可促进铁素体转变并细化铁素体晶粒.再结晶奥氏体或形变奥氏体状态下冷却至650℃时分别有占总添加量的48%和40%的Nb仍以固溶态存在.      

固溶温度对超级双相不锈钢S32750板材组织和耐蚀性的影响

研究了920～1100℃固溶处理温度对S32750钢中板(%:0.022C、25.35Cr、7.17 Ni、4.05Mo、0.28N)组织和6%FeCl₃+0.05NHCl溶液耐蚀性的影响。结果表明,≤1000℃固溶处理时,钢中析出脆性σ-相,铁素体含量≤11%,钢的硬度增加,钢的塑性、韧性和耐蚀性急剧下降,于1050～1100℃固溶处理,钢中组织为46%～47%铁素体+奥氏体组织,具有良好的综合力学性能和高的耐蚀性。     

Cr对低碳高铌X80管线钢静态再结晶的影响

通过Gleeble-1500D热模拟试验机研究了不同Cr含量的低碳高铌X80管线钢在相同变形工艺条件下的软化行为，采用补偿法计算了试验钢的静态再结晶百分率，分析了变形温度和道次间隔时间对静态软化行为的影响。结果表明：变形温度在900℃～980℃，Cr含量达到一定水平时，可以通过溶质拖曳作用显著降低奥氏体再结晶的进行；Cr的加入还可以增加NbC的固溶度、减小其析出驱动力而延迟其析出时间。     

含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的热力学计算及组织性能

为了掌握含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢相组成及组织性能特点,进而提高其综合力学性能,采用热力学计算和试验相结合的方法,研究含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的相组成、微观组织和典型力学性能,分析900～1 100℃固溶处理工艺对其组织性能的影响规律。研究结果表明,试验钢在600～1 200℃时的相组成主要包括铁素体、奥氏体、κ碳化物、Ce₂C₃和NbC等;当温度高于865℃时,碳化物几乎全部溶于基体,奥氏体单相区存在于温度865～915℃,当温度超过915℃时,高温铁素体开始从奥氏体中析出,高温铁素体含量随温度的升高而逐渐升高,915～1 200℃温度区间是奥氏体和铁素体的两相区。热锻试验钢中奥氏体体积分数约为86.4%,只有少量带状铁素体沿奥氏体晶界分布,奥氏体晶粒约为28μm,内部含有大量孪晶。固溶处理后,铁素体含量增加、晶粒开始粗化,大部分带状组织铁素体破碎分离,呈小颗粒状沿奥氏体晶界分布,奥氏体内部有大量孪晶,试验钢抗拉强度显著降低,塑性明显提高。固溶温度为1 000℃时,试验钢的抗拉强度为889.6 MPa,断后伸长率为...     

钒微合金化低碳钢高温变形动态再结晶

利用热模拟压缩试验测定了不同钒含量的钒微合金化低碳钢在900～1000℃温度区间和0.1～1s-1变形速率范围内的真应力-真应变曲线.对曲线的分析表明:随钢中钒含量的增加,低碳钢的动态再结晶开始时间延长,变形奥氏体的动态再结晶名义激活能提高.实验钢薄膜试样的TEM观察表明,钢中的微量钒以固溶态存在于奥氏体中,微量的固溶钒对奥氏体动态再结晶起到抑制作用.     

冷轧基板SPHE静态再结晶行为研究

 利用Gleeble-3500热力模拟试验机研究了冷轧基板SPHE钢的静态再结晶行为, 通过对奥氏体再结晶行为的研究,得到试验钢发生静态再结晶时变形温度越高,发生静态再结晶越容易。试验钢在900、950和1000℃变形过程中停留不同时间,再结晶分数出现了个别点下降,是试验检测误差所致;随着停留时间的增加,由于溶质原子和碳化物等第二相质点的析出,引起了再结晶速率降低。试验钢SPHE发生静态再结晶的激活能为23987kJ/mol。     

锆含量对高强韧Ti-Zr微合金化钢奥氏体组织的影响

为了满足各行业对钢铁材料提出的更高强度、更好韧性的要求,在钢中加入适量的微合金化元素并结合合理的控扎控冷工艺,有利于在高温轧制阶段获得细小均匀的奥氏体再结晶晶粒,这是提高钢材强度及韧性的有效途径之一。通过Gleeble-3800型热模拟试验机,对两种不同锆含量的低碳微合金Ti-Zr钢进行多道次压缩变形试验,模拟实际轧制情况,研究试验钢在不同锆含量和不同变形方式(等温变形和变温变形)下的热变形行为,并结合组织观察分析讨论了锆含量和变形条件对试验钢奥氏体组织细化行为和析出行为的影响。结果表明,变形温度的升高可以降低高锆钢各道次的流变应力。变温变形条件下,锆含量的升高会提高试验钢各道次的流变应力;奥氏体再结晶晶粒会随着锆含量的升高和变形温度的降低而发生细化,采用变温变形方式比等温变形方式更有利于得到细小的奥氏体晶粒,高锆钢在1 050℃→1 25℃→1 000℃变温变形后得到了最小的奥氏体平均晶粒尺寸(为8.2μm);锆含量升高会提高试验钢中析出相的数量,变形方式对析出相数量的影响不大,变形温度的升高会使析出相发生粗化。锆含量增加所导致的形变诱导析出相的增多,以及变温变形过程中温度的降低,起...     

12MnTiNb钢高温变形与再结晶的研究

本文采用轧制变形方式,用金相方法研究12MnTiNb和16Mn钢的高温变形与再结晶规律,着重分析讨论了12MnTiNb钢在高温变形时细小碳氮化合物析出及其对动态再结晶行为的影响。结果表明:16Mn钢热变形时无形变诱发碳化物析出,因此可用Z=εexp(Q/RT)参数统一描述形变温变和形变速率对热变形行为的影响;而12MnTiNb钢,由于有形变诱发碳化物析出,改变了再结晶规律,形变诱发碳化物的析出行为对形变温度和形变速率的反应各异,因此不能用Z参数来统一描述它的热变形奥氏体再结晶行为。     

合金元素对高氮不锈轴承钢组织与性能的影响

采用金相、扫描、X射线衍射和电化学等方法研究了合金元素对高氮不锈轴承钢组织性能的影响。结果表明:钢中加氮细化组织与碳化物,析出相尺寸随着氮含量的增加而降低。高氮不锈轴承钢1 030、1 050℃淬火后残余奥氏体体积分数达到20%～35%,而且碳氮含量越高,残余奥氏体越多。经冷处理及回火后残余奥氏体体积分数降至7%～10.3%,由于残余奥氏体的相变强化与碳氮化物析出强化,低温回火硬度约为59HRC,500℃高温回火硬度可达到58HRC～59HRC。高氮不锈轴承钢中析出相细化、基体贫铬区减少及氮-钼协同作用,使其耐蚀性能明显优于440C钢,而且钢中氮含量越高,耐蚀性能越好。因此,较高合金含量(C+N)的高氮不锈轴承钢兼具高硬度和优异的耐蚀性能。     

热处理工艺对Fe-Mn-Al-C钢组织和性能的影响

利用SEM、XRD、EPMA等试验方法,对不同退火、固溶以及时效工艺下Fe-Mn-Al-C钢的组织演变规律和力学性能进行研究。结果表明,900～1050℃退火温度对试验钢的组织与性能影响较大,随着退火温度的升高晶粒尺寸增大、碳化物逐渐回溶,强度降低、塑韧性提高,在1050℃保温2 h空冷时抗拉强度为1036 MPa,断后伸长率为39%,冲击功41 J,强塑积40 GPa·%;经1050℃保温2 h水冷固溶后时效处理,试验钢组织为奥氏体+铁素体+κ碳化物,随着时效温度的增高,κ碳化物逐渐析出,使试验钢的强度增加、塑韧性降低。600℃时效时,抗拉强度1145 MPa、断后伸长率22%、冲击功28 J,综合力学性能全部满足设计要求。     

Nb(C,N)溶解对高铌奥氏体晶粒长大行为的影响

为了定量研究铌对高铌钢加热过程奥氏体晶粒长大的影响，采用化学溶解过滤分离及电感耦合等离子光谱测定不同加热温度两种试验钢固溶铌质量分数，并对比研究了奥氏体晶粒长大行为。结果表明，在低温条件下，低铌钢固溶铌质量分数高于高铌钢；随加热温度升高，高铌钢固溶铌质量分数快速增加，但即使在1 300 ℃时，铌也不能完成固溶，少量铌存在于(Ti,Nb)(N,C)析出相中；奥氏体晶粒快速长大的温度与固溶铌质量分数快速增加的温度有关。随铌质量分数由0.082%增加到0.120%，奥氏体晶粒快速长大的临界温度由1 050升高到1 150 ℃。高铌钢在1 150～1 250 ℃加热温度范围内，奥氏体晶粒尺寸小于100 μm。     

ZrC粒子对低碳微合金钢的强化作用

真空条件下,在低碳微合金钢中添加微米级ZrC颗粒,使其成为钢在热轧时奥氏体的形变核心及其形变诱导铁素体的再结晶核心以细化晶粒,获得了屈服强度为518 MPa的低碳微合金高强度钢,对钢中第二相粒子包括碳化物析出相及外加ZrC颗粒对钢的强化作用进行了讨论。采用化学相分析及X射线小角散射法研究了钢中析出相的成分、数量及粒度分布,同时用扫描电镜和透射电镜对钢中第二相粒子的形态和微观结构进行了观察,发现尺寸小于18 nm的MC析出相含量较少,未发现小于10 nm的析出相。研究结果表明:细晶强化是试验钢的主要强化方式,位错强化次之,而沉淀强化和固溶强化较小,外加ZrC颗粒在细晶强化和位错强化中产生重要作用。     

904L钢高温下固溶-析出行为及析出相规律

 为了研究904L钢高温下固溶析出行为及其析出相演变规律，采用热处理试验炉，对中试试验生产的904L钢热轧板进行了不同温度、不同时间下的固溶处理；对固溶处理后的试样在900 ℃下分别进行不同时间的时效处理。结果表明，经固溶处理后904L钢晶界处的高温析出相已基本溶解固溶于基体中，组织为单一的奥氏体组织，未出现明显第二相组织，但由于固溶不充分、钼元素存在条带状偏析，且出现少量孪晶，随着固溶温度升高和固溶时间的延长，晶粒尺寸逐渐增加，1 135 ℃、600 s固溶处理后组织和性能较好；固溶处理后的试样在900 ℃高温下经不同时间时效处理后，基体中均析出σ相，随着时效时间延长，基体中σ析出相逐渐增多，尺寸也逐渐增大，并且有粗化趋势。     

半钢热变形奥氏体等温保持过程中力学行为的变化

本文以二次间歇加载热压缩方式研究了在变开后等温保持过程中半钢力学行为的变化，并结合组织分析，讨论了热变形力学行为的变化与组织变化的关系。结果表明，在热变形及冷变形后等温保持过程中，碳化物发生了变形，破碎，转向，溶解和析出等复杂过程，并与奥氏体的回复，再结晶过程发生交互作用，使半钢二次加载的力学行为呈现一些特殊的规律。     

钒和铌对中碳弹簧钢热变形后回复行为的影响

用热加工工艺模拟装置研究了，在中碳弹簧钢中钒和铌对热变形后回复行为的影响，证实了钒对阻止热变形后的回复是有效的，是因为热变形后钒的碳氮化物的弥散沉淀的结果，铌对阻止回复无效。因为，实质上，在中碳钢中铌在奥氏体中的固溶量很小，而且，热变形前铌是以大块碳化物形式存在，在试验变形条件与控轧变截面板簧工艺相同的，马氏体强化强度不是很大，因为提高了动态回复和再结晶，引起了稳态变形（加工硬化小）。而且，残余奥氏体量增加。固溶碳的降低阻止了强度增加。然而，热变形后由于奥氏体晶粒变细。马氏体组织也得到细化。结果，热变形后直接淬火使韧性和疲劳强度增加。以上结果表明，试验的热加工工艺和控轧变截面板簧工艺结合，将可有次降低弹簧重量。本次试验研究还证实了，加钒和降低变形湿度对最大限度达到热加工工艺效果更为可取。     

固溶处理对S32707特超级双相不锈钢析出相、组织及性能影响

通过Thermo-Calc热力学计算、OM和FE-SEM观察、力学性能和腐蚀性能试验对不同固溶温度下的特超级双相不锈钢进行分析和研究。结果表明:σ相和非平衡氮化物是固溶水冷组织中的主要析出相,当固溶温度低于1050 ℃时,σ相优先沿双相界面析出,显著降低双相不锈钢的冲击韧性;当固溶温度高于1100 ℃,非平衡氮化物开始在铁素体晶粒内部析出,且随着固溶温度的升高,非平衡氮化物析出数量增加。这是由于固溶水冷过程中氮在铁素体中的溶解度快速降低,过饱和的氮来不及扩散到相邻奥氏体中,只能以氮化物的形式析出。随固溶温度升高,铁素体含量增加,奥氏体含量降低,实验钢的强度增加,冲击韧性降低。在1080～1120 ℃之间固溶时,双相比例接近1∶1,S32707特超级双相不锈钢具有优良的综合力学性能和耐晶间腐蚀性能。      

Ti-Zr复合微合金钢多道次热变形行为有限元模拟及实验研究

为了研究Ti-Zr微合金钢轧制变形过程中变形温度和Zr含量对内部应力应变的分布及奥氏体组织演变的影响，通过热模拟实验和金相分析获得3种不同Zr含量的Ti微合金钢应力应变曲线及奥氏体的晶粒尺寸及分布情况。研究结果表明：变形温度的升高会降低3种实验钢的内部应力，促进应力均匀分布，其中0.12Ti-0.02Zr钢应力下降的最明显，Zr的加入会促进Ti微合金钢再结晶奥氏体的形核和形变诱导析出相的析出，形变储能消耗量增大，不容易在变形过程中积累应力和应变；但过多的Zr会因为大量析出相而使实验钢的变形抗力增大，导致应力和应变累积。综合考虑，使用Ti-Zr复合微合金化技术实现奥氏体组织的超细化均匀时，Zr元素的添加量应控制在0.02%左右。     

硼对S31254不锈钢固溶处理过程第二相溶解行为的影响

采用固溶处理研究了不同硼含量对S31254钢中析出相固溶时间、固溶温度的影响。得到了不同硼含量条件下的S31254钢第二相完全固溶所需的时间和温度。结果表明,随着硼含量的增加,所需固溶温度下降,所需固溶时间减少。当钢中硼含量为0.002%时,析出相的固溶温度为1200℃,固溶处理4h可得到相对纯净的奥氏体组织,热加工过程在晶内和晶界析出的第二相均已重新固溶到基体中。固溶处理时,晶内第二相优先溶解,随着时间的增加,晶界处的第二相逐步溶解。     

Fe-28Mn-10Al-0.8C的热压缩行为及微观组织结构转变

通过Gleeble-3500热模拟机研究了铸态Fe-28Mn-10Al-0.8C低密度高强钢在850～1050℃温度范围和0.01～10 s^-1应变速率范围内的热压缩行为和组织转变。实验结果表明，Fe-28Mn-10Al-0.8C钢的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)行为与变形温度、应变和应变速率直接相关。基于双曲正弦函数和线性拟合，实验钢的可用活化能(Q)为454.64 kJ/mol。给出了实验钢在热压缩变形过程中的组织演变和动态再结晶过程：变形温度的升高或应变速率的降低，可促进奥氏体的动态再结晶和晶粒长大；随着应变速率的增加，会得到更细小的奥氏体动态再结晶晶粒。