20CrMnTi钢的等温相变行为分析及动力学建模

利用Gleeble-3500热模拟试验机对20CrMnTi钢在不同温度和保温时间进行了等温膨胀试验,得到其相变热膨胀曲线。结合光学显微镜分析了20CrMnTi钢的等温相变行为,绘制了该钢的等温相变曲线(TTT曲线)。引入Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和Koistinen-Marburger(KM)方程分别建立了该钢的扩散型相变动力学模型和非扩散型相变动力学模型。结果表明:20CrMnTi钢的TTT曲线呈“双C型”,鼻温分别为630和530 ℃。在730~580 ℃等温时,奥氏体转变为珠光体+铁素体,随着温度的降低,等温相变速度先加快后减慢;580~430 ℃等温时,奥氏体转变为贝氏体,随着温度的降低,等温相变速度也是先加快后减慢;低于430 ℃等温时,奥氏体转变为马氏体,随着温度的降低,马氏体的体积分数先较快增大后减缓。所推导的20CrMnTi钢的动力学模型计算结果与试验结果一致性较好。     

奥氏体化温度对贝氏体钢等温转变及力学性能的影响

采用热膨胀仪和热模拟试验机在880~1050 ℃奥氏体化后进行300 ℃等温转变试验,研究了不同奥氏体化温度对中碳贝氏体钢等温相变动力学以及组织形貌、力学性能的影响。结果表明,奥氏体化温度升高导致晶粒尺寸增加,Ms点下降,贝氏体等温相变的孕育期延长;降低奥氏体化温度,可明显缩短贝氏体转变速率峰值出现的时间,说明较低的奥氏体化温度有利于加速贝氏体的转变。在本试验温度范围内,880 ℃奥氏体化处理试样的综合力学性能优异,抗拉强度为1671 MPa, 伸长率为13.3%。     

变形对贝氏体钢等温相变动力学影响

奥氏体预变形影响后续贝氏体相变,采用SEM、膨胀法和XRD衍射分析等实验方法,研究了奥氏体预变形对等温贝氏体相变动力学的影响规律。结果表明,300℃变形25%加速贝氏体相变,且贝氏体最终转量增多,室温组织中残留奥氏体量与贝氏体转变量相关,随贝氏体转变量增大而增多,变形对等温贝氏体相变的影响与变形温度和变形程度有关。此外,首次提出了变形条件下贝氏体相变动力学Avrami修正模型,为下一步系统建立变形条件下贝氏体相变动力学模型提供了参考。本文的结果为缩短高强塑积无碳化物贝氏体钢生产时间提供了有效途径。     

奥氏体化温度对无碳化物高强贝氏体钢相变组织和性能的影响

对含碳量0.35wt%的无碳化物高强贝氏体钢进行等温贝氏体相变试验,并通过膨胀法、显微组织观察、XRD和拉伸试验等方法研究奥氏体化温度(860～1260℃)对该贝氏体钢相变和组织性能的影响。结果表明,860℃奥氏体化时,贝氏体转变量略高于其它温度,残余奥氏体含量较高,继续升高奥氏体化温度,贝氏体转变量和残奥含量变化不大。此外,随着奥氏体化温度的升高,贝氏体相变动力学加快,这是原始奥氏体晶粒尺寸增加,贝氏体生长空间增大引起的。当奥氏体化温度较低时,虽然贝氏体相变速率较慢,但由于原始奥氏体晶粒细化,残奥含量较多等原因,钢的抗拉强度和伸长率均较高。因此,从提高钢性能角度出发,应降低无碳化物高强贝氏体钢热处理时的奥氏体化温度。     

50Cr5NiMoV钢奥氏体分解动力学模型建立与应用

测量了50Cr5NiMoV钢的等温膨胀曲线,研究了等温膨胀曲线中孕育期的读取误差对拟合相变动力学参数n的影响,提出了一种获得参数n的方法,建立了50Cr5NiMoV钢的等温奥氏体分解相变动力学模型。应用叠加原理预测连续冷却条件下奥氏体分解相变体积分数,借助连续冷却膨胀曲线对模型参数进行了验证。同时,利用该模型,基于商用ABAQUS软件,对50Cr5NiMoV支承辊热处理过程进行了温度-组织模拟。研究结果表明,该模型能够准确地预测支承辊热处理过程中显微组织演变规律。     

低碳20Mn2SiVB钢贝氏体相变及其TRIP效应

用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在贝氏体区不同温度等温不同时间所获得的组织和形态进行了研究。试验表明,20Mn2SiVB钢在贝氏体等温转变时,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体岛;在920 ℃奥氏体化,420 ℃贝氏体区等温不同时间后空冷所获得组织为：无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体,各相的体积分数随着保温时间的不同有所变化。在920 ℃奥氏体化420 ℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,具有一定的TRIP效应,其R_m≈ 1090 MPa;A。≈ 15.4%     

贝氏体区等温处理对超高强度TRIP钢组织的影

利用金相显微镜、EBSD技术、X射线衍射仪等研究了C-Si-Mn系冷轧TRIP钢贝氏体区等温处理对组织和力学性能的影响,并尝试利用间接方法控制TRIP钢中的相组成。结果表明,残余奥氏体直径在2~3μm之间,以椭圆状和细条状分布在铁素体晶界及晶内。随贝氏体区保温时间的延长,残余奥氏体体积分数先增大后减少,残余奥氏体中碳含量增多;随贝氏体区等温温度的升高,残余奥氏体体积分数达到峰值所需时间减少,峰值减小。相同等温时间下,等温温度越高,残余奥氏体中的碳含量越大。残余奥氏体的体积分数及其碳含量综合影响TRIP钢的力学性能。     

钛微合金化高强钢的连续冷却相变规律

为了研究钛微合金化高强钢在连续冷却条件下的相变规律,通过热膨胀法及金相分析研究了低碳钢(C-Mn钢)和钛微合金钢(Ti钢)在连续冷却过程中的组织变化及过冷奥氏体的相变规律,分析了钛元素和变形对试验钢相变规律的影响,并讨论了连续冷却转变(CCT)与等温转变(TTT)曲线的关系。结果表明：随着冷速的增加,试验钢的主要相变组织由铁素体向贝氏体转变。在C-Mn钢中加入钛元素提高了过冷奥氏体的稳定性,抑制了铁素体和珠光体转变,促进了贝氏体转变;在奥氏体未再结晶区进行变形使试验钢的CCT曲线整体向左上方移动,提高了相变开始温度;变形提高了铁素体的形核率,促进了铁素体相变,铁素体组织得到细化;变形促进了贝氏体相变,使板条贝氏体变短,细化贝氏体组织。     

非调质钢40MnV热变形后冷却相变动力学

为了实现非调质钢轴类件楔横轧热成形后控制冷却过程性能优化和节能减排,采用物理模拟手段对热变形后的非调质钢40MnV进行了连续冷却和等温冷却相变动力学研究。首先采用膨胀仪测定试验钢临界点Ac1、Ac3温度,然后利用Gleeble 3500热模拟机测定了40MnV钢的冷却过程相变动力学转变曲线,并分析了转变产物的显微组织。结果表明:冷却速度增大将减小铁素体的晶粒尺寸,同时也减小铁素体的体积分数;奥氏体晶粒尺寸和钒都对转变温度有影响,但在相变区快冷时奥氏体晶粒尺寸起主要作用,且晶粒尺寸减小将提高转变温度;相变区冷却速度为3℃/s时相变生成贝氏体,且其形态为典型的上贝氏体,而相变区冷却速度为6℃/s时对应转变的组织是马氏体;随着冷却速度的增加,析出过程中V(C,N)的数量增加,最大颗粒尺寸减小;等温冷却中V(C,N)析出物的形态为圆形和方形且数量很少,析出物的颗粒尺寸随转变温度的降低而减小。     

热变形对低Mo管线钢X80显微组织和相变动力学的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上对低Mo管线钢X80进行了不同热变形条件下的压缩试验,分析了变形温度、变形量和变形速率对材料组织特征和相变动力学的影响,结果表明:随变形温度的降低,低Mo管线钢X80奥氏体(γ)晶界变得不明显,板条贝氏体(LB)变短且数量减少,变形温度对相变动力学的影响不大;随变形量的增加,板条贝氏体和粒状贝氏体(GB)减少而针状铁素体(AF)增多,板条贝氏体束(Bainite Packet)内的M/A岛尺寸减小且分布更加弥散化,相变动力学曲线右移;随变形速率的降低,奥氏体晶界的多边形特征变得不明显,板条贝氏体数量减少,M/A岛尺寸减小且分布弥散化,相变动力学曲线右移。     

贝氏体相变的过渡性特征

对35CrMo钢等多种材料奥氏体化后进行贝氏体等温淬火,得到少量贝氏体+马氏体+残留奥氏体的整合组织。应用JEM-2100透射电镜和QUANTA-400环扫电镜等设备观察了贝氏体组织的形貌和亚结构。综合分析了贝氏体相变的特征。研究表明,过冷奥氏体随着温度的降低具有转变贯序,贝氏体相变在组织形貌、亚结构方面具有过渡性。贝氏体相变动力学具有交叉性、重叠性、变温性和等温性的过渡性特征。贝氏体相变中铁原子和置换原子以非协同热激活跃迁方式位移,表明贝氏体形核长大具有过渡性。     

贝氏体等温温度对980 MPa TRIP钢力学性能和显微组织的影响

利用DIL805A膨胀相变仪、Gleeble-3500热模拟试验机、X射线衍射和拉伸试验等研究了TRIP钢贝氏体区(360~440℃)等温处理对组织和性能的影响。结果表明,贝氏体区等温温度影响残余奥氏体体积分数与残奥中碳浓度,是决定TRIP钢力学性能的关键因素。试验钢在800℃×180 s+400℃×300 s处理条件下,可得到17%残余奥氏体,其碳含量为1.5%,此时可获得较佳的相变诱发塑性和较好的强韧性配合,其强塑积可达到31 200 MPa.%。     

TRIP590钢贝氏体区的等温转变规律

采用DIL805L型淬火膨胀仪测定了TRIP590钢贝氏体区等温转变曲线,根据膨胀量-时间的关系曲线,计算了其相变过程中的组织转变率以及对应时间的关系,确定了在不同两相区加热温度下贝氏体相变动力学模型的主要参数。结果表明:两相区加热温度一致时,实验钢贝氏体区等温温度越高贝氏体转变速率越快;贝氏体区等温温度一致时,两相区加热温度越高贝氏体转变率越高;在贝氏体等温转变图中,转变量为90%的线呈C形,即"鼻尖"处转变速度最快;相变动力学模型的预测值在转变后期比实测值偏大,但整体来说预测值与实测值吻合度较好。     

纳米贝氏体钢残奥细化及其力学性能调控研究进展

纳米贝氏体钢作为新型超高强度钢,因其具备良好的强塑性能匹配,吸引着广大专家学者研究其力学性能调控机制.本文介绍了纳米贝氏体钢中残留奥氏体的形态及其TRIP效应,概述了加速贝氏体转变的多种调控手段,如合金元素、等温贝氏体转变温度、奥氏体化温度以及预马氏体相变等,及其对残留奥氏体的尺寸、形状和体积分数的影响;同时对多步转变...     

铌微合金钢等温及连续冷却贝氏体相变

通过测定不同温度下等温转变的硬度曲线和不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线,结合金相组织观察,获得了含铌微合金钢的等温转变曲线和连续冷却转变曲线,研究了其等温转变和连续冷却条件下形变对贝氏体相变的影响规律.研究表明,在等温条件下,变形促进了贝氏体相变,贝氏体转变的鼻尖温度为500 ℃,Bs为600 ℃;在连续冷却条件下,随着冷却速度的增加,贝氏体转变开始温度下降,随着变形量的增加,贝氏体转变开始温度有所升高.从贝氏体转变开始温度来看,950 ℃变形时,对贝氏体相变有促进作用.     

道次间冷却工艺下EH47船板钢表层往复相变行为的研究

针对表层细晶船板钢的研制,采用热模拟试验模拟道次间冷却工艺下EH47船板钢表层“冷却 返红”过程中的往复相变行为,研究了不同类型低温相变组织在升温过程中的相变行为。结果表明,随低温相变组织中贝氏体体积分数的增大,升温奥氏体化温度逐渐降低;随低温组织中马氏体体积分数的增大,升温奥氏体化温度显著提高且相变时间延长。随冷却速率的提高,升温相变后奥氏体组织细化且均匀性提高。当低温组织为粒状贝氏体时,随升温过程的进行,在相变初始阶段相变较慢,当温度高于770 ℃时,奥氏体相变速度剧烈提高,并在830 ℃完成相变。     

奥氏体变形对超级贝氏体相变和组织的影响

设计及冶炼了一种Fe-Mn-Si系超级贝氏体钢,在Gleebe-1500热模拟试验机上研究了奥氏体变形对该低温贝氏体相变和组织的影响。结果表明,奥氏体变形对超级贝氏体组织形貌有很大的影响;奥氏体高温变形缩短贝氏体相变孕育期,但阻滞贝氏体相变体积分数;奥氏体低温变形大大缩短了贝氏体相变孕育期,明显促进贝氏体相变过程,转变后贝氏体组织呈明显的纤维状变形组织。     

道次间冷却工艺下EH47船板钢表层往复相变行为的研究

针对表层细晶船板钢的研制，采用热模拟试验模拟道次间冷却工艺下EH47船板钢表层“冷却 返红”过程中的往复相变行为，研究了不同类型低温相变组织在升温过程中的相变行为。结果表明，随低温相变组织中贝氏体体积分数的增大，升温奥氏体化温度逐渐降低；随低温组织中马氏体体积分数的增大，升温奥氏体化温度显著提高且相变时间延长。随冷却速率的提高，升温相变后奥氏体组织细化且均匀性提高。当低温组织为粒状贝氏体时，随升温过程的进行，在相变初始阶段相变较慢，当温度高于770 ℃时，奥氏体相变速度剧烈提高，并在830 ℃完成相变。     

热处理工艺对双相等温淬火球墨铸铁组织与力学性能的影响

研究了奥氏体化温度,等温淬火温度和时间对双相等温淬火球墨铸铁(Dual Phase Austempered ductile Iron,DP ADI)显微组织与力学性能的影响。结果表明:在双相区(α+γ)范围内,随奥氏体化温度升高,双相ADI组织中先共析铁素体体积分数逐渐减少,奥铁体含量增加,强度和硬度逐步升高,而伸长率与冲击吸收能量下降;等温温度和时间对残留奥氏体体积分数和力学性能有显著影响,随等温温度降低,残留奥氏体体积分数减少,双相ADI抗拉强度、硬度升高,但伸长率和冲击吸收能量降低。随等温时间增加,残留奥氏体体积分数先增加后减少,等温时间为1.5 h时,残留奥氏体体积分数达最大值,双相ADI伸长率和冲击吸收能量达最大值。     

核压力容器用SA508Gr.4N钢加热过程中的奥氏体相变

采用Formastor-FⅡ型热膨胀装置测定了SA508Gr.4N钢在不同加热速率下连续奥氏体化过程的热膨胀曲线,研究了该钢的连续奥氏体化相变行为,发现当加热速率较低时,相变开始温度较低,且相变温度区间延长。建立了SA508Gr.4N钢奥氏体化相变的Johnson-Mehl-Avrami(J-M-A)方程,并根据试验数据拟合得出奥氏体化相变激活能Q约为1.151×10~6J/mol,J-M-A方程参数n=0.67,lnk_0=129.6。根据J-M-A动力学方程推导出不同温度下等温奥氏体相变动力学曲线,随着保温温度的升高,奥氏体化进程加快,奥氏体化相变速率增大。根据等温奥氏体相变动力学曲线获得了SA508Gr.4N钢的温度-时间-转变量曲线。