Fe-Mn TWIP钢退火态的微观结构特征

通过金相显微镜和透射电镜分析研究了退火态TWIP钢的微观结构特征.结果表明,经过600 ℃退火10 min后钢中存在冷轧的纳米级变形孪晶及少量位错;分别在700、800、900和1000℃退火10 min后,发现退火温度决定了退火孪晶的尺寸:随退火温度升高,退火孪晶尺寸增大.退火孪晶仅有少量在再结晶过程中产生,而大量的退火孪晶在再结晶结束后的晶粒长大过程中生成并长大.退火孪晶尺寸的大小影响了TWIP钢的力学性能,孪晶尺寸为2～5 μm时,试验钢表现出高强度,此时抗拉强度可达840 MPa;孪晶尺寸为30～50 μm时,试验钢表现出高的伸长率,可达到84.0%,表现出充分的TWIP效应.     

温度对纳米孪晶Al强化和软化行为的影响

纳米晶金属的超高强度和良好拉伸延展性的结合可以通过引入孪晶来实现，但温度对孪晶间距降低过程的强化-软化转变仍缺乏系统研究。本文采用分子动力学模拟方法考察了温度对纳米孪晶Al强化和软化行为的影响。结果表明：纳米孪晶Al变形过程存在临界温度T_s，当加载温度高于临界温度T_s时，随着孪晶间距的减少，纳米孪晶Al的强度呈现强化-软化转变的现象；当加载温度低于临界温度T_s时，呈现持续强化现象；而且随着晶粒尺寸的增大，发生持续强化的临界温度T_s升高。进一步研究表明，纳米孪晶Al在高温下(T>T_s)下的强化-软化转变机理与纳米孪晶Cu一致，是由不同的位错发射机制引起，位错由倾斜于孪晶界方向发射逐渐转变为平行于孪晶界方向发射；在低温下(Ts)的变形过程中，只有极少位错被激发，此时的持续强化行为由应变局域化主导，不同于纳米孪晶Cu在低温下的位错机制。     

GH3625合金冷变形硬化、退火软化行为及其组织特征

采用SEM、OM及XRD和压缩试验等手段,研究GH3625合金管材在冷塑性变形和退火热处理过程中位错密度和硬度的变化规律,探讨合金中孪晶的形态及其形成机制。结果表明:冷变形量是影响GH3625合金管材塑性变形机制的主要因素,ε0.05时,塑性变形以滑移变形为主,其主要硬化机制是位错强化;随着冷变形量的增加,合金的位错密度和硬度显著增加,组织中产生大量的形变孪晶,塑性变形方式由滑移主导的变形转变为以孪生为主导的变形,其主要的硬化机制是孪晶强化;随着退火温度的增加,GH3625合金管材的位错密度和硬度逐渐降低,退火孪晶的形态从中止型逐渐转变为穿晶型。GH3625合金管材在冷变形和退火过程中出现不同形态的孪晶,可分为中止型孪晶和穿晶型孪晶,前者的形成机理是不全位错按极轴运动的结果,后者形成的本质是层错。     

晶粒尺寸与应变量对高锰奥氏体钢加工硬化行为的影响

选用冷轧后的高锰奥氏体钢,进行不同时间的固溶处理,以得到不同晶粒尺寸的试验钢。测试其力学性能,计算其加工硬化指数n,通过背散射电子衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法表征其微观组织。试验结果表明,随着晶粒尺寸的增加,试验钢的强度有所降低,其伸长率以及n值明显提高,证明晶粒尺寸增大可明显提高试验钢的加工硬化能力。进一步研究试验钢中的真应变量对加工硬化机制的影响,发现在应变量较小(ε0. 096)时,形变孪晶并未生成,位错强化是加工硬化的主要机制。随着应变量提高,形变孪晶量逐渐增加,且增殖速度不断加快,孪晶强化机制成为主导。直至ε 0. 300后,形变孪晶的增殖速度不在加快,n值也不再上升,加工硬化行为在位错强化与孪晶强化的共同作用下平稳进行,直至断裂。     

退火温度对TWIP钢组织性能和氢致脆性的影响

采用电化学结合低应变速率拉伸实验(SSRT)的方法和OM、SEM等手段研究了退火温度对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢充氢条件下力学性能和变形行为的影响,并探讨了各类微观组织结构对氢致脆性的作用。结果表明,TWIP钢晶粒尺寸随退火温度的升高逐渐增大,700℃退火板晶界处容易观察到(Fe, Mn)3C渗碳体。900℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的TWIP钢具有最高的强塑积。在电化学充氢和SSRT同时进行下,TWIP钢的强度和塑性大幅下降,随退火温度的升高,强塑积损失率(R)呈增大趋势。高温退火得到的大尺寸晶粒在变形中更容易产生形变孪晶,孪晶/孪晶交叉位置和孪晶/晶界交叉位置是氢致裂纹的主要来源。尽管相对低温退火得到大尺寸晶粒和界面处层错能(SFE)变化使TWIP钢在变形中不容易产生形变孪晶,但其局部粗大的碳化物与形变孪晶间产生的应力集中处极易形成空位,演化成裂纹源,使相对低温退火的TWIP钢本身塑性不高。低于800℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。     

节约型双相不锈钢2101高温变形过程中微观组织演化

采用电子背散射衍射技术(EBSD)和TEM研究了节约型双相不锈钢2101在温度为1000℃和应变速率为5 s~(-1)的高温变形过程中的微观组织演化.结果表明,铁素体和奥氏体都发生以小角度晶界不断向大角度晶界转变为特征的连续动态再结晶(CDRX).固溶退火后双相不锈钢奥氏体内出现大量退火孪晶.随变形量增加,奥氏体中具有∑3位向关系的晶界逐渐消失.高温变形过程中双相微观组织演化机制的耦合作用共同决定了流变曲线特征.     

溅射靶材用Cr20Ni80合金管材的微观组织与再结晶退火

对溅射靶材用Cr20Ni80合金冷轧管材的微观组织和再结晶退火工艺进行了研究。首先观察了冷轧管材轴向与径向的微观组织变化;其次利用JMatPro计算了Cr20Ni80合金的相图,并设计了再结晶退火工艺;最后对冷轧管材进行了再结晶退火试验,表征了退火后管材的微观组织、晶粒尺寸和硬度。结果表明,冷轧管材沿轴向均为拉长晶,且存在大量孪晶;管材沿径向的微观组织中晶粒尺寸因形变量的增大而减小;当再结晶退火温度为690 ℃时,冷轧管材试样已开始发生再结晶;790 ℃×30 min时,形变晶粒已完全再结晶,平均晶粒尺寸为24.1 μm,为最优再结晶退火工艺;当退火温度进一步升高、保温时间进一步延长时,再结晶晶粒逐渐长大;试样的硬度随退火温度的升高而减小。     

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900 ℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。     

退火温度对(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金再结晶行为及力学性能的影响

以双相亚稳Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为基体，通过添加Al元素，制备了(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金。对其进行轧制及退火处理，研究了退火温度对合金再结晶行为、退火孪晶演变及力学性能的影响。结果显示，随着退火温度的升高，合金组织分别发生了部分再结晶、完全再结晶和晶粒长大现象。由于高熵合金具有严重的晶格畸变效应及迟滞扩散效应，使得合金在退火后表现出较高的再结晶温度（0.59 Tm）和抗晶粒粗化温度（700 ℃）。600～700 ℃退火态合金中形成大量退火孪晶，随着退火温度的进一步升高（800～900 ℃），由于晶界/孪晶界的迁移，退火孪晶界密度显著降低。拉伸试验结果表明，700 ℃退火态合金表现出良好的综合力学性能，抗拉强度为730 MPa，均匀延伸率为50.5%。同一退火温度下，单个晶粒中退火孪晶变体的数量与其晶粒尺寸有关，尺寸较小的晶粒中易形成单孪晶变体，尺寸较大的晶粒中易形成多孪晶变体。     

铝钢爆炸焊接界面钢侧纳米晶研究

采用透射电镜研究了爆炸焊接的铝-钢界面钢侧的组织,分析了纳米晶的形成机制。结果表明:由基体向界面方向,焊接的铝-钢试样从滑移线及单系孪晶过渡到多系孪晶,晶粒不断碎化;到界面附近,形成等轴状、随机取向的奥氏体及马氏体混合的纳米晶组织。     

Effect of partial recrystallization on microstructure and tensile properties of NiFeCoCrMn high-entropy alloy

To obtain a balance between strength and ductility in NiFeCoCrMn high-entropy alloy, the degree of dislocation strengthening was tuned via partial recrystallization during traditional thermomechanical processing (cold rolling and recrystallization). The tensile properties in each state were then examined. Significant improvements in uniform elongation and work hardening rate, with decrease in yield strength and ultimate tensile strength, are associated with increase in the recrystallized fraction, i.e., reductions in the degree of strain hardening. In particular, recrystallized fractions of 37% and 74% are obtained by annealing at 650 °C for 10 min and 15 min, respectively, which results in yield strengths of 1003 MPa and 742 MPa and uniform elongations of 4% and 24%, respectively. The strengthening is due to the unrecrystallized grains with a high density of dislocations, whereas the ductility benefits from the presence of recrystallized strain-free grains.     

Surface recrystallization of single crystal nickel-based superalloy

As-cast single crystal (SC) superalloy samples were shot peened and then annealed at different temperatures to investigate the effect of annealing temperature on the surface recrystallization behavior of the SC superalloy. The results show that the depth of recrystallized layers increases with the increase of annealing temperature. Below 1200 °C, the recrystallization depth climbs slowly with temperature rising. Above 1200 °C, the recrystallization depth increases sharply with the rise of temperature. The morphology of recrystallized grains is significantly affected by annealing temperature. Below the γ′ solvus, cellular recrystallization may be observed. Above the γ′ solvus, recrystallization occurs through the growth of well developed recrystallized grains. In addition, the microstructure evolution of recrystallized grains at the homogenization annealing temperature was studied. It is found that recrystallized grains first nucleate in the dendritic core areas on the shot-peened surface and then grow inwards along the dendritic core areas. With the dissolution of the coarse γ′ precipitates and γ′/γ′ eutectics in the interdendritic areas, the recrystallized grain boundaries move through the interdendritic areas. Finally, the fully developed grains nearly have a uniform depth. The dissolution of primary γ′ precipitates is a critical factor influencing the recrystallization behavior of SC superalloys.     

Hot Deformation and Subsequent Annealing on the Microstructure and Hardness of an Al0.3CoCrFeNi High-entropy Alloy

The influence of simple thermomechanical processing such as hot deformation and heat treatment on the microstructure and hardness of an Al0.3CoCrFeNi high-entropy alloy has been investigated.Results show that the relatively high deformation temperature can induce discontinuous dynamic recrystallization with fine grains initially nucleating at the elongated grain boundaries.The transition from partial recrystallization to fully recrystallization,as well as the precipitation behavior after annealing,has been described in detail.Both bcc precipitation and completely recrystallized grains can be observed after annealing at 1000 ℃.Based on detailed microstructure analysis,the decrease in hardness value is shown to be related to both dynamic recrystallization and dynamic recovery which lead to softening.     

退火温度对21Cr-0.3Cu铁素体不锈钢组织性能的影响

通过光学显微镜、拉伸试验及背散射电子衍射,研究了退火温度对21Cr-0.3Cu超纯铁素体不锈钢显微组织、力学性能、成形性能和微观织构的影响。结果表明,试验钢经970 ℃退火时,晶粒细小且均匀,组织处于完全再结晶状态。退火温度低于970 ℃时,再结晶不完全;退火温度高于970 ℃时,再结晶晶粒异常长大,这两种情况均出现混晶组织。试验钢在970 ℃退火时,综合力学性能最佳,抗拉强度为473 MPa,屈服强度为315 MPa,伸长率35.7%。随退火温度的升高,试验钢的平均塑性应变比r_m值先增加后减少。当退火温度达到970 ℃时,r_m可以达到最大值1.82。γ纤维织构密度变化趋势与r_m值一致,退火温度为970 ℃时,γ纤维增强明显,此时其取向密度达到最大值f(g)=20.56,成形性能最佳。     

FeCoCrNiMn高熵合金大形变冷轧板再结晶退火过程中的组织演变

采用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)研究了FeCoCrNiMn高熵合金经压下率为95%的大形变冷轧和550~800 ℃退火1 h后的晶体结构(fcc)、硬度变化、组织演变和再结晶行为。结果表明,冷轧-退火过程中FeCoCrNiMn高熵合金的晶体结构始终保持面心立方结构,再结晶开始温度为600 ℃,结束温度为750 ℃,随着退火温度的升高,试样的硬度先下降后逐渐趋于平缓,组织由纤维状的形变晶粒逐渐全部变为随机取向的再结晶晶粒。     

EFFECTS OF MAGNETIC FIELD STRENGTH ON MICROSTRUC- TURE AND＇TEXTURE EVOLUTION IN COLD-ROLLED INTERSTI- TIAL-FREE STEEL BY MAGNETIC FIELD ANNEALING

Effects of magnetic field strength on the evolution of recrystallization microstructure and recrystallization texture in cold-rolled interstitial-flee steel were investigated after annealing at 660℃ in a magnetic field up to 12 T. Magnetic annealing was found to retard recrystallization and induce recrystallized grains elongated along the magnetic field direction. An interesting phenomenon is that the magnetic field shows the strongest effect at 1 T.     

EFFECTS OF MAGNETIC FIELD STRENGTH ON MICROSTRUCTURE AND TEXTURE EVOLUTION IN COLD-ROLLED INTERSTITIAL-FREE STEEL BY MAGNETIC FIELD ANNEALING

Effects of magnetic field strength on the evolution of recrystallization microstructure and recrystallization texture in cold-rolled interstitial-free steel were investigated after annealing at 660°C in a magnetic field up to 12 T. Magnetic annealing was found to retard recrystallization and induce recrystallized grains elongated along the magnetic field direction. An interesting phenomenon is that the magnetic field shows the strongest effect at 1 T.     

异构片层结构304不锈钢的制备及其力学性能

采用形变诱导马氏体退火逆转变工艺制备了异构片层结构(HLS)的304奥氏体不锈钢。通过扫描电镜和X射线衍射仪分析了304奥氏体不锈钢的显微组织和物相组成,并采用室温拉伸试验研究了其力学性能。结果表明,通过变形量为34%的热轧、75%的冷轧以及700 ℃退火12 min后,试验钢中的马氏体相逆转变为奥氏体相,部分残留奥氏体发生再结晶,获得了由微米再结晶晶粒与超细晶/纳米晶晶粒以及残留奥氏体晶粒组成的异构片层结构,微米再结晶晶粒和残留奥氏体被超细晶/纳米晶晶粒所包围。异构片层结构304奥氏体不锈钢的屈服强度为940.1 MPa,断裂总延伸率为43.1%,获得了良好的强度-塑性匹配。     

退火温度对CSP冷轧低碳高强钢带组织和性能的影响

以低碳高强钢冷轧钢带为研究对象,利用光学显微镜、场发射扫描电镜、全自动拉伸试验机等设备对试验钢进行组织观察和性能测试。结果表明:试验钢带采用520~580 ℃退火后,铁素体晶粒形态变化较小,呈变形纤维状,组织中分布的渗碳体数量较少,其屈服强度、抗拉强度变化较小,屈强比维持在0.9以上,伸长率为1%左右;采用610~700 ℃退火后,变形的铁素体周围出现了无畸变的再结晶晶粒,再结晶晶粒会随着退火温度的升高而长大成等轴状铁素体,渗碳体的球化过程是导致组织中颗粒状渗碳体数量增多的主要原因,其屈服强度、抗拉强度迅速下降,伸长率迅速增加,屈强比呈下降趋势,在670 ℃时达到最小值0.86;采用730~760 ℃退火后,铁素体晶粒充分长大,晶粒形态变化较小,组织中几乎没有游离的渗碳体存在,渗碳体仅在晶界上聚集分布呈片层状,其屈服强度、抗拉强度缓慢下降,伸长率缓慢增加,屈强比呈上升趋势,在760 ℃时达到0.91。综合考虑,试验钢带的最佳退火温度为670 ℃。