钢的热膨胀特性研究

采用NETZSCH DIL 402C高温热膨胀仪对三种不同化学成分的钢种在30-1150℃温度范围内的热膨胀特性进行了测量,得到线性热膨胀和瞬时线膨胀系数随温度的变化曲线。对实测的热膨胀值进行定量计算和对比分析后发现,钢在加热过程中的线性热膨胀及瞬时线膨胀系数随温度的变化过程可分为室温至相变区、固态相变区和高温奥氏体区三个阶段,每个阶段碳含量对热膨胀的影响程度不同。在整个升温过程中,物理热效应引起的热膨胀占主导作用,不同钢种的物理热膨胀总量基本相同,而相变引起的收缩量大约占整个膨胀绝对变化量的16%,且收缩总量随碳含量的增加而减少,导致最终不同钢种试样的膨胀量不同。      

钢铸态热膨胀特性研究

利用现代高温热膨胀检测技术并结合热物性模型计算,获得了连铸过程含碳量在0.09%～0.75%之间常用8个钢种的线性热膨胀、瞬时线膨胀系数及其温度相关性.试验结果表明,连铸冷却条件下,钢的线性热膨胀和与之相关的瞬时线膨胀系数在奥氏体温区、固态相变温区和相变结束至室温等三个温区内受碳含量的影响程度不同.利用试验数据对瞬时线...     

超高碳钢组织超细化的工艺

阐述了超高碳钢组织超细化工艺及其机理。这些工艺包括：二阶段热形变处理技术、热形变 离异共析转变处理技术、热形变 DET 形变处理技术、循环热处理技术及复合热处理技术。该超细化组织由极细的铁素体晶粒以及在其中均匀分布的渗碳体颗粒组成。此外，分析了硅、铝、铬等合金元素对相变温度的影响及其对网状碳化物和石墨化的抑制作用，讨论了合金化对超高碳钢的组织超细化的影响。     

Bayesian Regularization Neural Networks for Prediction of Austenite Formation Temperatures （A cl and A c3 ）

A neural network with a feed forward topology and Bayesian regularization training algorithm is used to predict the austenite formation temperatures （At1 and A13） by considering the percentage of alloying elements in chemical composition of steel. The data base used here involves a large variety of different steel types such as struc- tural steels, stainless steels, rail steels, spring steels, high temperature creep resisting steels and tool steels. Scatter diagrams and mean relative error （MRE） statistical criteria are used to compare the performance of developed neural network with the results of Andrew% empirical equations and a feed forward neural network with ＂gradient descent with momentum＂ training algorithm. The results showed that Bayesian regularization neural network has the best performance. Also, due to the satisfactory results of the developed neural network, it was used to investigate the effect of the chemical composition on Ac1 and At3 temperatures. Results are in accordance with materials science theories.     

硅和铬对超高强双相钢组织和性能的影响

 利用热膨胀仪研究了合金元素硅和铬对C-Si-Mn-Nb系与C-Cr-Mn-Nb系超高强双相钢连续冷却相变规律的影响;采用单向拉伸试验,以及OM、SEM和TEM等方法对比研究了2种DP钢的组织性能与断口形貌。结果表明：硅元素能够提高[Ac1]和[Ac3]点温度,扩大两相区,促进铁素体相变,并能提高马氏体的回火稳定性,改善其形貌和分布;铬元素的添加导致了奥氏体中碳的分布不均匀,使得马氏体内部同时出现了孪晶与板条状精细结构,而且快冷过程中出现了残余奥氏体和马奥岛组织,部分马氏体会在时效过程中发生分解;两钢的抗拉强度均超过1 000 MPa,伸长率超过15%,且含硅的双相钢各项力学性能均要优于含铬的双相钢。     

包晶相变对连铸坯初生坯壳凝固收缩的影响

基于Ｆｅ－Ｃ合金的微观组织结构,建立了碳钢线性热膨胀系数计算模型,计算出不同碳含量的钢各在不同温度下的瞬时线性热膨胀系数,并将计算相应用于铸坯热－弹－塑性应力模型,研究了包晶相变对连铸坯初生坯壳凝固收缩的影响,模拟结果表明：浇铸碳含量在０．１％附近的包晶钢时,初生坯壳在靠近弯月面区域和角部区域的收缩很不规划,容易诱发表面缺陷。     

原位观察铌对高碳钢珠光体相变的影响

 为了研究微合金元素铌(Nb)对高碳钢中珠光体相变的影响,在高温激光共聚焦显微镜下原位观察了不含铌和含铌高碳钢连续冷却过程中珠光体动态形核和长大行为。结果表明,在高碳钢中添加铌增加了珠光体形核点的数量,这是因为铌提高珠光体单位面积形核数量。同时,铌元素减慢珠光体长大速率是由于铌显著阻碍珠光体长大,但当铌质量分数超过0.014%后,阻碍珠光体长大速率的效果不再进一步增加。从以上结果可知,在高碳钢中添加铌促进珠光体形核,但是减慢珠光体长大速率。所以,为了更加准确地研究铌元素对珠光体相变的影响,选用不含铌及铌质量分数为0.027%的两种高碳钢,在Gleeble-3500热模拟试验机上进行与高温原位观察试验相同试验工艺的热膨胀试验。通过热膨胀试验发现,铌的添加增大过冷度,导致降低了珠光体相变温度区间,但是铌显著阻碍碳在奥氏体中的扩散系数,所以铌减慢珠光体长大速率。另外,铌减慢连续冷却条件下的珠光体相变动力学,推迟珠光体相变,从而降低珠光体相变速率,表明铌对珠光体长大的阻碍作用强于其对珠光体形核的促进作用。因此,在高碳钢中,铌元素的添加推迟珠光体相变。此外,铌的添加增大过冷度,使含铌高碳钢的珠光体片层细化,提高了含铌高碳钢的硬度,但在铌质量分数超过0.014%后,细化效果不再进一步增强。     

Dilatation measurements of plain carbon steels and their thermodynamic analysis

Dilatation of the low-carbon steels with small additions of mass contents of Mn (up to 1.50%), Si (up to 0.347%), Nb (up to 0.053%), and V (up to 0.082%), was measured at a heating rate of 3°C/min, and the experimental results were compared with calculations based on thermodynamic models. The differences between experiments and calculations were analysed. It was found that the thermal expansion of pearlite and of austenite in the steels exhibits almost linear temperature dependencies, and these dependencies are described very well by the present calculations. During the transformation of pearlite to austenite, contraction of the steels may occur due to the dissolution of cementite within a narrow temperature range. The dilatation of the steels during the transformation of ferrite to austenite depends on the competition between the thermal expansion and the transformation process, and it finally leads to an increase in the length change to a maximum followed by a decrease down to the temperature at which the transformation is completed. For some steels, however, a certain amount of ferrite may remain in the samples during heating even at temperatures well above that of the minimum dilatation. This will affect the determination of the A₃ temperature, and makes the expansion of the steels deviate from the true expansion behaviour of austenite.     

1000MPa级超高强钢的SH-CCT曲线及其热影响区的组织和性能简

 采用热膨胀法结合显微金相与硬度检测,在热模拟试验机上测定了1000MPa级低碳微合金高强钢焊接过程中的临界点Ac1和Ac3,绘制出该钢在不同冷却速率下的焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),研究了冷却速率对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律,揭示了不同冷却速率下焊接热影响区的相变过程及组织特征,同时获得了奥氏体晶粒平均尺寸随t8/5的变化关系。研究结果表明,在焊接条件下,该钢的奥氏体化温度要比平衡状态下的奥氏体化温度显著升高;该钢在相当宽的冷却速率范围内发生中温转变,获得贝氏体组织;在较快的冷却速率(≥40℃/s)下,焊接热影响区组织以马氏体为主;随着冷却时间t8/5的增加,硬度逐渐下降,最高硬度HV10为425。在试验条件下,奥氏体晶粒粗化程度并不显著。     

2种含铝TRIP钢连续冷却转变动力学分析

用热膨胀法,通过对含1.5%w（Al）和含w（Al）1.0%＋w（Si）0.5%的2种TRIP钢的显微组织观察,绘制了2种不同w（Al）、w（Si）的TRIP钢的静态CCT曲线,研究了含Al TRIP钢在冷却过程中的相转变,分析了冷却速率及不同w（Al）对微观组织和贝氏体转变动力学的影响。结果表明,Al元素加速TRIP钢冷却时铁素体转变和贝氏体转变,但是推迟珠光体转变。     

Nb对2000 MPa桥索钢再加热过程中组织变化的影响

针对不同Nb含量的2种桥索钢,采用热膨胀仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和硬度测试仪对其在箱式电阻炉连续加热过程中的组织演变和水冷淬火后的硬度进行了对比分析。结果表明:Nb元素可以细化桥索钢的原始组织,使其存在大量的铁素体和渗碳体的晶界,在连续加热过程中的开始阶段提供更多的奥氏体形核位置,使得奥氏体逆共析转变的起始温度降低,而终了温度升高,逆共析转变区域增大。同时,Nb元素形成的碳化物在加热阶段对奥氏体晶粒的长大具有拖拽作用,降低桥索钢在奥氏体形核后的长大速度,使得淬火后得到马氏体的硬度值降低,因此需要较高的温度来溶解合金碳化物使桥索钢充分奥氏体化。     

600MPa级热轧双相钢的组织性能

 介绍了实验室使用两段式冷却工艺试制的600MPa级热轧双相钢的化学成分及相变规律,利用光学显微镜、SEM以及拉伸试验对双相钢的微观组织和力学性能进行检测分析。结果表明：试验用钢的Ac1和Ac3分别为785、940℃;经830℃终轧后,空冷10s到750℃,在750℃开始快冷至卷取温度（≤200℃）,可得到室温组织为铁素体（86.5%）+马氏体的热轧双相钢,其屈服强度为327.1MPa,抗拉强度为651.6MPa,加工硬化率高达0.235,伸长率达25.7%。     

高碳钢固态相变与组织

采用THERMECMASTOR-Z热/力模拟试验机研究了w(C)为0.67%～0.83%的高碳钢在连续冷却过程中组织与力学性能变化规律和特征,测量了高碳钢的相变温度,建立了高碳钢的连续冷却转变曲线(CCT).根据试验结果制定了轧后控冷工艺,使高碳钢线材的珠光体平均片层控制在150 mm左右,具有良好的抗拉强度和拉拔性能.     

Nb对高铁车轴钢相变规律及微观组织的影响

摘要：采用热力学软件Thermo Calc、Formastor FII型全自动相变仪、OM、HRTEM等手段研究了V微合金化、Nb V复合微合金化车轴钢的微观组织及连续冷却相变规律。结果表明,Nb能够提高钢的Ac1和Ac3相变温度,扩大铁素体+珠光体相变区冷速范围,使贝氏体相变区向左下方移动,提高获得全马氏体的临界冷却速度。此外,Nb的添加能够使V在高温下与Nb协同析出。冷速42℃/s的热膨胀试样HRTEM结果发现,Nb V微合金化车轴钢中存在大量(Nb,V)C纳米析出相,呈随机分布,平均尺寸为68nm,这些析出相能够细化奥氏体晶粒,是其相变后组织硬度提高的主要原因。     

微量铜和砷对Ti-IF钢铁素体相变行为和组织的影响

利用Gleeble 3800热模拟试验机,结合膨胀仪研究了微量铜和砷对连续加热过程和冷却过程中Ti-IF钢相变动力学的影响;结合光学显微镜和扫描电子显微镜,模拟研究了微量铜和砷对不同热轧终轧温度条件下TiIF钢的铁素体晶粒尺寸的影响。结果表明:与几乎不含铜和砷的Ti-IF钢相比,铜、砷的质量分数为0.08%、0.04%的Ti-IF钢中的铜和砷显著提高连续加热过程中Ti-IF钢奥氏体相变的开始温度和连续冷却过程中铁素体相变的结束温度。这主要是由于砷是封闭铁基奥氏体区的元素。由于微量砷提高铁素体相变的结束温度,导致铁素体晶粒尺寸反常粗大。因此,对于残余砷含量较高的Ti-IF钢,应适当控制较高的热轧终轧温度,以避免形成粗大的铁素体组织。     

马氏体不锈钢的高温性能与铸坯表面质量的关系

利用DIL402C热膨胀分析仪、STA449C同步热分析仪和Gleeble-1500D热模拟试验机研究了2Cr13不锈钢的线性膨胀系数、主要相变温度以及高温力学性能等高温特性,分析了2Cr13不锈钢高温性能对铸坯表面质量的影响和铸坯表面凹陷及微裂纹产生的机理,为完善攀钢集团长城特殊钢分公司2Cr13小方坯连铸工艺提供了理论依据.     

Effect of vanadium on dynamic continuous cooling transformation behavior of medium-carbon forging steels

Dynamic continuous cooling transformation (CCT) behavior of medium-carbon forging steels microalloyed with different V contents up to 0.29% was investigated by means of dilatometric measurement, microstructural observation and hardness measurement.The re-sults showed that the dynamic CCT diagrams were similar and the main difference was that the fields of the transformation products were shifted to the right side of the diagrams with the increase of V content, and this effect was more noticeable with an addition of 0.29% V. The Ac1 and Ac3 temperatures showed increasing trends with increasing V content, while the critical cooling rates decreased with increasing V content.The increase of V content re-sulted in significant increase of hardness and this tendency was enhanced with increasing cooling rate until the formation of acicular ferrite (AF).A promising approach of remark-ably improving the toughness of ferritic-pearlitic medium-carbon forging steels with suit-able V addition and the introduction of AF without notable penalty on its strength level was suggested.     

Effect of rare earth addition on continuous heating transformation of a high speed steel for rolls

The effect of rare earth(RE) on continuous heating transformation of a high speed steel for rolls was investigated by using differ-ential scanning calorimetry(DSC) with combination of microstructure analysis.Determination of the Ac1 and Ac3,the starting temperature of carbide dissolution and melting upon heating,the enthalpy change for the α→γ transformation and overall carbide dissolution were also es-tablished.It was found that RE could reduce the volume fraction of large eutectic carbides and the chrysanthemum-like eutectic colonies but could not change the phase composition.RE made a little change to Ac1,but the variation in Ac3 and enthalpy for the α→γ followed an in-creasing pattern as the RE addition increased.The start temperatures of carbides dissolution increased with increase of RE addition,which may be associated with the influences of RE on the morphology of carbides,but the overall enthalpy change of carbides dissolution decreases as the RE addition increased.Moreover,the start temperature of melting also increased with increasing RE addition.     

压铸模具钢4Cr5Mo2V的组织和碳化物的高温行为

摘要：通过测定4Cr5Mo2V钢在不同冷却速度下的相变膨胀曲线，得到其过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）及Ac1、Ac3和Ms点温度。结合各相变点和Thermal-Calc分析结果，利用原位观察研究了4Cr5Mo2V钢在升温、保温和降温过程中的组织和及升温过程中碳化物的变化规律。结果表明，4Cr5Mo2V钢的相变点温度分别是：Ac1为820℃，Ac3为855℃，Ms为275℃；升温过程中，Cr23C6先于VC溶解，并在表面产生浮凸和空洞；保温过程中，晶粒长大机制为旧晶界迁移，并使得晶粒发生吞并和长大；连续冷却过程中，4Cr5Mo2V钢马氏体形的生成是以先形成的板条为基准逐步形成彼此平行的板条而构成板条束，或者是先形成的板条可以触发产生另一方向（60°或120°）的板条马氏体，构成多边形等具有几何形状的组织特征。     

热处理对AISI4340钢临界点及CCT曲线的影响

 采用热膨胀法测定了AISI4340钢的固态相变点,观察了组织和硬度,研究了不同热处理状态对临界点和奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）的影响。结果表明,试验钢具有较好的淬透性,冷速为0.03 ℃/s 时得到单一贝氏体组织,冷速为0.03～0.78 ℃/s之间得到马氏体和贝氏体混合组织,冷速大于0.78 ℃/s时相变组织都为马氏体。不同热处理状态对ATSI4340钢的[Ac1、][Ac3]有影响,而CCT曲线没有明显差别。弥散分布、介稳定的组织具有较低的[Ac1,]原始组织对[Ac1]的影响比[Ac3]大。