基于正交试验的10CrNiCu低合金铸钢热处理工艺优化

通过正交试验及方差分析研究了正火次数、回火温度、回火时间对10CrNiCu低合金铸钢力学性能和组织的影响。结果表明：多次正火能够细化晶粒，从而提升铸钢屈服强度并提升其低温冲击性能。提高回火温度及增加回火时间可使铸钢铁素体及偏析带内的贝氏体中的M/A岛发生回复，从而导致屈服强度大幅降低，并在一定程度上提升低温冲击性能。但回火时间过长，碳化物和纳米Cu颗粒析出量增加，尺寸增大，导致低温冲击性能的提升并不显著。采用900℃正火2次+630℃回火4 h的热处理方案时，铸钢的屈服强度保持在440 MPa,-40℃和-80℃KV₂分别达到246 J和137 J的较高水平。     

工程机械用Q1300E超高强钢的淬火工艺

利用全自动拉力试验机、全自动冲击试验机、光学显微镜和扫描电镜研究不同淬火工艺下Q1300E钢板的力学性能和显微组织。结果表明,当淬火加热时间为60 min,淬火温度为840 ℃时,强度和低温冲击性能最好,回火态力学性能满足GB/T 28909—2012要求,屈服强度1302 MPa,抗拉强度1505 MPa,-40 ℃纵向和横向冲击吸收能量分别为74 J和61 J;淬火温度为870、900和930 ℃时,抗拉强度和低温冲击吸收能量满足GB/T 28909—2012要求,但屈服强度低于1300 MPa;淬火温度的变化对晶粒尺寸的影响较为明显,淬火温度840 ℃时,平均晶粒尺寸最小,为5.7 μm,淬火温度930 ℃时,平均晶粒尺寸为15.9 μm。淬火加热时间对力学性能和晶粒尺寸的影响相对较小,当淬火温度为840 ℃,淬火加热时间为40~80 min时,回火态力学性能满足GB/T 28909—2012要求,晶粒尺寸为4.5~6.5 μm。     

20Si2Mn2CrNi钢锻后晶粒细化及强韧性提升工艺

研究了Si-Mn-Cr-Ni系低合金高强钢锻件在不同热处理工艺下的显微组织和力学性能。结果表明,试验钢经820℃正火后,锻件组织细化效果较好且分布均匀,再经920℃淬火和280℃低温回火后,其硬度为43.9 HRC,冲击吸收能量KV₂为82.6 J,抗拉强度为1513.35 MPa,屈服强度为1221.92 MPa,伸长率为14.65%,此时组织为回火板条马氏体且晶粒尺寸细小,晶粒度为8.3级,达到最佳的强韧性匹配,试验钢的综合力学性能最优。     

低碳CuNiCrMnMo钢热处理后的组织与性能

设计了一种低碳CuNiCrMnMo钢,并研究了3种热处理工艺(油淬+回火、水淬+回火和轧后直接淬火回火)条件下试验钢的组织与性能.试验钢经油淬和600 ℃回火1 h,屈服强度Rp0.2=645 MPa,抗拉强度Rm=745 MPa,-60 ℃冲击吸收能量为138 J;经水淬和650 ℃回火1 h,屈服强度Rp0.2= 668 MPa,抗拉强度Rm=721 MPa,-80 ℃下冲击吸收能量为216 J.经直接淬火和650 ℃回火1 h,达到最佳的强韧性匹配,即屈服强度Rp0.2=700 MPa,抗拉强度Rm=764 MPa,-80 ℃下冲击吸收能量为182 J.     

正火与变形处理对高强度低温用结构钢组织和力学性能的影响北大核心CSCD

通过正火热处理+20%冷轧变形+650℃高温回火1 h的工艺制备了高强度低温用结构钢,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及力学性能测试研究了处理工艺对高强度细晶粒低温用结构钢组织与力学性能的影响。结果表明:冷轧变形后高温回火处理的试样显微组织由粗大多边形先共析铁素体、珠光体以及少量上贝氏体组成,800℃亚温正火处理试样组织为铁素体和回火粒状贝氏体,920℃、950℃完全正火处理后组织均由铁素体和珠光体组成。正火处理后试样晶粒尺寸均得到细化,晶粒尺寸随着正火温度的升高而增大。800℃亚温正火处理试样具有最佳的强韧性匹配,其屈服强度、抗拉强度分别为637 MPa、706 MPa,-20℃和-50℃下冲击吸收能量分别为63 J、40 J,比冷轧变形后高温回火处理试样的冲击韧性提高了约4倍。     

工程机械用Q1100钢的热处理工艺

以一种屈服强度为1100 MPa的高强度工程机械用钢为对象,研究了再加热淬火温度(880～980 ℃)和回火温度(200～650 ℃)对Q1100钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,淬火温度从880 ℃升高至980 ℃,试验钢的平均奥氏体晶粒尺寸从8 μm增加到24 μm,试验钢的屈服强度和抗拉强度都呈先升高后降低的趋势,并在920 ℃时达到最大,而-40 ℃冲击性能则随之持续降低。试验钢经920 ℃淬火+200～650 ℃回火后,随着回火温度的提高,试验钢的马氏体板条合并,板条形貌逐渐模糊,碳化物数量和形貌也随之发生改变,强度大幅下降,塑性和韧性则先降低后升高。试验钢最佳的热处理工艺为920 ℃淬火+200～250 ℃回火。     

正火与变形处理对高强度低温用结构钢组织和力学性能的影响

通过正火热处理+20%冷轧变形+650℃高温回火1 h的工艺制备了高强度低温用结构钢,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及力学性能测试研究了处理工艺对高强度细晶粒低温用结构钢组织与力学性能的影响。结果表明:冷轧变形后高温回火处理的试样显微组织由粗大多边形先共析铁素体、珠光体以及少量上贝氏体组成,800℃亚温正火处理试样组织为铁素体和回火粒状贝氏体,920℃、950℃完全正火处理后组织均由铁素体和珠光体组成。正火处理后试样晶粒尺寸均得到细化,晶粒尺寸随着正火温度的升高而增大。800℃亚温正火处理试样具有最佳的强韧性匹配,其屈服强度、抗拉强度分别为637 MPa、706 MPa,-20℃和-50℃下冲击吸收能量分别为63 J、40 J,比冷轧变形后高温回火处理试样的冲击韧性提高了约4倍。     

热处理工艺对新型低温油井管用钢组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机等研究了热处理工艺对自主设计的新型高强、高韧、无Ni低温油井管用钢(简称IMR-LS10钢)组织和性能的影响。结果表明:在800~880℃淬火时,随着淬火温度的升高,IMR-LS10钢的平均晶粒尺寸先增大后减小,经650℃回火后的抗拉强度逐渐增大,-45℃低温冲击吸收能量先增大再减小,840℃淬火时达到峰值38.6 J;在880~1000℃淬火时,随着淬火温度的增加,IMR-LS10钢的晶粒尺寸逐渐增大,经650℃回火后的抗拉强度先减小再增大,低温冲击吸收能量逐渐增大;经880℃淬火+200~750℃回火后IMR-LS10钢抗拉强度逐渐降低;回火温度低于500℃时,IMR-LS10钢的低温冲击吸收能量缓慢增加,当回火温度达到550℃时,低温冲击吸收能量达到峰值32.98 J,随后,低温冲击吸收能量出现降低趋势,并在650℃时出现最小值;IMR-LS10钢的最佳调质热处理工艺方案为880℃淬火+550℃回火。     

热处理工艺对1500MPa级低碳Nb-Ti低合金钢组织及性能的影响

通过低成本成分设计,在控制轧制的基础上,分别采用直接淬火(DQ)、直接淬火+回火(DQ+T)以及再加热淬火+回火(RQ+T)工艺成功制得了抗拉强度1500 MPa级经济型低合金高强高韧钢。对比研究了DQ、DQ+T和RQ+T 3种工艺钢的微观组织和力学性能。结果表明:DQ工艺钢的微观组织为板条马氏体+少量铁素体及残留奥氏体的复相组织,其抗拉强度和屈服强度分别为1750 MPa和1300 MPa,-40℃下冲击吸收功为37 J。200℃回火1 h后,试验钢位错密度降低,大量细小ε碳化物在板条内析出。DQ+T工艺钢屈服强度达到1400 MPa,-40℃下冲击功为43 J。试验钢直接淬火后再加热至880℃,获得了平均晶粒尺寸为5.7μm的细小等轴奥氏体。相比于DQ及DQ+T工艺钢,RQ+T工艺钢获得了更高的韧性,冲击功达到56 J。研究发现,未溶的(Nb,Ti)(C,N)粒子能有效抑制奥氏体晶粒长大。组织细化及残留奥氏体是RQ+T工艺钢获得高韧性最主要的原因。     

模拟正火温度对Q355E钢锻件组织和性能的影响

利用模拟程控热处理炉进行300 mm×300 mm截面Q355E钢锻件心部材料的模拟正火处理试验,通过光学显微镜、扫描电镜、拉伸和冲击试验机,研究模拟正火温度对厚截面风电法兰用Q355E钢锻件组织和性能的影响。结果表明,模拟正火温度由780 ℃升高至900 ℃,并经580 ℃回火后,材料-50 ℃冲击吸收能量呈现先增加后降低的趋势,铁素体平均尺寸由14.73 μm降低至12.07 μm又增大至15.02 μm,珠光体的平均尺寸从3.69 μm增大至10.51 μm;模拟正火温度为820 ℃和840 ℃时,铁素体和珠光体组织均匀细小,珠光体呈条状和近等轴状分布,-50 ℃冲击吸收能量为183.8~211.1 J,试样剪切断面率在50%以上。对于300 mm×300 mm截面Q355E钢锻件,可选择820~840 ℃正火处理,以获得优良稳定的低温冲击吸收能量。     

F/M钢包壳管材热处理工艺优化

通过对Fe-12Cr-1.5W-0.2V-0.15Ta F/M钢包壳管材分别进行980~1150 ℃正火和600~730 ℃回火处理,研究不同热处理工艺对包壳管材微观组织、室温力学性能的影响。结果表明,不同温度正火处理后,F/M钢包壳管材的组织均为板条马氏体,随正火温度的升高,粗大的碳化物颗粒逐渐固溶至基体中,且原奥氏体晶粒尺寸会产生粗化,从1050 ℃的40 μm增至1150 ℃的80 μm;不同温度回火后,马氏体基体上析出细小纳米级碳化物颗粒,随回火温度增加,碳化物颗粒析出数量明显增加,但析出的碳化物颗粒尺寸无明显变化;包壳管材经过1100 ℃×60 min正火+650 ℃×90 min回火后具备良好的微观组织和力学性能,其原始奥氏体晶粒无明显长大,马氏体板条组织平均晶粒尺寸约为6.0 μm,小角度晶界比率为59.6%,沿着原奥氏体晶界有纳米相析出,晶内马氏体界面处析出大量纳米相,此时,管材表现出良好的强塑性匹配,抗拉强度为1024 MPa、屈服强度为849 MPa、伸长率为17.3%。     

轧制工艺对14Cr1MoR钢板组织与性能的影响

采取光学显微镜、扫描电镜及拉伸、冲击试验机对板厚60 mm的14Cr1MoR热轧钢板正火+回火态和模拟焊后态的组织与性能进行了研究。结果表明:一阶段控轧与两阶段控轧的钢板相比,终轧温度高,轧后冷却速度慢,钢板铁素体晶粒尺寸粗大,珠光体含量多;钢板的强度低,伸长率高,冲击性能低。两阶段控轧的钢板经655 ℃保温3 h模拟焊后热处理,屈服强度下降44 MPa,抗拉强度下降24 MPa,冲击吸能能量降低;模拟焊后保温时间延长到12 h,强度和冲击性能变化不大。两阶段控轧的14CrMoR钢板,经正火+回火或再经过655 ℃模拟焊后热处理,钢板的力学性能优良。     

两相区回火温度对含7%锰Q690钢组织和性能的影响

采用SEM、XRD、TEM和Thermo-Calc软件计算等手段研究了两相区回火温度对0.02C-7Mn钢的组织和性能变化的影响。结果表明,淬火后试验钢组织以淬火马氏体为主,伴有极少量的残留奥氏体;两相区回火后,基体组织以回火马氏体为主,出现逆转变奥氏体,空冷后转变为残留奥氏体。随着回火温度的升高,残留奥氏体的含量逐渐增加,在650 ℃回火后到达峰值为18.78%;与此同时出现了6.57%的ε-马氏体。两相区回火后,试验钢的抗拉强度均有下降,但是屈服强度有不同程度的升高,这归因于回火过程中位错密度的下降以及弥散第二相的析出。另外,ε-马氏体的存在不仅迅速降低了屈服强度,而且还损害了韧性。在600 ℃回火后,试验钢具有优异的综合力学性能(横向:抗拉强度为984 MPa、屈服强度为973 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为163 J,纵向:抗拉强度为947 MPa、屈服强度为919 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为186 J),满足Q690用钢的力学性能需求。     

热处理工艺对12Cr1MoV钢组织性能的影响

通过常规力学性能测试设备、光学显微镜研究了不同热处理工艺对12Cr1MoV钢性能和组织的影响。结果表明:随着正火温度提高,12Cr1MoV钢的抗拉强度和屈服强度变化不大,而冲击韧性有较大增加;随着回火温度提高,经910℃和930℃两种正火温度处理,12Cr1MoV钢的强度和韧性变化不大。12Cr1MoV钢在热轧态、正火态及正火+回火态的组织均为铁素体+珠光体,经910℃正火+680℃回火处理后,钢中的铁素体晶粒度比930℃正火+680℃回火处理后更细小且分布更均匀,性能与前者基本相同。因此,可以选取910℃正火+680℃回火作为12Cr1MoV钢的热处理工艺,从而降低钢板生产的成本。     

热处理工艺对510 MPa级船板用钢组织及性能的影响

分别采用870、900、930 ℃淬火及620、650、680 ℃回火,研究不同热处理制度对510 MPa级船板用钢原始奥氏体晶粒度、显微组织、强韧性的影响。结果表明:510 MPa级船用试验钢随870、900、930 ℃淬火温度的升高,晶粒度变为7.5、7、6.5级,强度、平均冲击吸收能量下降;不同温度淬火试验钢随620、650、680 ℃回火温度升高,强度下降,平均冲击吸收能量均呈现先升高后下降趋势;510 MPa级船用试验钢在900 ℃×1.5 h淬火+650 ℃×2 h回火时具有优良的强韧性配合。对于强度有更高要求的试验钢可以选择870 ℃×1.5 h淬火+620 ℃×2 h回火。     

回火时间对高强抗震耐火钢板组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM、拉伸试验和冲击试验等,研究了600 ℃回火不同时间对690 MPa级高强抗震耐火钢板的力学性能、微观组织及析出行为的影响。结果表明,不同回火时间对耐火钢板的力学性能和微观组织有重要影响。耐火钢板经过600 ℃回火后强度稍有降低,但伸长率增大,屈强比降低,综合力学性能提高,低温冲击吸收能量随回火时间的延长而降低。最优回火保温时间为15 min,此时试验钢板的屈服强度为976 MPa、硬度为396 HV,-40 ℃冲击吸收能量为164 J,其组织由贝氏体+铁素体+少量马氏体构成,在马氏体和铁素体中均存在位错和细小析出相,析出相为富Nb的Nb、Ti复合碳化物,发挥沉淀强化作用;当保温时间延长至60 min后,析出大量细小Nb、Ti和Mo复合碳化物,但此时的沉淀强化作用不能弥补铁素体造成的强度损失,所以在相同温度回火过程中,随着回火时间的延长,抗拉强度和硬度下降。     

回火温度对高强无碳化物贝氏体钢无缝管组织和性能的影响

研究了正火后回火温度对无碳化物贝氏体钢无缝钢管组织和性能的影响。试验结果表明,930 ℃正火后在600 ℃以下回火时,随回火温度的提高,试验材料的抗拉强度有降低的趋势,但降幅不大,强度在973~1012 MPa变化。试验材料的冲击吸收能量在300 ℃达到最大值,为72 J;400 ℃回火时,冲击吸收能量出现最低值,出现无碳化物贝氏体钢的回火脆性;回火温度超过400 ℃时,冲击吸收能量上升;300~350 ℃回火时,伸长率和断面收缩率最高。在400 ℃以下回火时,试验材料的组织由无碳化物贝氏体、块状铁素体和残留奥氏体组成;超过400 ℃回火时,组织为粒状贝氏体及块状铁素体。无碳化物贝氏体钢无缝钢管930 ℃正火,300 ℃回火时具有较佳的综合力学性能。     

100 mm厚S420高强钢的热处理工艺及焊接性能

采用低C低Si、Ni+Cr+Mo+Cu复合强化的理念设计了100 mm厚的S420高强钢,对钢板焊接前后的微观组织、力学性能和裂纹尖端张开位移CTOD进行了观察和测试。试验结果表明:经过900 ℃淬火+580 ℃回火后,钢板的综合性能达到最佳,屈服强度为478 MPa,抗拉强度为581 MPa,伸长率为28.4%;钢板焊后－40 ℃冲击性能优异,从焊缝至熔合线+5 mm处的过渡区内,心部冲击吸收能量稳定在100 J以上。CTOD性能检验结果显示,即使在性能最薄弱区域粗晶热影响区(CGHAZ),裂纹尖端张开位移(CTOD)值都高达1.59 mm。