Ms以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下2个不同温度等温淬火试验，结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段，研究了对比于Ms以上温度等温淬火试验，Ms以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明，贝氏体相变可以发生在Ms温度以下，且其相变动力学被明显促进。相比于Ms以上温度等温淬火，Ms温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学，但导致强度和伸长率下降，因此降低了最终的力学性能。这主要是因为Ms温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体（AM）和少量的贝氏体和残余奥氏体（RA）。因此，Ms温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于Ms温度以上等温处理后组织性能，这主要取决于具体的成分和工艺。     

AM对低碳贝氏体钢等温相变和显微组织的影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下5个不同温度等温淬火实验,研究了Ms以上和以下温度等温淬火对低碳贝氏体钢组织和相变动力学的影响。结果表明,试样在Ms以下等温淬火时,保温前生成的先马氏体（AM）显著缩短了等温贝氏体相变孕育期,加速贝氏体形核,细化贝氏体组织。然而,Ms以下等温淬火时,总的等温贝氏体相变动力学与先马氏体的体积分数（fAM）有很大关系,当fAM较低时,AM的形成缩短了贝氏体相变孕育期,加速了贝氏体相变,当fAM过高时,又阻碍贝氏体相变,延长贝氏体总的相变时间。最后,采用Austin Rickett(AR)和Johnson Mehl Avrami Kolgomorov(JMAK)动力学模型对等温贝氏体相变动力学进行分析,结果表明,与AR模型相比,JMAK模型更适用于本研究的实验结果。     

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。     

低于Ms温度变形对等温贝氏体相变动力学和组织的影响

摘要：变形和等温热处理是高强贝氏体钢主要生产工艺,已有研究表明低于马氏体相变起始温度（Ms）的等温热处理可以促进贝氏体相变动力学,低温奥氏体预变形也可以加速贝氏体相变。研究了低于Ms温度变形对后续等温贝氏体相变动力学和组织的影响,结果表明,并未出现预想的加速相变叠加效应,反而,变形温度低于Ms温度时,贝氏体相变动力学减弱,等温贝氏体相变孕育期延长。低于Ms温度等温相变时,贝氏体铁素体与母相奥氏体位向关系接近K-S关系,变形试样虽然获得了一部分先马氏体,且能提高贝氏体形核率,但并非所有的胚核都能发生长大,变形改变母相奥氏体取向,使贝氏体原本的位向关系遭受破坏,导致有效形核率降低。     

Ni元素对高碳纳米结构贝氏体钢组织和性能的影响

设计了含Ni和无Ni两种纳米结构贝氏体钢种,进行了不同温度下等温淬火热处理实验,目的是研究Ni对等温淬火纳米结构贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,与连续冷却工艺不同,在等温淬火过程中,Ni元素的添加降低了贝氏体相变驱动力,减少贝氏体体积分数,同时使TTT曲线右移,减慢等温贝氏体相变动力学。此外,在等温淬火后,Ni元素的添加提高钢的冲击性能,但由于贝氏体量的减少和残余奥氏体的增多,使钢的拉伸性能降低。其次,随着相变温度的升高,含Ni钢和无Ni钢的强塑积略有增加。     

1.6 GPa级中碳高强贝氏体钢残余奥氏体调控机理

 为了研究中碳高强贝氏体钢中的残余奥氏体体积分数在不同等温情况下的变化规律,通过X射线衍射试验、热模拟试验和扫描电子显微镜观察等,分析了等温淬火条件对中碳高强贝氏体钢中残余奥氏体体积分数和组织的影响。结果表明,最终残余奥氏体的体积分数受贝氏体相变和马氏体相变的共同影响。贝氏体相变量决定了未转变奥氏体的体积分数及其化学稳定性,从而影响随后的马氏体相变量及最终残余奥氏体体积分数。此外,随着相变温度的升高,开始由于贝氏体相变量逐渐减少,残余奥氏体体积分数先增加(300~350 ℃),随后由于马氏体相变量增加,残余奥氏体体积分数减少(350~400 ℃)。     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

奥氏体等温淬火工艺对冷轧高强钢扩孔性能的影响

双相钢钢板以其碳当量低、综合性能好的优点在汽车制造中获得广泛应用。但双相钢钢板的扩孔率不够理想,在一些翻边类的应用中表现不够好。以原本用于冷轧双相钢生产的钢板为研究对象,研究不同的奥氏体等温淬火温度对试验用钢扩孔性能的影响。研究结果表明:在Ms点附近的温度区间进行等温淬火,获得回火马氏体+贝氏体的多相组织,可以得到较理想的扩孔性能;在Ms以上的较高温度区间进行奥氏体等温淬火,由于等温过程中奥氏体不能完全转变为贝氏体,在后续冷却时转变成为较多的未回火马氏体,扩孔率反而下降。     

淬火分配工艺对低碳低合金钢组织与性能的研究

研究了0.15C-Mn-Si-Cr低碳低合金钢在Ms点以下不同温度预淬火-碳分配工艺(QP工艺)及贝氏体转变对钢组织与性能影响。结果表明,实验钢经QP处理后获得贝氏体/马氏体复相组织,与淬火回火钢相比能获得更多的残余奥氏体量,随着淬火碳分配温度的升高,钢中残余奥氏体量增加,等温温度超过310℃后,钢中析出碳化物,残余奥氏体量减少。在250℃预淬火温度等温碳分配淬火,钢的冲击韧性显著高于传统的淬火回火钢。     

GCr15钢中的马氏体-贝氏体复合组织及其强韧性的研究

本文选取GCr15钢M_3点以上240℃等温处理和M_3点以下200℃预淬火—240℃等温处理两种试验工艺,分别研究了先形成贝氏体(B)和先形成马氏体(M)的组织及其强韧性。试验结果表明,在两种工艺获得M-B复合组织中,当M/B的组成比相同时,均表现出良好的强韧性配合。因此,有关先形成等温贝氏体对原奥氏体晶粒的分割及其所引起的马氏体细化模型,在改善高碳铬轴承钢的强韧性方面并无明显效果。     

GCrl5钢中的马氏体-贝氏体复合组织及其强韧性的研究

本文选取GCrl5钢M5点以上240℃等温处理和M5点以下200℃预淬火-240℃等温处理两种试验工艺，舟别研究了先形成贝氏体(B)和先形成马氏体(M)的组织及其强韧性。试验结果表明，在两种工艺获得M—B复台组织中，当M/B的组成比相同时，均表现出良好的强韧性配合。因此，有关先形成等温贝氏体对原奥氏体晶粒的分割及其所引起的马氏体细化模型，在改善高碳铬轴承钢的强韧性方面并无明显效果。     

38Si2Mn2Mo试验钢的贝氏体、马氏体组织

采用透射电镜研究了３８Ｓｉ２Ｍｎ２Ｍｏ钢的组织结构,并讨论了各种组织的形式机制。试验结果表明,其正火组织由无碳化物下贝氏体、板条马氏体及少量残余奥氏体组成;淬火组织是典型的板条马氏体和少量片状马氏体,板条间有残余奥氏体薄膜;３２０℃等温组织以下贝氏体为主,带有少量马氏体和残余奥氏体。正火和等温后的拉伸性能达到了超高强度的水平。     

奥氏体内碳含量对B_s及M_s的影响

统计了70多个钢种的TTT和CCT曲线后,发现在其他合金元素含量及其他条件基本不变的前提下,奥氏体中的碳含量和贝氏体相变开始点(B_s)之间无任何直接关系;和马氏体相变开始点(M_s)之间有单调的反比关系。本文进一步证实,奥氏体强度和B_s温度之间无任何直接关系;而和M_s温度之间成反比线性关系的结论,说明贝氏体形成属扩散型相变较为合理,即铁、碳原子的扩散是决定贝氏体相变的主要因素。     

大直径锻造耐磨钢球热处理工艺的优化

通过对淬火温度、自回火温度和贝氏体等温转变时间对大直径锻造钢球的硬度、冲击韧性以及组织的影响的研究,对比分析了不同热处理工艺的微观组织和性能的关系.研究结果表明:锻后空冷利用余热淬火时,较优淬火温度为750℃;淬火后自回火温度较高时,钢球芯部马氏体/下贝氏体复相组织中贝氏体组织含量较高且硬度较低,为了保证淬火后钢球具有高硬度及自回火的过程,则较优自回火温度为160℃;随着贝氏体等温转变时间的延长,贝氏体含量及冲击韧性显著提高,当贝氏体等温转变时间超过110 s时,硬度明显降低,即贝氏体较优等温转变时间为110 s.与常规淬回火相比,可得到钢球组织和性能的较优匹配,综合性能优于淬回火处理.     

贝氏体等温温度对超高强冷轧TRIP钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350～410℃保温600 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温温度对超高强相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温温度增加,固溶C原子扩散系数提高,促进残余奥氏体中碳化物的析出。因此,奥氏体中的平均固溶C含量降低,使得TRIP钢残余奥氏体分数降低,马氏体体积分数增加。贝氏体等温温度由350℃增加至410℃时,TRIP钢屈服强度由720 MPa降低至573 MPa,抗拉强度由1 195 MPa提高至1 312 MPa,伸长率A_(80)由17.8%降低至12.5%。贝氏体等温温度为350℃时,冷轧TRIP钢具有优良的综合力学性能,强塑积达到21 270 MPa·%。     

热处理工艺对1000 MPa级含钒高强钢组织和性能的影响

对成分为0.24%C-1.5%Si-2.0%Mn-0.16%V的冷轧试验钢,经780℃两相区退火后进行350～480℃不同温度下等温淬火和380℃等温60～1 200 s不同时间热处理对比试验,结合力学性能、显微组织、XRD分析,研究了热处理工艺对试验钢组织和性能的影响。结果表明,试验钢在780℃两相区退火180 s后,经380℃等温淬火处理360 s,可获得抗拉强度1 029 MPa、强塑积20.1 GPa·%、加工硬化指数0.22的良好综合性能。提高或降低等温温度均使其强度升高,延伸率降低;而延长等温时间至1 200 s,其强度及延伸率变化不大,但出现明显屈服平台。等温淬火温度及时间对残余奥氏体体积分数具有重要影响,在350～410℃范围内提高等温淬火温度,碳原子扩散能力提高,使残余奥氏体含量从2.58%增大到3.86%;而更高的等温淬火温度下,由于马氏体相变被抑制,发生贝氏体相变,残余奥氏体迅速下降;等温淬火时间超过180 s完成碳原子向奥氏体扩散富集,使其残余奥氏体稳定在3.5%左右。     

含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析

采用热膨胀法研究了某含Ti系TRIP钢在完全奥氏体温度下的连续冷却相变过程;结合显微组织观察,建立了试验钢的连续冷却转变曲线,分析了钢的相变规律和组织形貌。结果表明,当冷速低于1~℃/s时,试验钢仅发生铁素体和珠光体相变;加快冷速后,逐渐发生贝氏体和马氏体相变;冷速超过10~℃/s时,认为贝氏体已基本消失,只发生马氏体转变,室温组织为全马氏体。试验钢在冷轧试制过程中,可选择在两相区退火,淬火温度(一次快冷温度)可取204~343~℃。     

贝氏体钢抗磨料磨损性能的研究

本文用ML—10型磨料磨损试验机,研究了Mo-B系不同含碳量的贝氏体钢,在不同冷却速度和等温热处理条件下,组织对抗磨损性能的影响。结果得出,低碳钢板条状马氏体抗磨损性能最好,下贝氏体次之,粒状贝氏体较差。中碳钢下贝氏体的抗磨性能高于上贝氏体。高碳钢下贝氏体和下贝氏体与马氏体的混合组织的抗磨损性能高于上贝氏体和淬火马氏体。在等温转变条件下,高碳钢下贝氏体的抗磨损性能最好,中碳下贝氏体次之,再次为低碳下贝氏体。硬度相同时,等温处理钢的抗磨损性能明显地高于淬火回火钢。     

45Cr2NiMoVSi钢马氏体贝氏体复合组织的热磨损性能

通过对45Cr2NiMoVSi 钢进行常规油淬和等温淬火处理,获得单相马氏体组织和马氏体贝氏体复合组织。本文选用单相马氏体组织、马氏体 40%下贝氏体复合组织和马氏体 41%变态贝氏体复合组织经300℃、650℃回火,进行冲击热磨损试验。结果表明,无论是300℃回火还是650℃回火,复合组织尤其是马氏体变态贝氏体复合组织的抗热磨损性能优于单相马氏体组织。     

双相钢中马氏体相变特征的研究

本文根据双相钢中马氏体显微组织特征和相变特点,通过热力学分析,提出了双相钢中马氏体相变驱动力及M_s计算公式。用膨胀仪实测了双相钢中马氏体相变开始温度M_s,及终了温度M_f,实测的M_s值与理论计算值符合较好。还发现M_s和M_f不仅与马氏体含碳量有关,而且随马氏体含量的升高而降低。