中碳贝氏体钢拉伸变形中裂纹形成及扩展机制分析

残余奥氏体对中碳贝氏体钢的塑韧性起到非常重要的作用,采用贝氏体等温淬火工艺对残余奥氏体在拉伸变形作用下与裂纹形成及扩展的相互作用进行了研究.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等对试验用钢基体及拉伸后颈缩区进行表征和分析.结果表明,拉伸过程中残余奥氏体细化明显,拉伸断裂后进行组织...     

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...     

块状组织细化对贝氏体钢断裂行为的影响

 中碳贝氏体钢由亚微米贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成,对韧性起主要作用的为残余奥氏体,通过细化块状组织能显著提高贝氏体钢的韧性。为了探究块状组织细化对断裂行为的影响,采用两步贝氏体等温工艺对中碳(碳质量分数为0.3%)贝氏体钢中块状组织进行细化,对拉伸和冲击性能及其裂纹扩展行为变化进行了研究。利用光学、扫描电子(SEM)、透射电子(TEM)显微镜、X射线衍射(XRD)等对试验钢的显微组织类型和尺寸、拉伸和冲击性能及断口形貌进行表征和分析。结果表明,与一步贝氏体工艺相比,两步贝氏体工艺中新形成的贝氏体铁素体分割细化块状马氏体+残余奥氏体,随着真应变的增加,加工硬化的效果更好;断裂形式为韧性断裂,且韧窝的数量、深度更优于一步贝氏体转变,塑韧性更佳。     

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。     

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。     

硅和铬对中碳钢贝氏体显微组织的影响

为了获得具有良好强度一韧性平衡弹簧钢的重要信息,检测了Si和Cr含量对中碳钢贝氏体显微组织的影响。将4种实际的中碳钢JIS-S55C、SUP9、SUP7和SUP12在1000℃奥氏体化后,在温度介于300oC和500℃之间进行等温转变,借助扫描电子显微镜以及透射电子显微镜观察显微组织。在没有Si和Cr的$55C钢贝氏体转变早期,形成碳化物,而在SUP7和SUPl2钢中,碳化物的析出受Si含量的增加而受到抑制。在贝氏体转变中期,由于残余奥氏体中的碳浓度增加,导致残余奥氏体的分数随Si和Cr的增加而增加。事实上,添加硅可促进游离碳化物贝氏体铁素体,并且通过碳的富集,导致残余奥氏体的数量较大。     

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 ℃)。     

TRIP钢中残余奥氏体及其稳定性的研究

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等对贝氏体等温转变后TRIP钢中的残余奥氏体及其稳定性进行了研究.结果表明,TRIP钢在贝氏体转变区400～440 ℃保温120～300 s,随着等温温度的升高和保温时间的延长,钢中残余奥氏体的含量不断增多,残余奥氏体碳含量呈降低趋势.TRIP钢中的残余奥氏体主要以薄膜状、粗大块状和细小粒状的形态存在.粗大块状的残余奥氏体稳定性最差,薄膜状次之,细小粒状最稳定.残余奥氏体的含量不足,或残余奥氏体的含量偏高造成碳含量的不足,都会导致TRIP钢综合成形性能的降低.此外,贝氏体等温处理时间过长,渗碳体的出现大大降低了残余奥氏体中的碳含量,从而降低了残余奥氏体的稳定性.     

残留奥氏体对中碳双相钢冲击性能的影响

采用不同的热处理工艺研究了残留奥氏体对中碳双相钢冲击韧性的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和摆锤式冲击试验机,对不同试样的显微组织与冲击韧性进行观察、检测和分析。试验结果表明：中碳贝氏体钢的冲击性能显著高于Q/P马氏体钢（室温冲击功是57J对应15J,-40℃冲击功是33J对应9J）,可能的原因是贝氏体钢中薄膜状残留奥氏体,对裂纹扩展的阻止效应更显著。     

高碳贝氏体钢的低温转变组织与性能

摘要：采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度（300、250、200℃）对于高碳（质量分数0.79%）贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明，随贝氏体等温温度的降低，贝氏体最终转变量更高，贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体宽度、块状残余奥氏体尺寸减小，抗拉强度升高，塑韧性降低。300℃的贝氏体抗拉强度为1525MPa，贝氏体铁素体宽度是116nm，而200℃的贝氏体铁素体板条尺寸达到62nm，抗拉强度达到1 928MPa。研究发现，在未充分转变的贝氏体样品中，尺寸大于4.7μm的块状残余奥氏体在冷却过程中易发生马氏体相变，而小于该尺寸的残余奥氏体比较稳定，可以保留到最终组织中。     

低温贝氏体转变对中碳钢韧性的影响

采用中温(400～450℃等温2～4 h)和低温(320～360℃等温12～24 h)贝氏体转变工艺研究了残留奥氏体对中碳钢冲击韧性的影响,对不同试样的显微组织、残留奥氏体含量、晶体学晶粒尺寸和冲击功进行观察、检测和分析。结果表明,在中碳贝氏体钢中,低温贝氏体转变的冲击性能明显高于中温贝氏体转变(室温冲击功是57～69 J对应24～33 J),主要原因是低温贝氏体转变中存在大量的残留奥氏体,在冲击过程中可以引起残留奥氏体的塑性变形,使断裂时吸收的能量增加,显著提高材料的韧性。     

热成形配分工艺对超高强钢组织和力学性能的影响

用热冲压模具研究了超高强度钢30CrMnSi2Nb热冲压配分工艺,测试了两步法淬火和配分处理工艺对超高强度钢的组织演变和强塑性能的影响规律。利用光学电镜(OM)、扫描电镜(SEM)进行了微观组织观察,用X射线衍射仪(XRD)研究了残余奥氏体含量的变化规律。结果表明:热成形配分工艺可明显提高钢的塑性和强塑积;配分过程中,碳配分和均匀化在几十秒内可完成;残余奥氏体含量是决定淬火马氏体钢塑性的主要控制因素。证实了热冲压淬火和配分工艺是一种可获得超高强度兼具高塑性汽车钢板的新型热成形处理工艺。     

高碳铬轴承钢的成分设计和热处理工艺的研究进展

叙述了高碳铬轴承钢中Mn、Si、Cr、Mo和Al含量及热处理工艺包括马氏体淬火-回火,贝氏体等温淬火、贝氏体-马氏体和马氏体-贝氏体淬火以及纳米贝氏体钢的研究进展。近10年发展的高强度、高塑性和高韧性的纳米贝氏体钢,因其由纳米尺寸的超细贝氏体铁素体板条和板条间富碳的残余奥氏体薄膜组成的特殊组织结构导致其在耐磨和接触疲劳性能方面也具有优越性,该纳米贝氏体轴承钢有良好的应用前景。     

钒微合金化对Q-P-T工艺处理的中碳钢力学性能的影响

研究了钒微合金化对Q-P-T工艺处理的0.28C-Si-Mn-Cr贝氏体钢组织与力学性能的影响。结果表明,试验钢在900℃奥氏体化进行淬火处理,350℃碳分配后,钢的组织由板条状马氏体、少量贝氏体及残余奥氏体组成。随着碳分配时间的延长,碳原子从板条马氏体扩散进入残余奥氏体,残余奥氏体含量增加,使得材料的塑性和韧性提高,拉伸强度下降。同时,随着钒含量增加,试验钢的拉伸强度增加,但塑性和韧性下降。在钒和Q-P-T工艺的双重作用下,含0.1%钒的中碳贝氏体钢获得了拉伸强度1375MPa、断后伸长率23.2%、冲击功值99.5J的综合力学性能。     

临界热处理对中碳 Q&P 钢组织与性能的影响

摘要：对中碳钢采用Q&P（淬火 碳分配）和I&QP（临界热处理,淬火 碳分配）热处理工艺,通过对试样的显微组织,残余奥氏体的体积分数及其碳含量,硬度及其拉伸性能进行分析,研究了临界加热对中碳Q&P钢组织和性能的影响。实验结果表明,经临界热处理的Q&P钢组织中,除了马氏体和残余奥氏体,还存在部分铁素体,同时残余奥氏体的体积分数较少,马氏体板条更加细小。在相同的碳分配时间下,I&QP试样的硬度和抗拉强度都比Q&P试样低,但由于I&QP试样中软相铁素体的存在以及残余奥氏体能发挥更好的TRIP效应,使得临界热处理的实验钢的伸长率更高,加工硬化指数增加,强塑积更大。     

铌含量和热处理工艺对TRIP钢组织和力学性能的影响

通过两相区退火和贝氏体转变区等温处理,研究了铌含量和贝氏体等温处理温度对低碳 TRIP钢(w(Mn)=1.38%,w(Si)=0.6%,w(Al)=0.5%)组织和力学性能的影响.实验结果表明:增加铌含量,实验钢的残余奥氏体量减少,抗拉强度和屈服强度增加;当铌的质量分数为0.014%时,实验钢的伸长率和强塑积较高;贝氏体等温处理温度为400 ℃时,实验钢的残余奥氏体量较多,力学性能较好.     

贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350℃保温100~1 000 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时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢(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。随着贝氏体等温时间增加,促进了过冷奥氏体向贝氏体转变,固溶C原子充分向剩余奥氏体中富集。因此,过冷奥氏体中的平均碳含量增加,使得冷轧TRIP钢残余奥氏体分数提高,马氏体体积分数下降。贝氏体等温时间由100 s延长至1 000 s时,冷轧TRIP钢屈服强度由596 MPa提高至692 MPa,抗拉强度由1 455 MPa降低至1 138 MPa,屈强比由0.41提高至0.61,伸长率(A80)由6.3%提高至18.9%。贝氏体等温时间为1 000 s时,冷轧超高强TRIP钢具有优良的综合力学性能,最大强塑积达到21 510 MPa·%。     

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。     

显微组织对微纳结构贝氏体钢海洋腐蚀行为的影响

以一步、两步贝氏体转变及不同热处理工艺获得的微纳结构贝氏体钢为对象，利用组织表征、电化学测试及中性盐雾试验，研究显微组织对其海洋腐蚀行为的影响。结果表明：试验钢的显微组织主要由贝氏体铁素体板条(BF)、马氏体-奥氏体复合组织(block M-A)和薄膜状残余奥氏体(film RA)组成。随着腐蚀周期的增加，试验钢的腐蚀速率均呈下降趋势，腐蚀产物主要由γ-FeOOH、α-FeOOH、α-Fe₂O₃和Fe₃O₄组成。腐蚀后期，γ-FeOOH转化为稳定的α-FeOOH,提高了锈层的保护性。相对一步贝氏体钢，二步贝氏体钢中残余奥氏体含量较低，主要形态为薄膜状，强度与韧性明显提升；二步贝氏体钢的腐蚀产物中α-FeOOH的比率更高，锈层更加致密，腐蚀速率较低，耐腐蚀性能更为优异。     

1000MPa级高强钢显微组织与析出相分析

利用金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析手段,对1 000 MPa级高强钢的显微组织与析出相进行了研究。结果表明,试验钢的显微组织为板条状贝氏体和板条状马氏体,并存在少量残余奥氏体。大量析出相分布在基体上,平均尺寸30～60 nm,组织强化、析出强化、位错强化是高强钢主要的强化方式。