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。     

M_s以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

设计了马氏体起始相变温度(M_s)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M_s以上温度等温淬火试验,M_s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M_s温度以下,且其相变动力学被明显促进。相比于M_s以上温度等温淬火,M_s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M_s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,M_s温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于M_s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。     

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。     

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。     

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。     

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 ℃)。     

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。     

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。     

硅含量对低碳贝氏体相变动力学和性能的影响

摘要：设计了3种不同Si含量的低碳贝氏体钢，进行了不同温度下等温淬火热处理热模拟实验、X-射线衍射和拉伸实验等，研究Si含量对贝氏体相变动力学和贝氏体钢性能的影响。结果表明，随Si含量增加，贝氏体相变量降低，动力学方程参数b减小，n增大。另外，随贝氏体相变温度增加，参数b减小，n增大。而且在较低相变温度下，因Si含量不同造成参数b和n的值的差异更大，说明低温下Si含量对贝氏体相变动力学的影响更大。此外，Si含量越低，因相变温度不同造成贝氏体相变孕育期和完成时间的差异逐渐增大，表明随Si含量的增加，Si对贝氏体相变动力学的影响降低。最后，随着Si含量的增加，试样抗拉强度和伸长率均逐渐增加。研究结果为优化低碳贝氏体钢成分设计、调控其力学性能提供了参考。     

1C－1．5Cr钢等温马氏体的TEM观察及其对残余奥氏体的影响

１Ｃ－１．５Ｃｒ钢奥氏体化后在稍低于Ｍｓ点的热浴中等温，可获得较常规工艺更多的残余奥氏体组织。随等温时间延长，因等温马氏体的生成，使室温组织中残余奥氏体量相应增加，当等温进入下贝氏体转变区后，由于下贝氏体的形成降低了奥氏体的稳定性，使残余奥氏体量又趋下降。通过ＴＥＭ观察表明，等温马氏体形成时，将优先以原马氏体片共格长大的方式进行。     

等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布的薄膜状奥氏体的复相组织构成,210℃等温淬火得到的贝氏体板条间距细化到约60 nm,硬度约为HBW610;实验钢的最终组织特征取决于发生贝氏体转变的等温温度和等温时间,等温温度越低时贝氏体转变完成需要的等温时间越长.      

70Si3MnCrMo钢中贝氏体及其回火稳定性

 对一种新型70Si3MnCrMo钢进行了等温和连续冷却贝氏体相变热处理。利用拉伸和冲击试验研究试验钢的力学行为,利用XRD、SEM和TEM等方法对试验钢进行了相组成分析和微观组织形貌观察。研究结果表明,试验钢经等温贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在200 ℃回火,强塑积为26.4 GPa·%。经连续冷却贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在300 ℃回火,强塑积达到28.6 GPa·%。回火温度较低的情况下,热处理后的组织为由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织,这种无碳化物贝氏体由超细贝氏体铁素体板条而获得超高强度,由一定量的高碳残余奥氏体来保证较高的塑性和韧性。试验钢经连续冷却贝氏体相变,其贝氏体铁素体板条中出现了超细亚单元,并且残余奥氏体呈薄膜状和小块状两种形态分布于贝氏体铁素体板条之间,这两种形态残余奥氏体的稳定性不同。拉伸试样在变形过程中残余奥氏体持续发生TRIP效应,直至全部残余奥氏体都发生转变生成应变诱发马氏体,从而使钢得到更好的强、塑性配合,表现出十分优异的综合性能。     

Effect of Boron on the Isothermal Bainite Transformation

The role of Boron on the isothermal bainitic transformation in low-C, lean-alloyed steel was investigated. B clearly affected both the transformation kinetics and the morphology of isothermally transformed bainite. The effect of B was more noticeable in the high-temperature range of the bainitic transformation. The microstructure of bainite formed at 773 K (500 °C) consisted of a bainitic ferrite matrix and the martensite/austenite constituent. While the martensite/austenite constituent had an elongated morphology in B-free steel, the martensite/austenite constituents in the B-added steel had a granular morphology. Two types of bainite unit nucleation were considered: the initial nuclei and the nuclei formed on previously formed units. Electron backscattered diffraction (EBSD) analysis showed that the initial bainitic ferrite nuclei were formed at austenite grain boundaries with a Kurdjumov-Sachs (K-S) crystallographic orientation relationship with respect to one of the neighboring austenite grains, revealing the importance of interfacial energy reduction in the nucleation stage. The nuclei of the bainite transformation in the B-added steel were confined to the austenite grain interior, and the bainitic ferrite nuclei had crystallographic orientations limited to K-S variants within the same Bain variant. The characteristic bainite microstructure in B-added steel is due to the inhibition of the bainitic ferrite nucleation at austenite grain boundaries.     

纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350℃等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230℃等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.