T91铁素体耐热钢过冷奥氏体转变过程中临界冷却速度的研究

利用DIL805A/D高精度差分膨胀仪,通过线膨胀行为测量与微观组织分析,获得T91铁素体耐热钢连续冷却转变过程中相关动力学信息,结合冷却后T91钢组织特征,确定了T91钢过冷奥氏体转变过程中的临界冷却速度.研究表明:T91钢过冷奥氏体连续冷却过程中只存在铁素体和马氏体转变区,而不出现贝氏体和珠光体转变.在冷却速度为10K/min时该钢获得完全板条马氏体组织,9K/min时组织中开始出现铁素体,即10K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的上临界冷却速度;当冷却速度介于3～9K/min时为马氏体和铁素体的混合组织,冷却速度为2K/min时T91钢中不存在马氏体转变,室温组织为铁素体,即2K/min可以定为T91钢奥氏体向马氏体转变的下临界冷却速度.     

800MPa级冷轧耐候双相钢连续冷却相变及组织性能研究

为了探索一种800 MPa级冷轧耐候双相钢的连续冷却转变规律及退火后组织性能变化,利用For-master-FⅡ全自动相变仪及连续退火模拟实验机,进行了连续冷却转变(CCT)曲线的测定及连续退火实验.结果表明:实验钢的过冷奥氏体在很低的冷却速度(0.5℃/s)下即可发生马氏体转变,而珠光体转变较少.当冷速为80℃/s时,仅发生马氏体转变;退火后实验钢显微组织中的马氏体呈带状分布,经最优工艺退火后实验钢的显微组织为多边形铁素体(79%)+块状马氏体(16%)+细小的残余奥氏体(5%),残余奥氏体主要分布于马氏体晶粒内部或铁素体的晶界处;实验钢屈服强度为387 MPa,抗拉强度为863 MPa,延伸率为18%,强塑积达到15534.     

低合金超级贝氏体钢组织形态的研究

针对贝氏体研究中的超级贝氏体组织,设计了试验用钢70MnSi2CrMo,经低温等温处理,获得贝氏体铁素体+残余奥氏体的组织,利用X射线衍射XRD、扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM等仪器对其进行相组成和形态的检测分析.结果表明:在马氏体转变开始温度Ms点稍上的中低温区等温处理,贝氏体铁素体沿γ相晶界转变,无碳化物析出;α相转变排碳导致成分起伏,α/γ交界处过冷奥氏体稳定性增加,难以转变成马氏体;贝氏体铁素体的转变特征、过饱和的碳浓度、高密度位错、以及纳米尺寸相界面和亚结构等,影响着超级贝氏体钢的力学性能.     

HSLA钢连续冷却过程的相变与组织研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上研究了20SiMn3NiA钢在不同连续冷却条件下相和组织变化,用热膨胀法测定了该钢的连续冷却转变曲线(动态CCT曲线)。研究结果表明,20SiMn3NiA钢中的Mn、Ni、Si等合金元素能有效地阻止铁素体和珠光体的形成,故20SiMn3NiA钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线只有马氏体和贝氏体相变区。当临界冷却速度大于1℃/s时,20SiMn3NiA钢就可以获得板条状马氏体组织,且随着冷却速度的增大,马氏体组织变得越来越细。与静态CCT曲线相比,形变使动态CCT曲线的Ms点升高,奥氏体稳定性降低,形变细化了马氏体和贝氏体组织,使20SiMn3NiA钢在1℃/s的冷却速率下产生较高的强度。     

X100级管线钢焊接粗晶区微观组织预测

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,研究了在不同焊接热循环条件下,X100级管线钢焊接粗晶区组织形态的变化规律.实验结果表明,X100级管线钢焊接粗晶区组织主要有粗大的粒状贝氏体、贝氏体铁素体和马氏体.当焊后冷却速度低于2℃/s时,焊接粗晶区组织为粒状贝氏体;当焊后冷却速度为2～5℃/s时,组织为贝氏体铁素体;当焊后冷却速度高于5℃/s时,粗晶区开始出现马氏体组织.     

Mn含量对含铝中锰钢相变温度和显微组织的影响

基于Thermo-Calc热力学模拟设计，结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、背散射电子衍射(EBSD)及透射(TEM)技术，分析Mn含量对Fe-xMn-3.4Al-0.34C(x=4～8)实验钢相变温度、物相分布和微观组织的影响。结果表明：随着Mn的质量分数从4%增至8%,奥氏体开始转变温度(A_e1)从703.7℃持续降至501.2℃,奥氏体完全转变温度(A_e3)从1005.6℃近似线性地降至863.0℃;随着Mn含量增加，残余奥氏体由不可探测逐渐增加至12.6%;显微组织从渗碳体(θ)+高温铁素体(δ)双相逐渐转变为高温铁素体(δ)+马氏体(α′)+残余奥氏体(γ),残余奥氏体分布于δ铁素体边界处和马氏体板条中。     

Q460C钢的连续冷却转变曲线

研究了Q460C钢连续冷却过程中奥氏体转变过程以及转变产物的组织变化,为制定生产工艺提供参考依据。由Q460C钢的连续冷却转变曲线(CCT图)和不同冷却速率的显微组织可知,当冷却速率较低时,形成粗大的块状铁素体和珠光体;当冷却速率大于3℃/s时出现贝氏体,形态似针状铁素体,其形成温度在450~600℃;当冷却速率大于15℃/s时,发生马氏体转变,马氏体的转变点约为350℃。     

奥氏体变形对22CrSH齿轮钢连续冷却相变的影响

为了研究奥氏体变形对22CrSH齿轮钢连续冷却相变的影响,在Gleeble 1500热模拟机上,将22CrSH钢在950℃变形0.4及未变形处理,然后连续冷却.利用膨胀曲线、光学显微镜、透射显微镜,结合各种腐蚀方法,分析了22CrSH钢相变行为及相变组织.研究表明:奥氏体变形使多边形铁素体加珠光体混合组织的临界冷速增大;当奥氏体变形及降低冷速时,大量的晶界仿晶型铁素体占据了奥氏体晶界,贝氏体相变向针状铁素体相变转变;变形使奥氏体在中温相变区稳定性增加,室温组织中M/A岛的数量增多.     

Q345钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)

研究了Q345钢连续冷却过程中奥氏体转变过程及转变产物的组织和性能,为制定生产工艺提供参考依据.利用膨胀法结合金相-硬度法,得到不同冷却速度连续冷却时的膨胀曲线和相应的金相组织及硬度,用DTA法及膨胀法测定其临界点Ac1、Ac3以及Ms,获得了Q345钢的连续冷却转变曲线(CCT图).由CCT图和不同冷却速度的显微组织照片可知,当冷却速度比较低时,形成较粗大的块状铁素体和珠光体,当冷却速度大于0.5℃/s时出现贝氏体,形态似针状铁素体,其形成温度在450~600℃左右,当冷却速度大于20℃/s时,发生马氏体转变,马氏体转变点约为400℃.     

析出强化超细晶粒钢焊接热影响区粗晶区的组织和性能

为研究焊接对800 MPa级Ti、Nb复合微合金化析出强化超细晶粒钢组织性能的影响.运用Gleeble3500热模拟试验机,对实验钢进行单道次焊接热循环试验,并研究冷却速度、冷却时间t8/5对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、性能的影响.结果表明:冷却速度5~15℃/s,CGHAZ的组织为贝氏体,冷却速度进一步增大,会出现马氏体.随着冷却时间t8/5的增加,原奥氏体晶粒尺寸逐渐增加,硬度值逐渐降低,冲击韧性先上升后下降.t8/5为20~120 s时,CGHAZ显微硬度(223~250.4 HV)均小于母材的显微硬度(270.6 HV),出现软化现象,t8/5为20 s时,冲击吸收功最高,为18.2 J,但仅有母材的25.3%.经历焊接热循环后,奥氏体晶粒粗化以及CGHAZ出现贝氏体组织是导致脆化的主要原因.     

奥氏体高温转变区二段冷却速率对铁素体相变的影响

采用Gleeble热力模拟机对C-Mn钢热压缩变形后过冷奥氏体高温转变区进行二段冷却速率控制,通过冷却过程中施加微小应变,并根据应力-温度曲线,结合金相组织观察,研究了二段冷却速率对铁素体相变开始温度和相变组织的影响。结果表明:在过冷奥氏体高温转变区冷却相同时间,相对于连续冷却,当前段快冷,后段缓冷时,铁素体相变开始温度下降,相变的铁素体体积分数增加;当前段快冷速率为100℃/s时,铁素体相变开始温度下降幅度能达到100℃,铁素体体积分数增加近1倍。因此,应用前置式超快冷,并随后缓冷的冷却方式有助于提高铁素体转变量,并降低铁素体相变的温度,以细化铁素体晶粒。     

层错能对Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢变形机制影响

对三种不同层错能(SFE)Fe-Mn-C系TWIP钢的变形机制进行了研究.结果表明:在淬火态下,TWIP钢组织为全奥氏体,奥氏体晶粒内存在少量退火孪晶.TWIP钢的层错能随着C、Mn含量的增加而增加.层错能为7 mJ/m2时,变形后出现大量ε马氏体,且随着应变量的增大,ε马氏体峰增强,表现为单一的TRIP效应;层错能为12 mJ/m2时,应变诱导γ→ε→α或γ→α的转变及形成少量形变孪晶,表现为TRIP/TWIP效应;层错能为18 mJ/m2时,变形后形成大量形变孪晶,表现为单一的TWIP效应,抗拉强度和延伸率分别达到851 MPa及49%.随着层错能增加,TWIP钢的断裂机制由沿晶断裂转变为以韧窝为主的塑性断裂.     

1 200 MPa级HSLA钢的SH-CCT曲线及其热影响区组织与性能

为在工程应用中对焊接工艺的合理选取与制定提供理论和试验依据,采用焊接热模拟技术研究了800~500℃冷却时间(t8/5)对1 200 MPa级低合金高强钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)显微组织和性能的影响.结果表明:t8/5为6~20 s时,该钢热影响区的粗晶区组织为板条马氏体,硬度为477~456 HV5;随着冷却时间的延长,组织中开始出现板条贝氏体,在t8/5为60 s时硬度下降到380 HV5;当t8/5为60~600 s时,粗晶区组织为板条贝氏体和粒状贝氏体,硬度为380~300 HV5;t8/5600 s时粗晶区组织主要为粒状贝氏体,硬度为300~315 HV5.试验钢碳当量为0.626%,冷裂纹敏感系数为0.335%,说明其淬硬倾向较大,焊接热影响区容易产生裂纹.     

马氏体相变时原子的位移

理论地综合分析了奥氏体转变为马氏体过程中原子的移动方式。奥氏体转变为马氏体时,在相变驱动力的作用下,原子主要是按照K-S位向关系从奥氏体晶格中直接转移到马氏体晶格上去的。当γ→α马氏体时,以晶体缺陷为起点出现涨落,原子无扩散,集体协同位移,进行了菱形参数的调整,完成了γfcc→αbcc-M的晶格重构。原子移动距离远远小于一个原子间距,比K-S切变位移小1个数量级,耗能少。γ→α转变产生应变能。为了调整应变能和适应晶格匹配,形成相变位错、层错或相变孪晶等缺陷,以完成马氏体转变。     

等温淬火对纳米贝氏体钢的组织和力学性能的影响

依据Thermo-Calc计算设计了一种成分为Fe-0.8C-2Mn-1.5Si-1.5Cr-0.25Mo-0.25Ni-1Al-0.25Co-0.1V可用于制造钢丝的纳米贝氏体钢,使用热膨胀相变仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等手段研究了等温淬火温度和时间对其组织和力学性能影响。结果表明：这种纳米贝氏体钢低温等温淬火后的组织,由纳米结构的贝氏体铁素体板条、残余奥氏体和少量的马氏体组成。随着等温淬火温度的提高相变速率随之提高,贝氏体铁素体的体积分数增大。随着等温淬火时间的延长,贝氏体铁素体的体积分数增大而过冷奥氏体的量减少,在室温下生成的块状M/A岛的尺寸减小和体积分数降低,碳的配分使过冷奥氏体的稳定性提高,M/A岛中的脆性马氏体比例大幅度降低,拉伸断口由混合型断裂向准解理断裂转变。将这种钢在230℃保温48 h后强塑性匹配最佳,其抗拉强度和屈服强度分别达到1625和1505 MPa,延伸率达到34.5%。     

低碳低合金钢的连续冷却相变组织特征及其形成机制

利用Formastor-Digital全自动相变仪测定低碳Mn,Ni,Mo,Cr,V,Ti等低合金化钢的静态CCT曲线,结合光学显微镜、透射电镜、显微硬度法分析冷却速率对相变组织演变规律的影响。结果表明:当冷速为0.03℃/s时,相变组织为多边形铁素体(PF)+珠光体(P);冷速为0.06℃/s时,出现退化珠光体(PD);冷速为0.29℃/s时,出现针状铁素体(AF);冷速为1.7℃/s时,组织为粒状贝氏体(GB)+板条贝氏体(LB);冷速为42℃/s时,出现马氏体(M)。提出极低冷速下低碳钢中出现退化珠光体是由于多元低合金元素的耦合交互作用,引起碳活度的变化所致。针状铁素体在晶内形核并长大,对后续相变组织起到分割作用,利于细化组织。低碳钢中局部孪生马氏体的形成归因于淬透性元素聚集对钢局域相变切应力过大所致。     

核用SA508-4N钢粗晶区再热裂纹敏感性评价

采用等温恒速拉伸方法评价了核用SA508-4N钢焊接粗晶区(CGHAZ)的再热裂纹敏感性。使用激光共聚焦、扫描电镜和透射电镜观测和分析粗晶区和断口处的组织、裂纹以及断口形貌,结果表明：SA508-4N钢的母材为回火马氏体,较高含量的碳和铬影响碳化物的大小和分布状态,粗晶区马氏体的形成不利于抑制再热裂纹的产生。碳化物的析出使晶内和晶界的强度不同,当晶内强度大于晶界强度时形成沿晶脆性断裂;当晶内和晶界强度的差距较小时断裂形式包括穿晶和沿晶断裂。SA508-4N钢粗晶区对再热裂纹不敏感,成分A粗晶区的抗再热裂纹能力比成分B的高。在实际生产中,优选的工艺参数为：成分A、焊接t_8/5为25 s、焊后热处理温度580℃。     

含δ铁素体Mn-Al系TRIP钢冷轧退火过程的组织性能

研究了临界区退火温度和退火时间对含δ铁素体的Mn-Al系冷轧TRIP钢(Fe-0.18C-6.4Mn-2.8Al)的组织和性能演变行为的影响。结果表明,随着临界区退火温度的提高和退火时间的延长,实验钢的残余奥氏体(RA)含量和强塑积呈现先增大后减小的趋势。在750℃退火2 min实验钢的组织由δ铁素体、临界区铁素体及残余奥氏体组成,其RA含量为24.7%,抗拉强度为773 MPa,断后延伸率39.4%,强塑积为30.46 GPa·%。RA主要集中在粗大δ铁素体与原马氏体边界、原马氏体区域内再结晶铁素体晶界周围以及粗大δ铁素体内的亚晶界附近。     

正火型V-N-Ti和Nb-V-Ti海工钢焊接粗晶热影响组织和韧性研究

用焊接热模拟方法研究了V-N-Ti和Nb-V-Ti微合金化正火型海工钢模拟粗晶热影响区(CGHAZ)组织和韧性的变化规律。结果表明,组织的不同使V-N-Ti设计正火型海工钢的模拟CGHAZ韧性比Nb-V-Ti钢的好。对于V-N-Ti钢,较高的N含量提高了富Ti(Ti, V)(C, N)粒子析出温度和铁素体形核能力,使模拟CGHAZ原始奥氏体晶粒和(取向差角为15°)晶粒细化,并生成能阻止或使解理裂纹的偏转细小多边形铁素体,因此具有良好的低温韧性。而Nb-V-Ti钢模拟CGHAZ原奥氏体晶界上的链状M-A、粗大的原始奥氏体晶粒和有效晶粒尺寸,是模拟CGHAZ韧性差的原因。     

钛微合金化热轧TRIP钢的连续冷却相变研究

用Formastor-FII相变仪研究了钛微合金化TRIP在不同开冷温度下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了铁素体、贝氏体及马氏体的相变规律.结果表明,随着冷却速率的增加,实验钢依次经过铁素体、贝氏体及马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得贝氏体及马氏体组织,其Ms点为450℃左右;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,实验钢的铁素体及贝氏体开始转变温度降低,抑制了铁素体及贝氏体相变;随着冷却速率的增加,实验钢的显微组织由铁素体+粒状贝氏体逐步转变为板条贝氏体+板条马氏体及板条马氏体组织;当冷却速率较低时,铁素体由晶内铁素体和晶界铁素体组成,晶内铁素体形核质点为复杂的氧化物及硫化物.