含钛中锰钢淬火-配分组织及力学性能

 为了研究淬火-配分含钛中锰钢的组织与力学性能,借助扫描电子显微镜,透射电子显微镜、电子背散射衍射技术与万能拉伸试验机、磨粒磨损试验机等,分析与测试了含钛中锰钢在165~240 ℃淬火380 ℃配分处理后组织、强度、塑性与磨粒磨损性能。结果表明,试验钢淬火-配分组织主要为板条状一次马氏体、块状二次马氏体及残余奥氏体,同时含有大量微米级TiN和纳米级(Ti,Mo)C及TiN-(Ti,Mo)C复合析出相。190 ℃淬火380 ℃配分后残余奥氏体体积分数最高为12.5%。试验钢不同温度淬火与配分后屈服强度均大于1 000 MPa,抗拉强度均大于1 500 MPa,硬度从482.5HV增大到542.2HV,伸长率范围为9.2%~14.5%,在165~190 ℃淬火-配分处理后其抗磨粒磨损性能优于220~240 ℃淬火-配分钢。磨损机制主要是塑性变形和疲劳破坏,磨损过程中残余奥氏体发生应变诱导马氏体相变(TRIP)效应,析出相颗粒阻断基体塑性变形过程犁沟的前进和刮削行为,含钛中锰钢通过淬火-配分引入一定体积分数的残余奥氏体,有利于提高钢的强塑性与抗磨损性能。结合力学性能指标,含钛中锰钢最佳淬火-配分工艺为900 ℃奥氏体化30 min,190 ℃淬火,380 ℃配分10 min。     

淬火碳配分工艺下贝氏体/铁素体复相钢的组织和性能

采用SEM、TEM、EPMA、XRD、室温拉伸等实验手段,对两相区保温-贝氏体区淬火配分(IQPB)工艺下不同淬火碳配分温度和时间热处理后的组织和性能进行研究。结果表明,实验用钢经IQPB工艺处理后,室温组织主要由铁素体+贝氏体+残余奥氏体组成。两相区保温后,C、Mn元素在马氏体(原奥氏体)中富集,其含量分别为基体平均值的1.47倍和1.16倍。随淬火配分温度降低,贝氏体体积分数增加,组织细化,马氏体/奥氏体小岛数量增多。随着配分温度升高及配分时间增加,实验钢室温组织中残余奥氏体含量增加,抗拉强度降低,断后伸长率提高,加工硬化行为持续发生。综合不同配分温度和时间,400℃淬火进行10min配分处理时,抗拉强度达1 107MPa,伸长率达24%,此时强塑积可达26 568MPa·%。     

深冷对逆相变处理中锰钢组织性能的影响

为了研究原始组织状态对逆相变退火中锰钢微观组织和力学性能的影响,对淬火处理的中锰钢再进行-74℃深冷处理,采用SEM、EBSD、XRD等手段评价了逆相变退火处理后的微观组织,用单轴拉伸和冲击试验评价力学性能。研究结果表明:淬火态中锰钢的组织由马氏体和体积分数约为33%的残余奥氏体组成,深冷处理后得到残余奥氏体体积分数小于15%的细小马氏体组织;相对于淬火+逆相变处理的样品,深冷+逆相变样品奥氏体体积分数从31%提高到49%,具有更高的奥氏体稳定性使屈服强度从650 MPa提高到852 MPa,断后伸长率从22%提高到37%。     

深冷对逆相变处理中锰钢组织性能的影响

摘要：为了研究原始组织状态对逆相变退火中锰钢微观组织和力学性能的影响,对淬火处理的中锰钢再进行-74℃深冷处理,采用SEM、EBSD、XRD等手段评价了逆相变退火处理后的微观组织,用单轴拉伸和冲击试验评价力学性能。研究结果表明：淬火态中锰钢的组织由马氏体和体积分数约为33%的残余奥氏体组成,深冷处理后得到残余奥氏体体积分数小于15%的细小马氏体组织;相对于淬火+逆相变处理的样品,深冷+逆相变样品奥氏体体积分数从31%提高到49%,具有更高的奥氏体稳定性使屈服强度从650MPa提高到852MPa,断后伸长率从22%提高到37%。     

贝氏体钢等温淬火和淬火-配分复合工艺

 为了研究等温淬火和淬火-配分复合工艺对中碳高强贝氏体钢组织和力学性能的影响,采用组织观察、热模拟试验、X射线衍射分析和拉伸试验等手段,阐明等温淬火和淬火-配分复合工艺处理下的组织演变和性能变化。结果表明,等温淬火结合淬火-配分工艺可以细化粗大的块状马氏体/奥氏体岛,将粗大的马奥岛组织转化为薄膜状奥氏体和贫碳马氏体。与单独贝氏体相变或单独淬火-配分处理工艺相比,等温淬火结合淬火-配分复合工艺提高了中碳钢的力学性能。此外,与单独贝氏体相变或淬火-配分工艺相比,通过等温淬火和淬火-配分复合工艺可以获得更多碳含量较高的残余奥氏体。     

基于镀锌的Q/P工艺对钢组织与性能的影响

基于热镀锌的工艺特点制定Q/P热处理工艺,研究了奥氏体化温度及配分时间对组织和性能的影响。结果表明,随奥氏体化温度从800升至900℃,Q/P处理后组织中铁素体量减少,马氏体和残余奥氏体量增加,钢的屈服强度、抗拉强度均升高,伸长率降低,900℃奥氏体化时钢的强塑积最高。在460℃配分10、30、60s时,随着配分时间延长,组织中马氏体发生回火且发生大量贝氏体转变,造成Q/P处理后残余奥氏体量减少,使钢的抗拉强度、伸长率和强塑积均下降。     

锰对高氮超级马氏体不锈钢组织与性能的影响

 为了进一步提高超级马氏体不锈钢的强塑性能和优良耐腐蚀能力,在实验室条件下研发制备了氮质量分数为0.35%、锰质量分数分别为0.4%和2.0%的2种新型超级马氏体不锈钢试料,并采用淬火-配分的工艺对其进行处理;借助万能试验机、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征测试。研究表明,2种试验钢经一定制度的淬火-配分处理后,力学性能相比典型超级马氏体不锈钢均有显著提升;同时发现锰元素含量对试验钢强塑性能影响显著,锰质量分数由0.4%提升到2.0%时,试验钢的抗拉强度和伸长率分别由1 690 MPa、15.2%改变为1 215 MPa、35.1%,均突破了传统超级马氏体不锈钢的强塑性能指标;分析认为强塑性显著提升的原因是氮-锰元素协同作用使淬火-配分后残余奥氏体含量增加显著,并伴随纳米级逆变奥氏体和氮化物析出所致。     

980MPa级超高强Q&P钢的成形失效研究与改进

随着汽车行业在车身安全性方面的要求不断提高,开发出具有更高强度、更高碰撞吸收能等优异成形失效特性的新一代汽车用先进钢铁材料是汽车制造领域快速发展的迫切需求。超高强冷轧淬火配分Q&P钢是具有高强度、高碰撞吸收能的新一代汽车用先进钢铁材料的代表,符合汽车等先进制造行业发展需求,但其冲压成形失效等问题,制约Q&P钢的进一步广泛应用。本文通过分析980 MPa级超高强Q&P钢的成形失效现象,发现冲压失效现象主要发生在钢卷头尾部,失效部位取样的屈服强度及抗拉强度均明显高于正常部位,且总伸长率下降了三分之一以上;失效部位的显微组织特征是残余奥氏体含量下降。引起冲压失效的工艺因素主要是热轧卷取阶段的温度稳定性差,头尾部的卷取温度过低时,得到的热轧组织不利于后续淬火配分中获得大量稳定性良好的残余奥氏体。通过工艺优化改进,并经过成形极限评价,980 MPa级超高强Q&P钢成品卷冲压成形性有了很大提高,用户反馈良好。     

预处理组织对低碳钢IQ&P工艺下组织及性能影响

采用γ单相区和γ+α双相区轧制并淬火工艺以及双相区再加热-淬火-碳配分(IQ&P)工艺,研究预处理组织对低碳钢室温状态多相组织特征及力学性能的影响规律.实验用低碳钢经两种工艺轧制并淬火处理,获得马氏体和马氏体+铁素体的预处理组织,再经双相区IQ&P工艺处理后均获得多相组织.马氏体预处理钢的室温组织由板条状亚温铁素体、块状回火马氏体以及一定比例的针状未回火马氏体和8.2%的针状残余奥氏体组成;马氏体+铁素体预处理钢由板条状亚温铁素体、块状和针状未回火马氏体以及14.3%的短针状或块状残余奥氏体组成.在相同的双相区IQ&P工艺参数下,预处理组织为马氏体的钢抗拉强度为770 MPa,伸长率为28%,其强塑积为21560 MPa·%;而预处理组织为马氏体+铁素体的钢抗拉强度为834 MPa,伸长率增大到36.2%,强塑积达到30190 MPa·%,获得强度与塑性的优良结合.      

C和Mn元素配分行为对冷轧中锰TRIP钢组织性能的影响

采用冷轧+两相区温轧退火（CR+WR+IA）热处理工艺，研究了两相区退火时间对超细晶铁素体与奥氏体中组织形貌演变、C和Mn元素配分行为以及力学性能的影响。结果表明，冷轧试验钢经两相区形变退火处理后，获得了由铁素体、残余奥氏体或新生马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃随退火时间的延长，形变马氏体向逆相变奥氏体配分的C、Mn元素增多，C、Mn元素富集位置增加，同时富Mn区形变马氏体回复再结晶现象明显；伴随少量碳化物溶解，试验钢的屈服强度由741持续降低到325MPa。两相区退火10min时，试验钢力学性能最佳，此时抗拉强度达到最大值1141MPa，断后伸长率及均匀伸长率分别为236%和181%，强塑积达到26928MPa·%。     

Application of Quenching and Partitioning (Q&P) Processing to Press Hardening Steel

Press hardening steel (PHS) has been increasingly used for the manufacture of structural automotive parts in recent years. One of the most critical characteristics of PHS is a low residual ductility related to a martensitic microstructure. The present work proposes the application of quenching and partitioning (Q&P) processing to improve the ductility of PHS. Q&P processing was applied to a Si- and Cr-added Q&P-compatible PHS, leading to a press hardened microstructure consisting of a tempered martensite matrix containing carbide-free bainite and retained austenite. The simultaneous addition of Si and Cr was used to increase the retained austenite fraction in the Q&P-compatible PHS. The Q&P processing of the PHS resulted in a high volume fraction of C-enriched retained austenite, and excellent mechanical properties. After a quench at 543 K (270 °C) and a partition treatment at 673 K (400 °C), the PHS microstructure contained a high volume fraction of retained austenite and a total elongation (TE) of 17 pct was achieved. The yield strength (YS) and the tensile strength were 1098 and 1320 MPa, respectively. The considerable improvement of the ductility of the Q&P-compatible PHS should lead to an improved in-service ductility beneficial to the passive safety of vehicle passengers.     

等温时间对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

 为了实现低硅含铝热轧TRIP钢的工业应用，以低硅含铝热轧TRIP钢为研究对象，采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验和X射线衍射等试验方法，研究了不同等温时间对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明，试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成，随着等温时间的增加，板条贝氏体的体积分数升高，粒状贝氏体的体积分数降低；当等温时间为20 min时，试验钢的综合力学性能最佳，抗拉强度为732.25 MPa，断后伸长率为36%，强塑积为26.36 GPa·%；残余奥氏体的体积分数和碳含量先升高后降低，等温时间为20 min时试验钢表现出较强的加工硬化行为。     

500 MPa级高延性方管用钢的开发及加工硬化行为

 为了开发满足二次加工性能要求的500 MPa级高延性方管用钢,采用OM、SEM和TEM等对500 MPa级高延性方管用钢制管前后的组织与性能进行分析,研究了其强化机制与加工硬化机理。结果表明,两种试验钢的组织均由铁素体和少量珠光体组成,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢铁素体晶粒与珠光体球团尺寸更加细小,第二相析出物尺寸稍大,位错密度相似。两种试验钢制管前力学性能相似,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢屈强比较高;制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢加工硬化程度显著,屈服强度、抗拉强度分别增加了45与26 MPa,伸长率降低6.0%,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度分别增加了22与10 MPa,伸长率降低4.0%。固溶强化与细晶强化是两种试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的52.9%~61.8%,由固溶强化引起的强度增量占总强度的17.2%~25.3%;析出强化与位错强化对强度的贡献较小。制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢位错强化增加显著,达到了82 MPa,明显高于高C-高Mn-Nb微合金化试验钢位错强化的贡献(65 MPa);对于制管用途而言,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢制管后综合力学性能更加优异。     

基于退火路径的中锰钢组织转变与力学性能

为了更好地指导中锰钢工业试制,利用扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜和拉伸试验机等研究了不同退火路径下低碳中锰钢的组织转变及合金元素配分行为,并评价了其对力学性能的影响.结果表明,热轧中锰钢的显微组织主要由铁素体、板条马氏体、粒状贝氏体和残余奥氏体构成.经冷轧变形后,原组织中的铁素体和马氏体晶粒破碎,残余奥氏体和M/A...     

逆相变退火中锰钢的组织性能与成形极限

摘要：分别通过SEM、XRD、单轴拉伸试验和FLD等方法对比研究了中锰钢（MMnS780钢）与DP780钢的微观组织、力学性能及成形极限。结果表明，DP780钢获得铁素体和马氏体双相组织，具有连续屈服及较大的加工硬化能力，而MMnS780钢由细小的铁素体和奥氏体构成，具有明显屈服、相对较小的加工硬化能力和较大的均匀伸长率；不同应变状态下MMnS780钢较DP780钢具有更高的极限应变。退火组织以及细小的晶粒尺寸使MMnS780钢产生明显的屈服现象，细小组织以及亚稳奥氏体的TRIP效应使其具有较高的塑性和成形性能。     

Benefits of Intercritical Annealing in Quenching and Partitioning Steel

Compared to the quenching and partitioning (Q&P) steel produced by full austenization annealing, the Q&P steel produced by the intercritical annealing shows a similar ultimate tensile stress but a larger tensile ductility. This property is attributable to the higher volume fraction and the better mechanical stability of the retained austenite after the intercritical annealing. Moreover, intercritical annealing produces more ferrite and fewer martensite phases in the microstructure, making an additional contribution to a higher work hardening rate and therefore a better tensile ductility.     

奥氏体量及预应变量对0.1C-4.98Mn中锰钢力学性能的影响

采用610℃5h炉冷和800℃20 min水淬+625℃12 h空冷两种热处理工艺和0～20%拉伸预应变等试验方法,分析了 6.9%和13.6%两种奥氏体量及0～20%预应变量对中锰钢5 mm板力学性能变化的影响。利用XRD试验法测量奥氏体的体积分数,拉伸试验法测量力学性能。研究结果表明:在同一预应变量下,奥氏体体积分数为13.6%的试样与6.9%的试样相比,屈服强度低约30 MPa、抗拉强度高约40 MPa、屈强比小约0.1、总延伸率约大7个百分点、加工硬化效果更明显等。而在同一奥氏体量水平下,随预应变量增大,屈服强度、抗拉强度和屈强比都提高、总伸长率下降;且随真应变增大,加工硬化行为可分为四个阶段:减小(Ⅰ阶段)、增大(Ⅱ阶段)、几乎不变(Ⅲ阶段)、减小(Ⅳ阶段)。     

Work Hardening Behavior and Stability of Retained Austenite for Quenched and Partitioned Steels

Both microstructure and mechanical properties of low alloy steels treated by quenching and partitioning (Q&P)process were examined.The mixed microstructure of martensite and large-fractioned retained austenite (about 27?3%)was characterized and analyzed,excellent combinations of total elongation of 1 9% and tensile strength of 1 835 MPa were obtained,and three-stage work hardening behavior was demonstrated during tensile test.The en-hanced mechanical properties and work hardening behavior were explained based on the transformation-induced plas-ticity effect of large-fractioned austenite.     

双相区形变对含Cu低碳钢Cu配分行为及组织性能影响

采用双相区形变+IQP及IQP(双相区等温-奥氏体化-淬火-碳配分)热处理工艺,研究了双相区形变对一种含Cu低碳钢Cu配分行为及其组织性能的影响。采用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等手段对元素配分行为及组织演变进行了表征。结果表明:实验钢经2种工艺处理后均出现Cu元素向逆转奥氏体的配分行为,采用双相区形变+IQ(双相区保温淬火)处理的组织中富Cu最高的区域面积为12.9%,比IQ工艺下富Cu区域提高108%;双相区形变+IQP工艺处理后实验钢的晶粒明显细化,且组织中块状残余奥氏体较多;与单一IQP工艺相比,双相区形变+IQP工艺处理的实验钢抗拉强度由1 253MPa提高到1 293MPa,伸长率由16.9%提高到18.3%,残余奥氏体体积分数由11.6%提高到13.8%,表明双相区30%的形变处理实现了促进Cu配分行为诱导残余奥氏体含量增加和细晶强化的双重效果。