铸造无碳化物贝氏体耐磨钢的研究与应用

介绍了无碳化物贝氏体耐磨铸钢的合金化设计,研究了铸造无碳化物贝氏体耐磨钢热处理的组织和性能.铸造无碳化物耐磨钢正火低温回火热处理组织由贝氏体铁素体和奥氏体组成,属于非典型贝氏体或无碳化物贝氏体或奥氏体-贝氏体复相组织,淬火低温回火热处理组织由马氏体和残余奥氏体组成,属于马氏体-奥氏体复相组织.结果表明:铸造无碳化物贝氏体耐磨钢正火或淬火后低温回火,材料具有高的强度、高的韧性和高的耐磨性,低碳铸造无碳化物贝氏体耐磨钢具有良好的焊接性能.并介绍了铸造无碳化物贝氏体耐磨钢在矿山机械方面的应用.     

硅对Mn—B系空冷贝氏体钢组织与性能的影响

研究了硅对中低碳和中碳Ｍｎ－Ｂ系空冷贝氏体钢铁的组织和强韧性的影响，结果表明，硅含量为１．４％￣１．８％时。钢中的贝氏体组织是由残余奥氏体和贝氏体铁素体所组成的无碳化物贝氏体。冷却后的贝氏体／马氏体复相组织具有良好的强韧性。     

奥氏体—贝氏体复相组织在模具中的应用研究

考察了等温淬火温度和时间对６０Ｓｉ２ＭｎＡ钢组织和性能的影响。实验结果表明，这种钢奥氏体－贝氏体复相组织强韧性良好。原因在于其特有的组织形貌以及贝氏体为无碳化物贝氏体。     

奥氏体—贝氏体复相组织在模具中的应用研究

考察了等温淬火温度和时间对６０ｓｉ２ＭｎＡ钢组织和性能的影响。实验结果表明，这种钢的奥氏体—贝氏体复相组织强韧性良好。原因在于其特有的组织形貌以及贝氏体为无碳化物贝氏体。应用于模具上，使用寿命可提高４～５倍，达到基体用ＬＤ的水平。     

硅对Mn-B系空冷贝氏体钢组织与性能的影响

研究了硅对中低碳和中碳ＭｎＢ系空冷贝氏体钢的组织和强韧性的影响。结果表明，硅含量为１４％～１８％时，钢中的贝氏体组织是由残余奥氏体和贝氏体铁素体所组成的无碳化物贝氏体。冷却后的贝氏体／马氏体复相组织具有良好的强韧性。高硅中低碳钢和中碳钢的断裂韧度分别达到１１９ＭＰａ·ｍ１／２和７３ＭＰａ·ｍ１／２，显著高于硅含量低的钢。     

1500 MPa级贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性

对一种C—Si—Mn—Cr合金钢，通过900℃奥氏体化20min，空冷及280与370℃回火2h，获得抗拉强度为1500MPa的新型无碳化物贝氏体／马氏体(B／M)复相组织高强钢．采用C—T试样进行疲劳实验，测定了疲劳裂纹扩展速率(da／dN)及疲劳门槛值(△Kth)，利用扫描电镜观测了疲劳裂纹在疲劳循环过程中的扩展路径，分析断口形貌与显微组织间的关系．结果表明，这种无碳化物B／M复相高强钢具有较高的△Kth值，并且能明显地降低da／dN，其原因在于B／M复相组织高强钢独特的精细组织结构及疲劳裂纹尖端的闭合抗力的提高．     

1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的合金设计

综述了贝氏体／马氏体复相组织对钢强韧性的影响及残留奥氏体对钢延迟断裂性能的影响。在清华大学贝氏体研究及推广中心工作积累的基础上,设计了一种新的１５００ＭＰａ级经济型贝氏体／马氏体复相钢。该钢奥氏体化后空冷就可获得贝氏体／马氏体上组织,经低温回火后,钢的抗拉强度σｂ≥１５００ＭＰａ,屈服强度σ０．２≥１２００ＭＰａ,伸长率δ５≥１４％,断面收缩率ψ≥５７％,室温冲击韧度αｋｕ≥１０９Ｊ／ｃｍ＾２。     

Q-P-T处理贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂特性研究

对20Mn2SiCrNiMo贝氏体/马氏体复相高强钢进行淬火-配分-回火(Q-P-T)工艺处理,并采用紧凑拉伸试样进行疲劳实验.结果表明,Q-P-T工艺参数对贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性具有显著影响,经过合理的Q-P-T工艺处理的贝氏体/马氏体复相高强钢具有较高的疲劳门槛值(ΔKth=13.2MPa·m1/2)及较低的裂纹扩展速率.显微组织及裂纹扩展路径观察显示,Q-P-T处理的贝氏体/马氏体复相高强钢的显微组织包括贝氏体、马氏体和残余奥氏体薄膜,其中“柳叶状”贝氏体及纳米级残余奥氏体薄膜可以阻碍裂纹扩展,迫使裂纹转折、分叉或“间断”,这是贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂性能改善的主要因素.     

贝氏体／马氏体复相组织对低碳合金钢强韧性的影响

对低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢采用空冷和油淬方式分别处理成贝氏体／马氏体复相组织和马氏体组织，探讨了显微组织和回火温度对钢的强韧性的影响．电镜分析表明，空冷处理的低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢中的贝氏体分别为典型贝氏体和无碳化物贝氏体．Fbrmaster-F相变仪测定表明经空冷处理后，两种钢复相组织中的贝氏体含量均约为20％．力学性能实验表明，空冷低碳Mn-Cr系合金钢在未回火状态下就具有较高的冲击韧度．低碳Mn-Si-Cr系低合金钢油淬后的低温回火脆性开始温度约为220℃，而空冷后其低温回火脆性开始温度提高至360℃以上．示波冲击实验表明，未回火状态的空冷低碳Mn-Cr系低合金钢和360℃回火后的空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的冲击韧度是由于在该状态下实验钢具有较高的裂纹扩展功所致．因此，空冷低碳Mn-Cr系合金钢可在未回火状态下使用，空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢必须在回火后使用，经340-360℃回火后，空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的强韧性．     

回火温度对贝氏体耐磨钢组织和性能的影响

对贝氏体耐磨钢进行控轧控冷+回火工艺,探究不同温度回火后贝氏体耐磨钢的组织演变和性能。结果表明,经控轧控冷工艺和200℃回火后,试验钢获得较为理想的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织,组织中包含8.7%(体积分数)的残留奥氏体。该工艺下钢板获得较好的强韧性匹配,屈服强度达到1172 MPa,抗拉强度达到1613 MPa,断后伸长率达到19.4%,-20℃冲击吸收能量为47 J,并可满足NM500级别的硬度要求。520℃回火后大量粗大碳化物析出,且残留奥氏体基本分解完毕,导致钢板强韧性下降。     

Microstructures and Mechanical Properties of Bearing Steels Modified for Preparing Nanostructured Bainite

Mo containing high-C-Cr bearing steel was modified with Si (0.8–1.5 wt.%) and 0.8Si–1.0Al to prepare nanostructured bainite by low-temperature isothermal heat treatment. The modified steels were isothermal held at 220 to 240 °C after partial austenitization in an intercritical gamma+carbide region, and the resultant microstructure and mechanical properties were studied. Carbide-free nanostructured bainite with plate thickness below 100 nm and film retained austenite, as well as a small amount of undissolved carbide particles, was obtained in the modified steels except in 0.8Si steel, in which carbides precipitated in bainitic ferrite. As Si content increased, the mean thickness of bainitic ferrite plates modestly decreased, whereas the fraction of retained austenite markedly increased. The thickness of bainitic ferrite plate and the fraction of retained austenite in Si-Al-modified steel were smaller than those in Si-modified steels. The hardness and elongation of the Si-Al-modified steel were lower than those of Si-modified steels. The yield strength of Si-Al-modified steel was superior to that of Si-modified steels. Mid-level ultimate tensile strength and impact toughness were achieved in Si-Al-modified steel. For bearing applications, Si-modified steels could provide higher hardness and toughness but lower dimensional stability. Meanwhile, Si-Al-modified steel could offer higher dimensional stability but lower hardness and toughness.     

回火工艺对1200 MPa级贝氏体钢轨组织性能的影响

对贝氏体钢轨钢不同工艺回火后的组织和性能进行研究.结果表明,350℃回火4h及以上,贝氏体钢轨屈服强度大于1000 MPa,抗拉强度大于1200 MPa,伸长率和断面收缩率分别大于15％和45％,室温冲击功大于150 J;在450～550℃回火时,出现明显的回火脆性.金相显微镜和透射电子显微镜观察表明,贝氏体轨钢以粒状贝氏体组织为主,残留奥氏体在板条间以M-A岛状形式分布.不同回火温度及3％拉伸变形后试验贝氏体轨钢残留奥氏体的测定结果表明,350℃回火时的残留奥氏体机械稳定性最好.贝氏体钢轨的强韧性随回火温度的变化与残留奥氏体的机械稳定性密切相关.     

细化无碳化物贝氏体无缝钢管组织的热处理工艺

研究了不同热处理工艺下无碳化物贝氏体无缝钢管的显微组织和力学性能。结果表明,热轧态无碳化物贝氏体无缝钢管的组织粗大,强度较高,韧性很低。热轧+低温回火后韧性的提高幅度不大,仍然较低。热轧+正火+低温回火可以改善无碳化物贝氏体无缝钢管的韧性,但仍存在部分粗大的组织。热轧后先长时间高温回火(690 ℃×300 min),再正火和低温回火可以细化无碳化物贝氏体无缝钢管的组织,消除组织遗传性,大幅度提高韧性,冲击断裂特征由脆性断裂转变为韧性断裂。     

高硅铸钢的强韧化机理

采用X射线衍射，计算了高硅铸钢等温淬火热处理后的贝氏体铁素体含碳量，采用TEM分析了贝氏体铁素体中的错位，研究了贝氏体铁素体板条尺寸与高硅铸钢屈服强度、硬度间的关系。在此基础上分析了高硅铸钢的强化以及韧化机理，高硅铸钢的强化是固溶强化，位错强化和细晶强化综合作用的合理；而高硅铸钢的韧化是存在于贝氏体铁素体板条之间富碳的薄膜状残余奥氏体，细小的贝氏体铁素体板条共同作用的结果。合适的Si含量也是影响高硅铸钢韧性重要因素。     

新型贝氏体板簧钢的组织及性能

针对汽车减重和环保问题,自行设计研制了车用新型贝氏体板簧钢,并对其组织和力学性能进行研究。结果表明,该钢经正火热处理即可得到无碳贝氏体组织;XRD检测表明,其物相组成以α相为主;该钢具有优良的综合力学性能和耐腐蚀性能,屈服强度近1200 MPa,抗拉强度达1400 MPa,常温下,冲击吸收能量达到73.2 J以上,强韧性配比优异。     

焊接热输入对X100管线钢粗晶区组织及性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在不同焊接热输入下粗晶区的组织及性能的变化规律进行了研究.结果表明,随着焊接热输入的增加,X100管线钢的强韧性降低.当热输入为10kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以贝氏体铁素体和粒状贝氏体为主,这种组织赋予材料以最佳的强韧性水平;当热输入为20kJ/cm左右时,焊接粗晶热影响区的显微组织以粒状贝氏体和准多边形铁素体为主,材料有较好的强韧配合;而当热输入大于30kJ/cm时,由于多边形铁素体增多,材料的强韧性降低.因此可将10～20kJ/cm作为X100管线钢的推荐热输入.     

贝氏体等温工艺对3Cr2MoCoWV热作模具钢组织和性能的影响

研究了贝氏体等温工艺对3Cr2MoCoWV热作模具钢组织和性能的影响,并与常规淬、回火处理的性能进行对比。研究表明:3Cr2MoCoWV钢经贝氏体等温处理后有大量稳定存在的残余奥氏体,经回火后残余奥氏体以薄膜状存在于马氏体板条间。经380℃等温1 h后再回火,可比常规淬、回火处理获得更好的强韧性配合。     

The effect of cooling rate on structure and properties of a HSLA forging

The mechanical properties along with microstructures of HSLA-80 steel, forged in two stages and subsequently cooled at three different cooling rates, were studied. The fastest cooling rate produced maximum strength due to formation of fine bainite and martensite where as intermediate cooling rate resulted in maximum toughness values owing to predominantly bainitic microstructure.     

易切削贝氏体塑料模具钢中合金元素的作用

研究了新型易切削贝氏体塑料模具钢（Ｙ８２）的合金设计及性能,分析了合金元素Ｓｉ、Ｓ及Ｃａ在钢中的作用。Ｙ８２钢在空冷后可得到贝氏体／马氏体复相组织,它具有良好的综合力学性能及较高的空冷淬透性。     

低温回火态新型贝氏体钢的组织性能

研究了回火工艺对新型低合金贝氏体钢组织和性能的影响,了解了该材料的回火特性.结果表明:正火和低于400℃回火后的组织由贝氏体、铁素体和残余奥氏体组成,具有较好的力学性能、回火抗性、良好的焊接性和机械加工性;在高于500℃回火后出现回火脆性,由新型贝氏体组织转变为典型贝氏体组织,其原因与回火过程中残余奥氏体和贝氏体铁素体的分解、碳化物析出有关.通过研究回火后的组织转变、残余奥氏体热稳定性、机械稳定性的变化,探讨了无碳贝氏体韧化及脆化机理,提出了适于该钢的最佳回火工艺.