细晶强化和位错强化对中锰马氏体钢的强化作用

 研究了碳和锰含量对淬火中锰马氏体钢的位错密度、残余奥氏体含量、晶粒尺寸等组织结构以及室温力学性能的影响。借助于SEM、EBSD、TEM和XRD表征了材料的微观组织,探讨了马氏体钢的强化机制。结果表明:随着碳含量增加,淬火中锰钢的位错密度和残余奥氏体体积分数逐渐增加,板条束和板条块尺寸逐渐细化,大角晶界百分数逐渐增加,强度逐渐升高;增加锰含量能够提高马氏体钢的位错密度和抗拉强度。分析认为,位错强化和细晶强化是淬火中锰马氏体钢的主要强化机制。马氏体板条尺寸是马氏体抗拉强度的结构控制单元,而原奥氏体晶粒尺寸则是马氏体屈服强度的结构控制单元。     

C、Cr、Ni和Mn含量对304不锈钢变形诱发马氏体相变的影响

用X射线衍射技术研究了304奥氏体不锈钢变形诱发马氏体相变倾向对成分的敏感性.在液氮内的拉伸结果表明: C、Mn、Cr和Ni的含量从标准范围的上限降到下限,显著增大形变诱发马氏体相变倾向和形变强化能力,尤其是C、Mn、Cr和Ni的含量接近下限的钢在室温下拉伸形成ε马氏体和α'马氏体,其中α'马氏体快速形成使流变应力迅速上升;此外发现,在液氮温度下,变形早期ε马氏体与α'马氏体同时存在,α'马氏体的体积分数累积到约70%后,ε马氏体消失.     

中锰钢逆相变退火组织的演变及锰的配分行为

采用 SEM、TEM、STEM、XRD、EBSD 等实验分析方法对中锰钢(0.2C5Mn)在奥氏体逆相变不同时间退火过程中的微观组织演变进行了分析.结果表明：中锰钢在650℃短时间逆相变退火时析出大量 M3 C 型碳化物,随着退火时间的延长,逆相变奥氏体形成长大,获得马氏体、奥氏体双相片层状组织.马氏体与逆相变奥氏体晶粒取向服从 K-S 关系,且两相板条平均宽度在0.5μm 左右.退火过程中锰元素出现由淬火组织平均分布逐渐向逆相变奥氏体富集的配分行为,长时间退火后形成体积分数为30％的逆相变奥氏体,抗拉强度为960 MPa,屈服强度为500 MPa,总伸长率为40％,强塑积高达38.4 GPa??％.     

锰对贝氏体钢中残余奥氏体回火稳定性的影响

为探索锰含量的变化(锰质量分数为0.1%(0.1Mn钢)和1.5%(1.5Mn钢))对无碳化物贝氏体钢中残余奥氏体(RA)回火稳定性的影响,利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及透射电镜(TEM)等试验方法对残余奥氏体稳定性和力学性能的变化规律进行研究。结果表明,0.1Mn钢的热轧态组织主要是由粒状贝氏体(GB)+板条贝氏体(LB)组成,而1.5Mn钢的热轧态组织主要以板条贝氏体为主,且1.5Mn钢中残余奥氏体含量较高,屈服强度和抗拉强度均优于0.1Mn钢。在经过300～500℃回火后,残余奥氏体体积分数逐渐下降至完全分解,屈服强度和抗拉强度均表现为先升高后降低,但伸长率逐步增加。300℃回火性能最佳,原因主要是由于残余奥氏体在300℃回火中,块状残余奥氏体分解为过饱和马氏体/贝氏体,碳从过饱和马氏体/贝氏体中扩散至邻近残余奥氏体中使其含量增加,热稳定性得到提高,在拉伸的过程中产生了TRIP效应,从而使试验钢的强塑性得到提升。1.5Mn钢的性能明显优于0.1Mn钢,因为锰可以与碳产生协同作用共同促进奥氏体的稳定,提高伸长率,另外锰含量的增加使碳当量也提高,强度增强。基于修...     

临界退火温度对中锰TRIP钢组织和性能的影响

采用淬火热膨胀仪、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和拉伸试验机对0.2C-5Mn TRIP钢临界区相变行为、微观组织及力学性能进行了研究,并运用Factsage软件对0.2C-5Mn TRIP钢在临界区的相变热力学进行了计算,在此基础上讨论了临界区相变过程的特点。研究结果表明,临界区逆转奥氏体含量随着临界退火温度的升高而逐渐增加,逆转奥氏体中碳含量先增加后减少,Mn含量逐渐下降,逆转奥氏体热稳定性也逐渐下降。当临界退火温度为700℃时,在冷却过程中发生明显的马氏体相变;随着临界退火温度增加,渗碳体逐渐溶解,但由于相变时间较短,渗碳体无法完全溶解;当临界退火温度为600~675℃时,临界退火后的微观组织由铁素体、渗碳体和残余奥氏体构成。当临界退火温度为700℃时,临界退火后的组织由铁素体、残余奥氏体、马氏体以及少量未溶解的渗碳体构成;随着临界退火温度的升高,实验钢的工程应力-应变曲线变化显著,在675℃退火3min后获得最佳的力学性能,抗拉强度为1 138MPa,断后伸长率为23%。     

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 ℃)。     

0.1C-5Mn钢两相区退火后的残余奥氏体与力学性能

通过ART(奥氏体逆相变)热处理工艺,研究了两相区退火温度对0.1C-5Mn钢中残余奥氏体与力学性能的影响。采用SEM、XRD、室温拉伸等分析测试手段,表征了试验钢组织形貌、亚稳奥氏体含量以及力学性能。结果表明,试验钢经ART工艺处理后,室温组织主要由铁素体与残余奥氏体组成;随退火温度升高,试验钢中出现碳化物析出与再溶解,同时板条状形变马氏体回复多边化形成等轴铁素体,颗粒状奥氏体过冷转变为板条状和块状马氏体;630、645、660℃退火1h试样中奥氏体体积分数相近,分别为18.4%、19.5%、18.8%,随温度升高,奥氏体含量骤降,大量逆相变奥氏体转变为马氏体;综合不同退火温度,表明试验钢经660℃退火可获得最佳的综合力学性能。     

7.9Mn-1.4Si-0.07C钢高强韧机理研究

通过热轧、温轧、奥氏体化、两相区退火处理得到7.9Mn-1.4Si-0.07C钢板,该材料的拉伸强度及塑性随奥氏体化温度不同而具有显著差异.奥氏体化温度降低,室温下奥氏体含量升高,综合力学性能提高.当奥氏体化温度由900℃降低为800℃时,所得到钢板的奥氏体体积分数由15%增加到28%,拉伸强度由1 150 MPa提高到1 340 MPa,塑性由21%提高至27%.实验钢优异的力学性能源于其中大量的超细铁素体及奥氏体,细晶强化使其具有超高强度,铁素体基体及变形过程中奥氏体向马氏体相变提供了良好的塑性.基体组织中的位错强化,形变诱导马氏体转变的TRIP效应等是增强该钢板加工硬化能力的主要因素.     

激光选区熔化TC4钛合金高温力学性能和显微组织研究

采用万能拉伸试验机以及光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试技术,研究了室温至550℃温度范围内激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金的力学性能和显微组织。结果表明:SLM成形TC4钛合金由针状马氏体α′相组成,晶界数量多,塑性变形时位错运动被限制在马氏体内部,因此试验合金具有高强度,室温抗拉强度为1 265 MPa,500℃抗拉强度为834 MPa,优于固溶时效处理和退火处理的TC4钛合金,然而,在500℃以上拉伸变形时,马氏体逐渐转变为平衡态的α相,组织形态由针状向片层状转变,晶界数量减少,材料抗变形能力下降,因此抗拉强度快速降低,550℃抗拉强度只有562MPa。     

亚临界区淬火温度对一种新型“锰代镍”低温钢组织演变及力学性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚临界区淬火温度对一种新型"锰代镍"低温钢组织演变及力学性能的影响。结果表明,随着亚临界区淬火温度的升高,室温亚稳奥氏体的体积分数逐渐降低。当亚临界区淬火温度为700和740℃时,亚稳奥氏体主要以片层状在回火马氏体板条间析出,且排列方向与周围的马氏体板条平行,这种片层状亚稳奥氏体分布较为均匀,尺寸较小,厚度约为100nm,且稳定性较高;当亚临界区淬火温度为780℃时,试验钢中出现尺寸较大的块状奥氏体,在回火马氏体界面的交叉处不均匀析出。分析表明,不同热处理制度下基体"有效晶粒"尺寸、所生成的亚稳奥氏体体积分数及其稳定性的不同是导致不同亚临界区淬火温度下试验钢低温韧性差异的主要原因。     

退火温度对退火马氏体基TRIP钢显微组织和力学性能的影响

将C-Si-Mn系TRIP钢通过完全淬火和两相区退火相结合的工艺,得到一种以退火马氏体为基体的TRIP钢（简称TAM钢）,并对比分析了TAM钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能.结果表明,TAM钢经退火后的显微组织特征为精细规整的板条退火马氏体基体、片状残余奥氏体和贝氏体/马氏体组成的混合组织.这种组织降低了基体的硬度以及基体和第二相之间的强度比,减少了基体的位错密度.随着退火温度的提高,退火马氏体基体的板条形态逐渐消失,新生马氏体/贝氏体的团状混合组织逐渐增多.当退火温度为780℃时,综合力学性能优异,抗拉强度为1130 MPa,延伸率可达20%,强塑积为22600 MPa·%.当退火温度较低时,残余奥氏体主要以片状存在于退火马氏体板条间,有利于TRIP效应的发生.      

Effect of transformation substructure on the strength and toughness of Fe−Mn alloys

Phase transformations in Fe?Mn alloys containing up to 9 pct Mn were studied by optical and electron transmission microscopy. Either equiaxed ferrite, massive ferrite, or massive martensite can form on cooling from austenite. The particular type of transformation product formed was found to depend on the alloy content, austenite grain size, and cooling rate. The mechanical properties of all the transformation products were evaluated using tensile and impact testing and are discussed in terms of the observed microstructural features. Yield strength and impact transition temperature were found to be relatively insensitive to manganese content but were strongly influenced by the transformation substructure and grain size of the transformed phase. In martensite it has been shown that the structural unit analogous to grain size in ferrite is the martensite packet size, which in turn is controlled by the prior austenite grain size. The fracture surface of broken impact specimens and the fracture profile were examined by means of electron and optical microscopy techniques. These fractographic observations were correlated with impact test data and microstructural observations of the various transformation products.     

850级钢熔化焊焊缝的组织特征

利用金相显微镜、扫描电子显微镜及附带EDS系统和透射电子显微镜研究850 MPa级焊缝金属的微观组织,并通过分析焊缝金属凝固和相变过程,研究组织形成机制。发现原δ铁素体柱状晶晶界附近的锰和镍含量高于其心部含量。原δ铁素体柱状晶晶界附近组织由平行板条马氏体组成,板条宽度约为300 nm,原δ铁素体柱状晶心部组织由"交织状"板条马氏体组成,板条宽度约为400 nm。分析认为造成原δ铁素体柱状晶晶界附近和心部组织差异的重要原因是锰和镍的偏析,而焊缝金属良好的冲击韧性是因为存在30%"交织状"马氏体和一定量残余奥氏体。     

C-Si-Mn系双相钢锰配分行为及其对组织性能的影响

采用场发扫描电镜和EPMA电子探针研究了C-Si-Mn系双相钢锰配分行为及其对马氏体形貌、体积分数和力学性能的影响。结果表明:试验用钢0.20C-1.28Mn-0.37Si在经双相区热处理后,在720℃的淬火温度下,随着保温时间的延长,锰元素由铁素体向奥氏体中的配分量不断增加,达到化学势平衡(即饱和状态)所需的保温时间为1500s;马氏体体积分数随着保温时间的延长而增加,达到饱和的时间是1300s;抗拉强度随着保温时间的延长而升高,当达到某一时间时,抗拉强度保持恒定。     

两相区退火处理含铝中锰钢的组织和力学性能

 为了研究两相区退火处理对冷轧含铝中锰钢(0.2C-0.6Si-5Mn-1.2Al)(质量分数,%)微观组织和力学性能的影响规律,利用SEM、XRD及单轴拉伸等试验方法表征了不同工艺状态后的微观组织及测试了拉伸性能。结果表明,冷轧试验钢在退火过程中组织发生奥氏体逆转变,在退火温度为670 ℃、退火时间为10 min时可获得较佳的力学性能,即抗拉强度达到1 276 MPa,总伸长率达到51.8%,强塑积高达66.1 GPa·%。随着退火温度升高,残余奥氏体组织逐渐粗化且向马氏体组织转变,机械稳定性逐渐降低。残余奥氏体机械稳定性主要受残余奥氏体中碳质量分数及其晶粒尺寸的影响,而残余奥氏体中锰质量分数对其影响较小。     

Microstructure and Mechanical Properties of TRIP Steel with Annealed Martensite

The microstructure and mechanical properties of cold rolled TRIP steel containing C 0.2, Si 0.5, Mn 1.5, A1 1.3, and Nb-kV 0.13 （mass%） with annealed martensite （TAM steel） were investigated using optical microscopy, field emission gun scanning electronic microscope （FEG SEM）, transmission electron microscopy （TEM）, X-ray diffraction （XRD）, and mechanical testing. The mierostructure of the TAM steel mainly consisted of polygonal ferrite, bainite, annealed martensite and retained austenite. The martensite after annealing did not spheroidize, which consisted of annealed lath martensite structure and interlath second phase. Compared with the traditional TRIP steel with polygonal ferrite matrix （TPF steel）, the TAM steel has more excellent elongation rate over 32%. The TAM steel also has better strain hardening behavior than the TPF steel. The excellent elongation and strain harden- ing behavior of TAM steel result from high retained austenite stability of the TAM steel, which is attributed to its fine distribution and medium strength ratio of second phase to matrix.     

一次淬火马氏体对Q&P钢组织和性能的影响

 研究了一次淬火马氏体对低合金钢经淬火和配分(Quenching and Partitioning,Q&P)工艺后微观组织和单轴拉伸性能的影响,用扫描电镜进行微观组织表征,用X射线法测量残留奥氏体量。试验结果表明,随着一次淬火马氏体比例的增加,二次淬火马氏体的尺寸和数量逐渐减少,残留奥氏体体积分数呈先增加后减少的趋势,一次淬火马氏体体积分数为40%时获得最大残留奥氏体体积分数为16.92%。一次淬火马氏体体积分数为30%～70%时试验钢获得了较高的塑性和强塑积,马氏体基体为钢提供了高强度,残留奥氏体在变形过程中的TRIP效应提高了钢的塑性。     

430铁素体不锈钢板坯组织分析

采用金相显微镜(OM)对430铁素体不锈钢板坯宏观组织和金相组织进行检测,采用X射线衍射(XRD)和差热分析的方法对板坯中物相进行分析,并用电子探针(EPMA)确定铸坯中元素分布。结果表明:430不锈钢铸坯试样在加热过程中发生了铁素体和奥氏体的相变,X射线衍射图谱中只有体心立方的α相峰位;430不锈钢板坯宏观组织由柱状晶和等轴晶组成;板坯金相组织由铁素体基体和长条状、块状的马氏体组成,存在成分偏析;柱状晶区金相组织中马氏体质量分数为30％,而等轴晶区金相组织中马氏体质量分数为14％。     

常化后冷却工艺对1600MPa级超高强钢组织性能的影响

为改善高强度钢的塑性和韧性,对中碳低合金马氏体高强度钢分别采用常化后空冷＋回火和常化后控冷＋回火工艺,研究常化后冷却工艺对钢中残余奥氏体及力学性能的影响.采用扫描电镜获得钢的组织形态,利用X射线衍射和电子背散射衍射技术分析钢中残余奥氏体的体积分数、形貌和分布.发现两种工艺下均得到板条马氏体＋残余奥氏体组织,残余奥氏体均匀分布在板条之间,随工艺参数不同,其体积分数在3%~10%变化.常化后加速冷却能显著细化马氏体板条,提高钢的屈服强度和抗拉强度100 MPa以上,冲击功下降4 J.残余奥氏体的体积分数随常化控冷终冷温度的升高呈现先升高后降低的变化,常化后的控制冷却也可以作为进一步改善马氏体类型钢组织和性能的方法      

Fe元素对ZA27合金显微组织和力学性能的影响

在ZA27合金中添加0.5%~2%的Fe元素,利用金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线扫描(XRD)、拉伸实验等测试手段,研究Fe含量对ZA27合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同Fe含量的ZA27合金基体组织均由富铝的α相和富锌的η相组成。Fe元素以FeAl3金属间化合物的形式分布于基体中。随Fe含量增加,FeAl3的含量增多、尺寸增大。FeAl3能阻碍晶界迁移,起到细化枝晶的作用。研究还发现,室温下,随Fe含量增加,ZA27的强度和伸长率均降低;150℃高温下,Fe含量为1.5%左右的ZA27合金抗拉强度达192.75MPa,比未加Fe元素的ZA27合金提高约54.4%,伸长率达15.65%,从而获得兼具高强度和高塑性的高温ZA27合金。