INFLUENCE OF P ON FRACTURE MORPHOLOGY OF Cr-Mn-Si STEEL WITH PEARLITE, BAINITE AND MARTENSITE STRUCTURES

<正> 磷是钢中典型的有害杂质元素,它明显地降低钢的冲击韧性,提高韧性-脆性转变温度,当磷含量达到某一定值时,会造成沿晶脆性断裂。磷对马氏体及其回火组织的冲击韧性和断裂形态的影响已有报道,而磷对珠光体、贝氏体以及马氏体与贝氏体混合组织的韧性和断裂形态的影响研究得较少。本文研究了工程上广泛使用的30CrMnSiA钢淬火非马氏体组织的断裂形态和冲击韧性与磷含量的关系。     

焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊进行了Q890/Q550异种钢焊接试验,研究不同焊接热输入对异种钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,在相同热输入下,焊缝两侧过热区主要由板条马氏体和少量贝氏体组织组成,细晶区为致密的板条马氏体组织,Q890钢侧的马氏体含量比Q550侧多,板条更加粗短,焊缝冲击断口具有剪切韧窝特征,冲击韧性优于热影响区;随着热输入从3.5 kJ/cm增加到9.6 kJ/cm,过热区晶粒粗化,贝氏体逐渐增多,马氏体含量减少,焊缝和热影响区冲击吸收能量略微减小。三种热输入下拉伸试件均断在母材Q550钢,断后伸长率相当,断裂方式为韧性断裂,焊接接头强度高于母材。     

不同原始组织对20SiMnTi钢亚温淬火力学性能的影响

研究了原始组织为马氏体、贝氏体和正火态组织的20SiMnTi钢经亚温淬火后强韧性。结果表明，具有马氏体和贝氏体组织的钢，经亚温淬火后的强韧性均优于正火态钢。钢的强化效应与两相的相对量和组织形态有关。     

12CrNi3钢粒状贝氏体的组织与性能

通过光学显微镜、电子显微镜研究了12CrNi3钢在不同的热处理条件下获得不同数量的粒状贝氏体,并测定其力学性能,得到粒状贝氏体含量与力学性能关系曲线,同时观察了其断口形貌特征。结果表明:在12CrNi3钢中,当粒状贝氏体含量占混合组织(马氏体 粒状贝氏体)含量30%以下时,合金的力学性能与单一板条马氏体的力学性能相比差别不大;合金中粒状贝氏体数量越多,其强度降低、塑性增加、冲击韧度增加;由断口分析知,不论是马氏体组织还是粒状贝氏体,或者是二者的混合组织,其断裂都表现为韧性断裂。     

贝氏体等温淬火对中铬耐磨钢组织性能的影响

研究了贝氏体等温淬火对中铬耐磨钢组织特征和力学性能的影响,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了试验钢的组织形貌变化,通过冲击磨损试验测试了其耐磨性。结果表明:随着贝氏体等温时间的延长,试验钢的硬度逐渐降低,韧性先升高后降低,当等温时间为6 h时,试验钢表现出较好的硬度(57.6 HRC)和冲击韧性(26 J·cm~(-2))结合;贝氏体等温淬火获得的下贝氏体/马氏体复相组织展现出比回火马氏体更好的抗冲击磨料磨损性能;当复相组织中下贝氏体含量为50%时,试验钢的耐磨性最好。     

Ni-Cr-Mo-B低合金钢模拟焊接热影响区的组织和性能

用Gleeble-3800热模拟机对Ni-Cr-Mo-B低合金高强度钢进行不同焊接热输入条件的下热模拟试验,研究了模拟焊接热影响区的组织和性能,探讨了不同热输入条件(对应不同的t8/5)对钢中微观组织及形态的影响以及组织与低温韧性的关系。结果表明:随着热输入能量的增加,此类钢焊接热影响区的低温韧性呈现先增后降的规律。当以中等焊接热输入施焊,在热影响区形成贝氏体/马氏体复相组织,先形成的贝氏体对原始奥氏体晶粒的分割作用,使后生成的板条马氏体具有更细的板条束,从而获得最佳的低温韧性。而低热输入时形成全马氏体组织,高热输入时获得一定量的粒状贝氏体,两种组织的低温韧性均低于贝氏体/马氏体的复相组织。     

贝氏体含量对G55SiMoV钢M/B复相组织韧性的影响

通过控制热处理参数在G55SiMoV钢中获得了不同贝氏体含量的马氏体/贝氏体复相组织,研究了贝氏体含量对其韧性和回火脆性的影响。结果表明:随等温时间延长贝氏体含量增加,等温淬火5 min、15 min、30 min、60 min可分别获得17%、27%、29%、31%的贝氏体。当贝氏体量较多(大于27%)时,马氏体对贝氏体的应变强化效果降低,韧性提高更加显著。300℃以下回火时组织和硬度基本不变;300℃回火时存在回火脆性,该马氏体/贝氏体复合组织钢的回火脆性温度区间几乎不受贝氏体量的影响,但增加贝氏体量可以提高残留奥氏体稳定性,使韧性降幅减小。     

配分工艺对B/M复相钢组织和性能影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对B/M复相钢的微观组织和力学性能进行测试与分析,研究配分工艺对B/M力学性能的影响,并讨论了残留奥氏体量与试验钢韧性的关系。结果表明:试验钢室温下的组织主要由贝氏体/马氏体和残留奥氏体组成;残留奥氏体的含量对多相钢硬度的影响较小,其硬度值介于45~50 HRC之间,但对多相钢的韧性影响显著,在360℃配分120 s时残留奥氏体量最大达到8.1%,冲击韧性达到31.5 J/cm2;在不同的配分工艺下,冲击韧性与残留奥氏体量的变化趋势基本一致,说明试验钢的冲击韧性主要由残留奥氏体量决定。     

Cr12冷作模具钢下贝氏体／马氏体复相热处理工艺的研究

研究了下贝氏体／马氏体复相热处理工艺对Cr12钢显微组织与性能的影响。Cr12钢于1030℃加热奥氏体化，在280℃等温1～4h，获得不同百分比的下贝氏体／马氏体组织，测定相应的耐磨性及冲击韧性，并与常规热处理的Cr12钢进行了比较。结果表明，7％～10％贝氏体／马氏体复相显微组织能赋予Cr12钢以良好的韧性与耐磨性配合。本文对这种复相组织进行了分析及讨论。自行车把节头的凸袋模系Cr12钢制的冷镦模，采用贝氏体／马氏体复相热处理工艺代替常规的分级淬火，其使用寿命可提高3～4倍，现已应用于生产。     

热处理工艺对35CrMo钢组织及性能的影响

利用SEM、金相显微镜、冲击试验机研究了淬火+回火、贝氏体等温淬火两种热处理工艺对35CrMo钢组织及性能的影响。结果表明,随回火温度提高或贝氏体含量的增加,材料的强度降低、塑韧性增加;回火索氏体组织的冲击断口表现为塑性韧窝状,而贝氏体/马氏体复相组织的冲击断口的纤维区表现为塑性韧窝状,放射区表现为脆性解理断裂;在等强度、塑韧性条件下,回火索氏体裂纹形成功低于贝氏体/马氏体复相组织,当裂纹形成后,回火索氏体组织裂纹扩展功高于贝氏体/马氏体复相组织。     

钼钒对1400 MPa级贝氏体/马氏体复相铸钢力学性能的影响

研究了合金元素Mo、V对碳含量为0.15%⁰.25%的贝氏体/马氏体(B/M)复相铸钢力学性能的影响。结果表明,Mo、V合理配合能大幅提高B/M钢的冲击韧性。组织分析和机理研究认为,Mo破坏晶界和贝氏体/马氏体板条间的碳化物膜,有利于韧性,V的加入起到了沉淀强化的作用,而Mo、V的强韧化效果还需要合适的Mn含量配合。Mo、V合金化B/M复相铸钢抗拉强度超过1 400 MPa;硬度超过44 HRC;缺口冲击韧性可达65 J,具有较佳的强度、硬度和韧性的配合。     

10CrNi5MoV钢板条M/B组织亚单元对强韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜并利用背散射电子衍射(EBSD)的方法对低碳NiCrMoV钢经不同冷却方式获得的马氏体/贝氏体组织、亚结构进行了定量分析,研究其对强韧性的影响.结果表明:10CrNi5MoV钢原始奥氏体晶粒内的组织经不同比例马氏体、贝氏体混合后,强度变化不大,而韧性随板条柬和板条块尺寸的减小而提高,此时单个板条的宽度在0.38 μm左右.进一步研究表明,板条束界和板条块界对裂纹扩展具有相同的阻碍作用,且板条块宽度对冲击韧性的影响作用远远大于板条束.因此,本研究中的板条块可作为低碳马氏体钢对韧性起作用的组织控制亚单元,即板条块尺寸为控制韧性的"有效晶粒尺寸".     

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。     

焊后热处理对ASTM 4130钢焊接热影响区组织与性能的影响

通过金相观察、硬度试验和扫描电镜分析,研究了不同焊后热处理保温时间对ASTM 4130钢焊接热影响区显微组织、硬度、低温冲击韧性和断口形貌的影响.结果表明,随焊后热处理保温时间的延长,热影响区硬度降低,粗晶区和细晶区韧性明显改善;经焊后热处理后,热影响区组织主要为回火马氏体、铁素体和贝氏体;造成粗晶区硬度较高、韧性较低的主要原因是该区出现了贝氏体和粗大的回火马氏体.     

组织遗传对粒状贝氏体钢力学性能的影响

研究了组织遗传对１２Ｃｒ１ＭｏＶ钢粒状贝氏体组织形态和性能的影响。结果表明，１２Ｃｒ１ＭｏＶ钢板条马氏体非平衡组织经加热获得条型粒状贝氏体，且贝氏体小岛排列具有明显的方向性；有着遗传特征的粒状贝氏体钢具有较高的强韧性和较高的热强性。     

冷却时间对X80钢焊接热影响区粗晶区组织及性能的影响

利用Gleeble热模拟试验机模拟研究了X80钢焊接热影响区粗晶区组织在不同冷却速度下的变化规律,研究了冷却时间、组织和性能之间的关系。结果表明,X80钢焊接热影响区粗晶区组织主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成。随冷却时间t8/5时间增加,板条贝氏体含量逐渐减少,由细长状转变成粗大片状、并趋于平行;粒状贝氏体含量逐渐增加,其间的马氏体M/奥氏体A组元数量增加,间距缩短,面积增大。随冷却时间t8/5时间增加,焊接热影响区粗晶区冲击韧性先增加后减小;当t8/5=7 s时,X80钢焊接热影响区粗晶区组织为少量的粒状贝氏体,且弥散分布于大量板条贝氏体之间,细化板条贝氏体,增加有效晶界,起到细化和强化作用,冲击断口分布着大量的细小韧窝,为明显的韧性断裂。     

Cr12冷作模具钢贝氏体/马氏体复相热处理工艺的研究

本文研究了贝氏体氏／马氏体复相热处理工艺对Cr12钢显微组织与性能影响。Cr12钢于1030℃加热奥氏体化，并在280℃等温1～4／小时，获得了不同百分比的下贝氏体／马氏体组织，测定相应的耐磨性及冲击韧性，并与常规热处理的Cr12钢进行比较。结果表明：7～10％贝氏体／马民体复相显微组织能赋予Cr12钢以良好的韧性与耐磨性配合。本文对这种复相组织进行了分析及讨论。自行车把节头的凸袋模系Cr12钢制的冷镦模，采用贝氏体／马氏体复相热处理工艺代替常规的分级淬火．使其寿命可提高3～4倍，有明显的经济效益，现已应用于生产。     

5Cr4W5Mo2V热作模具钢的等温淬火工艺和韧性

针对5Cr4W5Mo2V热作模具钢的硬度、耐磨性、耐回火性和热稳定性较好,但冲击韧性相对较低的问题,利用下贝氏体组织兼具强度和韧性的特点,对5Cr4W5Mo2V钢进行等温淬火热处理改善其韧性,并通过显微组织与力学性能对比分析,优选最佳等温淬火时间参数。结果表明,5Cr4W5Mo2V钢经1150℃奥氏体化,330℃等温淬火60 min以上处理后,得到下贝氏体含量在60%以上的下贝氏体+马氏体+残留奥氏体复相组织,试样的冲击韧性明显提高,其中等温淬火120 min时达到247.75 J/cm2。     

成分对中碳低合金钢等温淬火组织与性能的影响

以中碳低合金钢为研究对象,研究了C、Si、Mn含量对中碳低合金钢等温淬火组织和性能的影响。结合彩色金相技术和力学性能测试,探索贝氏体、马氏体含量与性能间的关联性。结果表明:通过改变C、Si、Mn的成分,可获得不同贝氏体和马氏体含量的等温淬火组织。随着C含量的增加,下贝氏体和马氏体含量分别呈降低和增加趋势,而硬度和冲击韧性分别呈增加和降低趋势;随着Si含量的增加,下贝氏体呈降低趋势,马氏体呈波浪式变化,而硬度和冲击韧性均有增加的趋势;随着Mn含量的增加,下贝氏体呈降低趋势,马氏体含量基本无明显变化,而硬度和冲击韧性分别呈增加和降低的趋势。中碳低合金钢中的贝氏体、马氏体含量与性能间具有密切的关联性,下贝氏体体含量的降低和马氏体含量的增加可以提高材料的硬度,但会引起冲击韧性的下降。当C含量为0.5%、Si含量为2.0%、Mn含量为3.0%,即下贝氏体含量为30%左右时,材料具有较好的综合力学性能。     

配分温度对Q-P-T钢组织与性能的影响

采用SEM、TEM、EBSD、XRD等手段,研究了Q-P-T工艺配分温度(320、380和450℃)对28Mn2SiCrNiMo钢组织及性能的影响规律。结果表明:试验钢在320℃配分后,获得针状下贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;380℃配分后,获得板条状上贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;450℃配分后,组织为马氏体+残留奥氏体,无贝氏体生成。当配分温度为320℃时,强度、塑性和韧性的配合达到最佳,强度为1524MPa,总伸长率为18.7%,V型缺口冲击功为58J。配分过程中贝氏体的形成,分割原奥氏体晶粒,细化组织,阻碍了裂纹的扩展,使得试验钢的冲击韧性大幅提升。