含δ铁素体Mn-Al系TRIP钢冷轧退火过程的组织性能

研究了临界区退火温度和退火时间对含δ铁素体的Mn-Al系冷轧TRIP钢(Fe-0.18C-6.4Mn-2.8Al)的组织和性能演变行为的影响。结果表明,随着临界区退火温度的提高和退火时间的延长,实验钢的残余奥氏体(RA)含量和强塑积呈现先增大后减小的趋势。在750℃退火2 min实验钢的组织由δ铁素体、临界区铁素体及残余奥氏体组成,其RA含量为24.7%,抗拉强度为773 MPa,断后延伸率39.4%,强塑积为30.46 GPa·%。RA主要集中在粗大δ铁素体与原马氏体边界、原马氏体区域内再结晶铁素体晶界周围以及粗大δ铁素体内的亚晶界附近。     

800MPa级冷轧耐候双相钢连续冷却相变及组织性能研究

为了探索一种800 MPa级冷轧耐候双相钢的连续冷却转变规律及退火后组织性能变化,利用For-master-FⅡ全自动相变仪及连续退火模拟实验机,进行了连续冷却转变(CCT)曲线的测定及连续退火实验.结果表明:实验钢的过冷奥氏体在很低的冷却速度(0.5℃/s)下即可发生马氏体转变,而珠光体转变较少.当冷速为80℃/s时,仅发生马氏体转变;退火后实验钢显微组织中的马氏体呈带状分布,经最优工艺退火后实验钢的显微组织为多边形铁素体(79%)+块状马氏体(16%)+细小的残余奥氏体(5%),残余奥氏体主要分布于马氏体晶粒内部或铁素体的晶界处;实验钢屈服强度为387 MPa,抗拉强度为863 MPa,延伸率为18%,强塑积达到15534.     

回火温度对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和力学性能测试,研究了回火温度对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响。结果表明,试验钢在450—700℃温度区间回火处理后的组织均为回火马氏体+残余奥氏体+δ-铁素体,随着回火温度的升高,韧化相残余奥氏体含量先增加后降低,在600℃其含量达到最大值29.8%。其强度则随着回火温度的升高先降低然后回升,在600℃回火后强度最低,而伸长率变化趋势与强度相反;不同温度回火后的冲击断口均呈韧窝状,撕裂棱清晰可见,断裂方式均为韧性断裂。     

Mn含量对低碳中锰TRIP钢组织性能的影响

为研究连续退火工艺生产中锰TRIP钢汽车板的可行性,采用CCT-AY-Ⅱ型钢板连续退火机模拟分析了不同锰含量对中锰TRIP钢组织性能的影响规律.采用SEM、TEM和EBSD等微观分析方法观察不同锰含量中锰TRIP的微观组织,利用XRD法测量了残留奥氏体量,实验测量其力学性能.结果表明:试验钢在650℃保温3 min时,随着锰质量分数(4.8%≤w(Mn)≤8%)的增加,屈服强度先增加后降低,抗拉强度持续升高,断后延伸率则基本不变,维持在20%左右,残余奥氏体含量也随着锰含量的增加而增加;当锰质量分数超过6%(含6%)时,真实应力-应变曲线由于动态应变时效而呈锯齿状,且加工硬化指数远大于5Mn钢.试验钢的高塑性由亚稳奥氏体的TRIP效应和超细晶铁素体或马氏体共同提供.     

UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织演变

焊接是双相不锈钢推广应用不可或缺的加工制造环节,但是目前对双相不锈钢多层多道焊接过程中热影响区的微观组织演变行为仍不清晰。以Gleeble3500热模拟试验机为平台,采用热力学方法和先进的组织表征技术,研究了高温铁素体化以及随后的再加热过程对UNS S32750双相不锈钢焊接热影响区微观组织的影响规律。结果表明,热影响区经铁素体化后,铁素体和奥氏体不再以条带状交替存在,而是转变为粗大、等轴状的亚稳态铁素体和不同类型的一次奥氏体(γ₁),并且奥氏体含量显著降低。同时,在铁素体晶粒内、铁素体与铁素体晶粒边界以及铁素体与奥氏体相界处析出大量的Cr₂N。此外,后续焊道的再加热过程以及再加热温度对热影响区的微观组织特征具有显著影响。随着再加热温度从900℃升高至1 200℃,奥氏体含量逐渐增加,但Cr₂N的析出倾向明显降低。二次奥氏体(γ₂)更易于在1 000℃再加热时析出,并且与Cr₂N呈现协助析出行为。     

热处理工艺对P91耐热钢中δ-铁素体和冲击性能的影响

P91耐热钢热加工(轧制、焊接、热处理)过程中易产生δ-铁素体,且其形态、数量和分布与热加工温度关系密切。通过设计P91耐热钢热处理工艺,在1 150℃、1 250℃、1 300℃温度下正火获得马氏体+δ-铁素体混合组织,并对1 300℃正火组织进行1 050℃(油冷)+760℃(空冷)。采用金相显微镜、显微硬度计和扫描电子显微镜等技术研究δ-铁素体数量、形态、分布的变化,并测试各热处理状态下的冲击韧性和失效模式。结果表明,P91钢随着正火温度升高,δ-铁素体数量增加;形态呈细条状、细条状+块状和多边形块状分布;1 050℃正火+760℃回火不能消除在1 300℃正火时产生的δ-铁素体,但能减少其数量、改变其形态与分布。随δ-铁素体含量增加冲击功减小,冲击断口形貌从韧/脆混合断裂转变为脆性断裂,边界平直的块状多边形δ-铁素体较条状形态更不利于冲击韧性。     

氮含量对钒微合金钢粗晶热影响区组织和韧性的影响

采用焊接热模拟的方法,研究了氮含量对实验钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和韧性的影响规律。结果表明:随着氮含量的增加,CGHAZ的组织从晶界铁素体、贝氏体和侧板条铁素体转变成针状铁素体、多边形铁素体和少量的贝氏体,且铁素体晶粒细化;CGHAZ韧脆转变温度(FATT₅₀)先降低后升高,屈服强度升高。氮含量从0.004 4%增加到0.009 4%时,有效晶粒尺寸减小,导致CGHAZ的FATT₅₀降低;氮含量从0.009 4%增加到0.019 0%时,CGHAZ中固溶氮、屈服强度增量对FATT₅₀的综合作用大于晶粒的细化作用,导致FATT₅₀升高。      

冷却速率对中锰马氏体耐磨钢微观结构及硬度的影响

矿山机械用构件因服役环境恶劣,常常出现磨损失效。低合金耐磨钢制造的构件采用淬火加低温回火得到单一马氏体组织,其硬度较高,但韧性差。目前,采用含有一定Si含量的中锰耐磨钢构件,通过工艺参数的有效控制可以得到马氏体加残余奥氏体(M+RA)复相组织,从而保证矿山机械构件在具有一定硬度的同时还具有一定的塑韧性。利用Gleebel3800热模拟机、金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、X射线衍射(XRD)仪及维氏硬度计等手段,研究了不同冷却速率对中锰马氏体耐磨钢的组织演变、残余奥氏体含量、形貌和维氏硬度的影响。结果表明,冷却速率由30℃/s降低至0. 05℃/s时,试验钢均获得马氏体+残余奥氏体组织。当试验钢以非常缓慢的速率(0. 05℃/s)冷却时,过饱和马氏体中的碳充分配分至残余奥氏体中,增加残余奥氏体的稳定性,因而室温下残余奥氏体体积分数较高(～12%),残余奥氏体呈现膜状和明显的块状形貌。而当冷却速率较快(10℃/s)时,残余奥氏体体积分数低于6%,残余奥氏体呈薄膜状和细小块状。另外,不同冷却速率微观结构演变及残余奥氏体体积分数不同,导致试验钢硬度发生显著变化。冷却速率缓慢时,碳的固溶强化及马氏体位错强化作用减弱,软质相残余奥氏体体积分数增加,使得试验钢硬度降至最低值HV508。当冷却速率大于10℃/s时,过饱和马氏体中碳的固溶强化及其位错亚结构强化作用使得硬度值较高。中锰耐磨钢的维氏硬度y与冷却速率x之间符合双指数衰减关系:y=-42. 23exp(-x/4. 75)-38. 27exp(-x/0. 17)+573. 76。     

低碳硅锰钢I&Q&P处理中C,Mn元素配分综合作用EI北大核心CSCD

采用EMPA,SEM和XRD等手段,研究低碳硅锰钢在双相区保温淬火(I&Q)、双相区保温+奥氏体化+盐浴配分(I&Q&P)和奥氏体化+盐浴配分(Q&P)工艺中的C,Mn元素配分行为及对残余奥氏体的综合作用。结果表明:经I&Q工艺处理后,得到马氏体、铁素体加少量残余奥氏体混合组织,C,Mn在马氏体中出现了富集,并且C富集程度高于Mn;经I&Q&P工艺处理后,C,Mn在板条马氏体中呈现不均匀分布,C的局部富集现象更明显,按C,Mn含量的不同,马氏体可分为"高C高Mn"、"高C低Mn"和"低C低Mn"3种;相比较Q&P工艺中只有C配分作用稳定残余奥氏体,I&Q&P工艺在C,Mn配分综合作用下,能得到更多的残余奥氏体。     

纳米贝氏体/马氏体钢的热稳定性

将低温贝氏体相变前淬火得到由马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的纳米贝氏体钢,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段观察在不同温度回火的纳米贝氏体钢的显微组织和硬度变化,研究了预相变马氏体对纳米贝氏体钢热稳定性的影响。结果表明:含有马氏体的纳米贝氏体钢在中低温(473~773 K)回火后其硬度比回火前的高,回火温度高于823 K其硬度迅速下降到266.2HV(923 K)。预形成的马氏体在473~573 K回火后向附近的残余奥氏体排碳,后者的碳含量提高到峰值1.52%,提高了残余奥氏体的热稳定性,延迟后者在高温时的分解,从而提高了纳米贝氏体钢的高温热稳定性;回火温度高于723 K则残余奥氏体分解成碳化物,贝氏体铁素体粗化、回复形成新的铁素体晶粒。     

CLAM钢焊接热影响区连续冷却过程相变规律

采用Gleeble1500热模拟机,物理模拟中国低活化马氏体(CLAM)钢焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的冷却过程,结合组织观察、Thermo-calc热力学软件计算和硬度测试等手段分析了冷速ωc对CGHAZ的组织演变及硬度的影响,并绘制了CLAM钢的SH-CCT图。结果表明:CLAM钢的CGHAZ中过冷奥氏体仅发生低温板条马氏体(LM)及先共析铁素体(α铁素体)转变。0.25℃/s为CGHAZ过冷奥氏体发生完全LM相变的临界冷速。当ωc>0.25℃/s时,CGHAZ的组织除LM外,还含有少量的δ铁素体,δ铁素体是δ→γ相变阶段转变不充分而残留至室温的组织,在该冷速范围内粗晶区的组织形态变化不明显。当ωc<0.25℃/s时,由于发生γ→α转变,CGHAZ的组织为α铁素体及LM的混合组织,随着冷速的降低,α铁素体含量增加;当ωc=0.04℃/s时,CGHAZ的组织已完全转变为α铁素体和碳化物的混合组织。     

铌钽酸钠钾锂-铟酸铋铁电压电性能的研究

采用传统固相合成法制备了(1-x)(0.97Na_0.5K_0.5NbO₃+0.03LiTaO₃)+xBiInO₃[(1-x)(KNN+LT)+xBI]无铅压电陶瓷, 研究了该体系的晶体结构、压电、铁电与介电性能。结果表明: (1-x)(KNN+LT)+xBI陶瓷的晶体结构在室温下为正交相和四方相两相共存, 随着BI含量的增加, 四方相含量逐渐增多, 居里温度T_c降低, 但是正交四方相转变温度T_o-t呈现升高趋势, 晶格参数逐渐增大。随着BI含量的继续增加, Bi在高温下的挥发导致氧空位的增多, 从而使材料性能下降。在x=0.0015时得到组分的最佳性能, 其居里温度T_c、相转变温度T_o-t、压电常数d₃₃、剩余极化P_r、矫顽场E_c分别达到400℃、126℃、160 pC/N、19.26 μC/cm2和7.75 kV/cm。     

回火温度对两相区退火海工钢组织和性能的影响

对690 MPa级海工钢进行“淬火+两相区退火+回火”三步热处理,研究了回火温度对其组织和性能的影响、分析了力学性能变化与组织演变和残余奥氏体体积分数之间的关系。结果表明：回火后实验钢的显微组织为回火贝氏体/马氏体、临界铁素体和残余奥氏体的混合组织。随着回火温度的提高贝氏体/马氏体和临界铁素体逐渐分解成小尺寸晶粒,而残余奥氏体的体积分数逐渐增加;屈服强度由787 MPa降低到716 MPa,塑性和低温韧性明显增强,断后伸长率由20.30%增至29.24%,-40℃下的冲击功由77 J提升至150 J。残余奥氏体体积分数的增加引起裂纹扩展功增大,是低温韧性提高的主要原因。贝氏体/马氏体的分解和残余奥氏体的生成,引起组织细化、晶粒内低KAM值位错的比例逐渐提高和小角度晶界峰值的频率增大,使材料的塑性和韧性显著提高。     

15CrNi4Mo钢渗碳及热处理工艺研究

研究了表面碳含量和热处理工艺对15CrNi4Mo钢渗碳层的影响,分析了渗层显微组织和硬度分布。结果表明:渗碳后表面碳含量为0.90%时,在805℃淬火310℃回火后,渗碳层组织为细针状回火马氏体、残余奥氏体和少量碳化物,心部组织为回火马氏体及少量铁素体,能够满足使用要求。     

Mn对22%Cr双相不锈钢700℃时效σ相及韧性的影响

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)结合析出动力学和冲击实验,研究了不同Mn含量(4.3%,6.9%,9.7%,质量分数,下同)对22%Cr节镍型双相不锈钢700℃时效析出相形成和韧性的影响。结果表明:随Mn含量由4.3%增加至9.7%,时效76h,析出形貌分别为铁素体/奥氏体(δ/γ)界面细小σ相颗粒析出和铁素体晶内σ相/二次奥氏体(γ_2)共析组织。Mn含量增加使Avrami指数n减小,反应常数B增大,Mn元素参与并促进σ相析出,σ相开始析出和完全析出时间均提前,开始析出与完全析出的时间间隔增大,析出速率降低。时效过程中δ相分解量低于1%(体积分数,下同)对冲击韧度影响不大,δ相分解量由1%增至5%会显著降低冲击韧度。Mn含量增加在时效前期对冲击韧度有利,时效中期则会促使δ相分解量更早超过1%,导致冲击韧度快速下降。     

热处理对0Cr1 7Mn14Mo2N双相不锈钢性能的影响

研究了热处理对0Cr17Mn14Mo2N双相不锈钢铸态组织中δ－铁素体的含量，形态以及双相不锈钢性能的影响。结果表明，在1050－1200℃之间加热时，组织为奥氏体基础上分布着的球化的及长条形的δ－铁素体，且加热温度越高保温时间越长铁素体的球化率越高。在1250℃加热时，组织为粗大的铁素体等轴晶，其中铁素体以球状均匀分布的0Cr17Mn14Mo2N双相不锈钢的拉伸性能最好。     

淬火温度对含铜5Cr15MoV马氏体不锈钢性能的影响

将含铜5Cr15MoV马氏体不锈钢在不同温度热处理并使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度测试和电化学测试等手段对其表征,研究了淬火温度对其组织、硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明,铜元素的添加提高了材料中残余奥氏体的体积分数,而使其硬度降低。淬火后钢中的未溶碳化物为fcc结构的富铬M₂₃C₆型碳化物,铜元素的添加对5Cr15MoV马氏体不锈钢中碳化物的尺寸和形貌没有明显的影响,但是使其耐蚀性能略微降低。随着淬火温度从1000℃提高到1100℃,未溶碳化物逐渐减少,耐蚀性提高。残余奥氏体的含量也随着淬火温度的提高而增多,碳化物与残余奥氏体的共同作用使淬火后钢的硬度曲线呈抛物线状并在1050℃达到最大值。     

机械合金化和SPS工艺制备9CrWTi-Y2O3/铁素体-马氏体钢

采用机械合金化(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了9CrWTi-0.35%Y₂O₃氧化物弥散强化铁素体-马氏体钢(9CrWTi-0.35%Y₂O₃/FMs)。利用SPS温度和位移测量装置、 OM、 FE-SEM、 TEM、 EDX表征了材料烧结收缩曲线及热处理前后的显微组织和成分, 并采用电子拉伸试验机测试了室温拉伸性能。结果表明: 9CrWTi/FMs和9CrWTi-0.35%Y₂O₃/FMs在烧结过程出现液相烧结特征。提高烧结温度和压力, 9CrWTi-0.35%Y₂O₃/FMs孔隙度减小, 密度提高, 晶粒变细, 抗拉强度增加, 但延伸率仅为2%左右。富集Y-Ti-O的弥散相颗粒大小为5～20 nm, 较均匀地分布在基体上。9CrWTi-0.35%Y₂O₃/FMs烧结态、 10%盐水淬火态及750 ℃高温回火态的显微组织分别为等轴铁素体、 细长板条马氏体及等轴和残余铁素体。9CrWTi-0.35%Y₂O₃/FMs烧结体经盐水淬火、 回火后, 抗拉强度、 屈服强度和总延伸率由1554 MPa、 1430 MPa、 1.8%变为1198 MPa、 1006 MPa和12.8%。     

一种新型高强塑积异质冷轧中锰钢的力学性能

使用原位电子背散射衍射(EBSD)和球差透射电镜(ACTEM)等手段,研究了新型异质结构中锰TRIP钢在拉伸过程中微观组织的演变机制和力学性能。结果表明,在680℃退火后的实验钢中生成了多形貌、多尺度的异质奥氏体结构(颗粒状、块状、片层状奥氏体)和铁素体组织,其抗拉强度为1272 MPa,总延伸率为54.5%,强塑积高达69.3 GPa·%。在拉伸过程中C/Mn含量较低的颗粒状奥氏体先发生相变,而C/Mn含量较高的块状和片层状奥氏体在较大的应变范围内逐渐发生相变,从而导致高强度与高塑性的良好匹配。结果还表明,马氏体相变优先在奥氏体晶界/相界附近的区域形核。与晶粒尺寸相比,C/Mn元素对奥氏体稳定性的作用更重要。     

初始组织对低碳钢IQ&P工艺残留奥氏体及力学性能的影响

采用双相区再加热-淬火-碳配分(IQP)工艺,研究初始组织为铁素体+珠光体的IQP-Ⅰ多相钢和初始组织为马氏体的IQP-Ⅱ多相钢的组织形貌、残留奥氏体及力学性能。结果表明:初始组织为铁素体+珠光体的IQP-Ⅰ多相钢室温组织中,铁素体和马氏体基本呈块状分布,块状残留奥氏体存在于铁素体与马氏体界面处,薄膜状只存在于马氏体内的板条之间,且残留奥氏体含量较少,TRIP效应不明显,其抗拉强度为957 MPa,伸长率只有20%,强塑积为19905.6MPa·%。初始组织为马氏体的IQP-Ⅱ多相钢中铁素体和马氏体大多呈灰黑色的板条状或针状,且细小的针状马氏体均匀地分布在铁素体基体上,残留奥氏体只以薄膜状平行分布在铁素体基体上,体积分数达到了13.2%,且具有较高的稳定性,TRIP效应较明显,强塑积达到21560MPa·%,可以获得强度和塑性的良好结合。