双相钢中残余奥氏体对性能的影响及其热稳定化

用声发射法研究了一种低合金钢于双相区热处理所得残余奥氏体的马氏体相变。发现残余奥氏体的热稳定化程度和稳定性均与奥氏体的颗粒尺寸有关。颗粒愈小，热稳定化程度愈高，且愈稳定。不存在马氏体核胚的极小奥氏体颗粒不能仅靠过冷来使其转变。形变能诱发试验钢中残余奥氏体转变，且增加钢的塑性。但只有奥氏体颗粒尺寸有合适的分布，其中小部分稳定性很高，才能使马氏体相变随应变增加而逐渐发生并延伸到大的应变，使延伸率明显增加。     

淬火配分贝氏体钢不同位置残余奥氏体C、Mn元素表征及其稳定性

采用部分奥氏体化-两相区保温-淬火-配分(IQPB)热处理工艺,借助SEM、TEM、XRD研究了淬火配分贝氏体钢组织形貌及残余奥氏体特征,利用EPMA、EBSD、纳米压痕等表征了不同位置残余奥氏体中合金元素的分布情况,结合室温拉伸应力-应变曲线,研究了C、Mn元素对不同位置残余奥氏体稳定性的影响及其相变规律。结果表明,淬火贝氏体钢室温组织中残余奥氏体以块状和薄膜状形态存在。在拉伸形变过程中,发生TRIP效应,残余奥氏体体积减小,相变优先发生在铁素体晶界,最后发生在贝氏体板条之间,C、Mn元素对残余奥氏体有稳定作用,使残余奥氏体不易发生相变。拉伸断口处应力集中,残余奥氏体完全转变为马氏体,距离断口2和4 mm处,残余奥氏体体积分数分别为3.12%和5.03%。薄膜状残余奥氏体比块状残余奥氏体稳定性更强,并且111γ晶向的残余奥氏体不稳定,容易向马氏体转变。     

17-4PH不锈钢连续冷却转变及相变动力学

通过热模拟试验、X射线衍射、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法研究了17-4PH不锈钢连续冷却转变行为、奥氏体稳定化以及马氏体相变动力学。研究发现,在0.05~5 ℃/s冷却速度范围内,17-4PH不锈钢只发生马氏体转变,Ms和Mf分别为116 ℃和35 ℃;在0.05~0.3 ℃/s冷速范围内出现奥氏体稳定化现象,当冷速≥0.5 ℃/s时奥氏体稳定化现象消失。在0.05~5 ℃/s冷速范围内,试验钢中都有少量的NbC析出;而在冷速≤0.08 ℃/s时,试验钢中可析出一定数量弥散的纳米ε-Cu颗粒。此外,根据试验数据构建了预测17-4PH不锈钢马氏体相变动力学的K-M方程。     

TRIP钢单双向应力状态下的材料行为

TRIP钢中残余奥氏体的马氏体相变是TRIP钢相变增塑的重要基础,与材料的宏观应力应变状态密切相关。为探索这一微观材料行为与宏观变形条件间的对应关系,该文对低碳Si-Mn TRIP600钢杯突变形顶部与过渡区的材料行为进行研究。研究结果表明,杯突过程中变形区顶部为等双拉平面应力状态,过渡区为单拉平面应力状态;TRIP钢的马氏体相变对应变条件非常敏感,随变形量的增加,无论变形区顶部还是过渡区的残余奥氏体体积分数,均呈近线性降低趋势,但随应变的增加则呈逐渐饱和趋势;与底部相比,顶部等双拉平面应力状态更利于残余奥氏体的马氏体相变,在近相同应变条件下,等双拉平面应力状态下的残余奥氏体含量明显低于单拉平面应力状态。Si-Mn TRIP600钢在6%应变条件下,等双拉平面应力状态与单拉平面应力状态的残余奥氏体含量相差约7%。     

元素Nb对C-Si-Mn-Cr-Mo双相钢相变规律的影响

用Gleeble-1500热模拟机测定了C-Si-Mn-Cr-Mo和C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb两种试验钢连续冷却转变(CCT)曲线,分析了微合金元素Nb对试验钢相变规律和组织演变的影响.结果表明,Nb可显著抑制试验钢铁素体转变,随着冷却速度增加,Nb的抑制作用逐渐增强,铁素体晶粒尺寸明显细化,显微硬度明显增加.铁素体转变充分时,Nb可提高亚稳奥氏体稳定性和淬透性,但对马氏体和贝氏体产物的显微硬度影响不大.在铁素体转变量很少或未转变的情况下,Nb使得粒状贝氏体产物中马氏体-残余奥氏体(MA)岛数量明显增多,贝氏体显微硬度增加,但其增幅随着冷却速度增加逐渐减小.     

Q-P-T钢热处理过程中的马氏体相变及其计算机仿真分析

通过Q-P-T钢微观组织EBSD图建立二维有限元模型,利用计算机对由TRIP效应产生的应力松弛对Q-P-T钢微观组织和马氏体相变的影响进行模拟研究。结果表明,应变较小时,马氏体相变基本不发生,随着应变的不断提高,应力松弛效应能显著延缓和抑制Q-P-T钢中残余奥氏体向马氏体的转变。     

基于动态相变热轧TRIP钢塑性断裂的实验研究

通过热模拟压缩实验,研究了基于动态相变热轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢塑性断裂后不同部位的组织。结果表明,实验钢组织中尺寸较大的残留奥氏体,在塑性过程中很快就会发生马氏体相变,从而导致孔洞或裂纹的起源或萌生;而且,裂纹的起源和扩展与组织的铁素体/残留奥氏体（马氏体）密切相关。减小残留奥氏体的晶粒尺寸,提高残留奥氏体的稳定性,不让其在形变初期快速转变为马氏体,有利于TRIP钢强度及塑性的提高。     

预相变马氏体对超级贝氏体钢组织热稳定性的影响

为明确超级贝氏体组织失稳机制以及探索提高超级贝氏体钢中残余奥氏体热稳定性的方法,通过预相变马氏体工艺,即在等温贝氏体相变前引入预相变马氏体,制备了中碳超级贝氏体钢。对比分析了回火前后中碳超级贝氏体钢显微组织和力学性能的变化,研究了预相变马氏体对中碳超级贝氏体钢中贝氏体组织及残余奥氏体热稳定性的影响。结果表明:预相变马氏体的存在能够细化贝氏体铁素体板条,提高残余奥氏体含量和热稳定性。预相变马氏体的引入及其对超级贝氏体组织的细化作用使得试验钢的屈服强度超过1 000 MPa,伸长率大于20%;300~600 ℃回火1 h后,高碳薄膜状残余奥氏体首先发生分解,形成细小的碳化物,然后贝氏体铁素体板条发生回复和再结晶,形成沿原板条方向的铁素体晶粒;600 ℃回火后试验钢的屈服强度仍与回火前相当,主要是预相变马氏体周围的薄膜状残余奥氏体未发生明显分解,能够抑制相邻贝氏体铁素体板条的回复。     

新型热成形-淬火碳分配工艺

基于变形、相变、和碳分配同时实现的高强度钢设计思想,利用奥氏体区变形来细化晶粒,利用淬火与分配工艺使钢发生相变且进行碳分配来实现对硬相马氏体和软相残余奥氏体的调控,既一种新型热成形-淬火碳分配碳分配工艺,最终获得纳米级含有错位型马氏体和残余奥氏体的双相复合组织,这种工艺在不损害高强度钢强度的前提下,提高其力学性能,值得推广。     

CrNi3Si2MoVNb钢淬火和碳再分配处理的相变行为

用膨胀法和高温激光共聚焦显微镜分别对CrNi3Si2MoVNb钢经淬火和碳再配分(QP,Quenching and Partitioning)工艺的相变及马氏体相变的组织不均匀性进行表征,讨论了组织不均匀性对QP工艺钢微观组织的影响。结果表明,CrNi3Si2MoVNb钢第一次淬火过程中先形成马氏体在某些区域的批次增加,将原奥氏体晶粒分割成尺寸不同的若干区域,尺寸较大的未转变奥氏体稳定性较差,最终淬火过程中容易发生马氏体转变成二次淬火马氏体,而尺寸较小的更易于成为残留奥氏体。     

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。     

应力松弛对应变诱发马氏体相变影响的有限元模拟

在基于新型淬火-分配-回火(Q-P-T)钢微观组织的有限元模型中,建立了产生马氏体相变的一维应变等效模型,模拟了单轴拉伸条件下的相变诱发塑性(TRIP)效应,由此揭示了该效应的微观机制.TRIP效应产生的应力松弛有效地缓解了未转变的残余奥氏体和邻近马氏体的应力,阻止了裂纹的形成,并使较多的残余奥氏体在较大的应变下存在,这是TRIP效应的起因;模拟结果还显示,相变形成的新(应变诱发)马氏体比原始(热诱发)马氏体承载更大的应力,由此预测裂纹首先在新马氏体中或其边界处形成.应力松弛效应使应变诱发马氏体断续缓慢地生成,这与实验观察结果相符.通过比较有应力松弛效应和无应力松弛效应的有限元模拟结果发现,无应力松弛效应使应变诱发马氏体相继快速地生成,这与实验不符,由此反证TRIP效应必然产生应力松弛.     

淬火合金钢中的奥氏体稳定化

研究了马氏体(M)和贝氏体(B)两相温度区等温淬火组织中的奥氏体稳定化．在一定等温时间内，奥氏体稳定化程度，即残余奥氏体量与等温温度间的关系呈马鞍型曲线．在实验钢中，其谷底值低于用同冷却介质淬火组织中的AR，表明在一定条件下等温停留并不引起残余奥氏体量增多．可利用马鞍型曲线调整AR与M及B的含量配比，获得无变形或强韧性配合最佳的准贝氏体等温淬火工艺．奥氏体稳定化为热稳定化、化学稳定化、相致稳定化和宏观热应力稳定化诸机制的综合作用．马氏体临界点Mc点无特殊物理意义。     

稳定化处理对DC53钢力学性能及尺寸稳定性的影响

通过SEM、XRD、硬度、韧性以及三坐标测量机等测试,探究了常规热处理和回火后稳定化处理对冷作模具钢DC53力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:DC53钢在稳定化处理前后的组织均为回火马氏体+少量残留奥氏体+碳化物。通过400 ℃×2 h 附加回火的稳定化处理方式后,试验钢的硬度和冲击吸收能量分别为61.5 HRC和19.7 J,同时材料的尺寸稳定性进一步提高。回火后组织稳定性的提升、材料内部残余应力值的降低以及残留奥氏体的陈化是改善试验钢尺寸稳定性的主要原因。     

疲劳断裂过程中渗碳层残余奥氏体的转变

研究了20CrNiMo钢微氮渗碳层中残余奥氏体的形态,及其在疲劳断裂过程中的转变和作用。结果表明:渗碳层残余奥氏体有薄膜状和块状两种形态,由于界面取向的影响,疲劳裂纹更易于穿过块状奥氏体,促使其发生应变诱发马氏体相变。在疲劳断裂过程中,裂纹面附近的残余奥氏体大部分转变成马氏体,这种转变是在断裂瞬间发生的,与疲劳力学条件无关。转变所引起的体积膨胀增强了裂纹闭合效应。相变诱发闭合是渗碳表层高碳区疲劳裂纹扩张行为的主要因素之一。     

低碳-硅-锰系TRIP钢的组织演变规律研究

采用彩色金相、SEM、TEM和X射线衍射技术研究了低碳-硅-锰TRJP钢在单向拉伸状态下的组织演变规律.结果表明,TRIP钢变形前的组织为F、B和残余奥氏体,经拉伸变形后部分残余奥氏体在应变作用下转变为孪晶结构的马氏体,提高了钢的强度;TRIP钢的断裂为韧性断裂,位于F晶界处的残余奥氏体发生相变从而松弛了应力,延缓了断裂的产生,使TRIP钢板获得高塑性.     

S136系列钢的残余奥氏体对物理特性的影响规律

以瑞典一胜百(ASSAB)的S136钢、S136 SUP钢和香港龙记(LKM)的2083 ESR钢为研究对象,对典型热处理工艺后的各试样的残余奥氏体分布,以及冲击韧性和尺寸稳定性的变化进行了对比分析,并总结了残余奥氏体对后两者的影响规律。实验结果表明:S136 SUP钢的残余奥氏体含量最高,S136钢和2083 ESR钢较低;同时,280℃低温回火会大幅提升残余奥氏体的含量。典型热处理后,模具钢的冲击韧性和残余奥氏体的含量成正比,与回火温度成反比,模具钢尺寸均遵循先降后升再稳定的规律。通过数学模型可实现根据马氏体体积稳定化率和残余奥氏体转化率,推算与预测不同时间段内模具钢的试样尺寸。     

钢中奥氏体的稳定化

1、前言高炭钢与合金钢淬火时存在百分之几以上的残余奥氏体。奥氏体(以下称Υ)向马氏体的相变变得困难之现象称之为Υ的稳定化。未相变的Υ是否残余是由Υ的稳定化     

基于过冷奥氏体动态相变的热轧TRIP钢组织控制 Ⅱ.动态相变后冷却速率

通过热模拟压缩实验,研究了铁素体相变前的奥氏体晶粒尺寸对基于动态相变的热轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢组织及力学性能的影响。结果表明,减小原始奥氏体晶粒尺寸,可促进动态相变时的铁素体相变动力学,有利于铁素体、贝氏体及残余奥氏体等相分布更为均匀,获得的贝氏体束及贝氏铁素体尺寸较小,残余奥氏体的体积分数及C含量均较高,细小的颗粒状残余奥氏体数量较多且弥散分布,因此可获得具有较高强度和优良塑性的热轧TRIP钢。     

变形对超高强贝氏体钢组织和力学性能的影响

采用低温奥氏体预变形+等温贝氏体相变相结合的工艺,研究了变形对中碳贝氏体钢相变和组织的影响,利用热模拟实验、SEM、TEM、XRD和拉伸实验等分析了变形影响残余奥氏体的微观机理及其对强塑性的影响规律.结果表明,过冷奥氏体在300℃变形20％,不仅可以加速随后等温贝氏体相变,细化贝氏体组织,同时还能增加室温组织中的残余奥氏体及其稳定性.残余奥氏体稳定性同时受C含量和位错密度影响,延长等温时间可以增加奥氏体中C含量;变形可以使奥氏体中位错密度增加,有利于获得稳定性较高的残余奥氏体,从而优化超高强贝氏体钢综合性能,制备的中碳超高强贝氏体钢抗拉强度为1733 MPa,延伸率达到15.7％.