屈服强度1 400 MPa级低合金超高强钢的SH-CCT曲线及其粗晶热影响区组织

采用热模拟和显微金相、显微硬度检测等技术研究了1 400 MPa级低合金超高强钢的奥氏体化相变温度、冷却时间t_8/5对其焊接热影响区粗晶区组织和性能的影响。结果表明,试验钢奥氏体化开始温度A_c1为710℃,奥氏体化结束温度A_c3为820℃;随着t_8/5的增大,热影响区粗晶区的组织由全部为板条马氏体转变为粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织,再转变为全部粒状贝氏体组织,最终转变为贝氏体+珠光体+铁素体组织;随着t_8/5的增大,显微硬度从500 HV5逐渐降至250 HV5,而试验钢母材硬度值范围为502～523 HV5,因此在t_8/5较大时,即在较大的焊接热输入条件下,1 400 MPa级低合金超高强钢软化现象严重,焊接过程应严格控制焊接热输入。     

高强钢金属芯焊丝E120C-K4熔敷金属粗晶区显微组织对冲击韧性的影响

采用焊接热模拟通过改变冷却时间(t_8/5),研究了金属芯焊丝E120C-K4多道焊熔敷金属模拟粗晶区(CGHAZ)显微组织对冲击韧性的影响规律. 结果表明,当t_8/5为6 ~ 12 s时,CGHAZ显微组织由蜕化上贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,奥氏体晶粒内部形成复相分割结构,冲击韧性最好. 而当t_8/5为30 ~ 120 s时CGHAZ显微组织主要由粒状贝氏体和针状铁素体组成,冲击韧性下降. t_8/5为120 s时,冲击韧性最差,–40 ℃冲击吸收能量仅为24 J. t_8/5为6 ~ 12 s时韧性改善的关键是形成复相分割微观结构;晶粒细小;单位距离上大角度晶界数量多.     

1300?MPa级低合金高强钢SH-CCT曲线及冷裂敏感性分析

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪测定了1300 MPa级低合金高强钢的奥氏体化相变温度,结合光学显微镜与维氏硬度计等设备研究了800 ~ 500 ℃冷却时间(t_8/5)对1300 MPa级低合金高强钢粗晶热影响区组织和硬度变化的影响规律. 结果表明,当t_8/5为3 ~ 60 s时,1300 MPa级低合金高强钢粗晶热影响区组织均由板条马氏体组成,硬度值为438 ~ 454 HV5;随着冷却时间延长,粗晶区出现贝氏体类组织,当t_8/5为150 s时,粗晶区为板条马氏体/贝氏体混合组织,硬度平均值为413 HV5;当t_8/5为300 ~ 600 s时,粗晶区为板条贝氏体和粒状贝氏体混合组织,硬度值为341 ~ 381 HV5;当t_8/5＞600 s时,粗晶区组织主要为粒状贝氏体,硬度值为269 ~ 322 HV5. 冷裂敏感性评价结果表明,该试验钢碳当量C_E(IIW)和C_EN均大于0.5%,具有一定的冷裂倾向,需焊前预热,焊后热处理或保温缓冷等措施,避免焊接冷裂纹的形成.     

1100、1400 MPa级低合金高强钢SH-CCT曲线及冷裂敏感性

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪、光学显微镜(OM)与维氏硬度计等设备，对比研究了800～500℃冷却时间(t_8/5)对1 100、1 400 MPa级试验钢粗晶热影响区组织转变和性能变化的影响规律。结果表明：当LG1100QT钢t_8/5<30 s、LG1400QT钢t_8/5<60 s时，试验钢热影响区均为细小的板条马氏体组织；随着t_8/5(150→300→2 000 s)延长，热影响区组织由板条马氏体→板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体→粒状贝氏体+铁素体+珠光体构成演化，且晶粒尺寸逐渐增大，组织粗化。在相同冷速下，LG1100QT钢组织转变均比LG1400QT钢提前，即LG1100QT钢热影响区中先开始出现贝氏体、珠光体等组织转变，这与钢中合金元素的含量有关；LG1100QT钢、LG1400QT钢热影响区硬度随t_8/5的延长呈下降趋势，这是由于组织构成由板条马氏体向贝氏体类及铁素体/珠光体组织演化所致。当LG1100QT钢t_8/5时间超...     

超大热输入焊接用EH40钢的模拟熔合线组织与性能

通过实验室EH40船板钢的超大热输入焊接热模拟实验,研究焊接熔合线部位的组织与性能,分析钢中夹杂物对原奥氏体晶界及晶内组织的影响规律.结果表明:实验钢在采用800 kJ/cm(t_8/5=730 s)的焊接热输入,峰值温度为1400℃（保温30 s）的条件下,-20℃的冲击功能够达到150 J以上.其金相组织由块状的晶界铁素体（GBF）、晶内多边形铁素体（IPF）、晶内针状铁素体（IAF）组成,且IAF面积分数占50%以上,无板条贝氏体和粒状贝氏体组织.实验钢中夹杂物类型合理、密度大,有效地抑制了GBF的粗化.钢中存在的直径为5—8μm的大尺寸夹杂物,也具有IGF形核能力,甚至会形成IAF组织,表现出贫Mn区的形核机制.     

不同冷却速度下X100管线钢HAZ组织性能分析

利用热模拟技术模拟X100管线钢的焊接热过程,通过用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及显微硬度计对其显微组织观察及硬度测试,分析了其不同冷却速度下焊接热影响区(HAZ)的组织特征.结果表明,当冷却速度在0.05～5℃/s范围内时,HAZ显微组织主要以粒状贝氏体及块状铁素体为主,M/A岛主要以粒状或薄膜状存在;5℃/s时板条状贝氏体开始形成,M-A组元块状变大;冷速在15℃/s时,板条马氏体开始产生,板条贝氏体仍存在,边界处还有上贝氏体和下贝氏体存在;冷速在30～50℃/s时,显微组织主要以板条马氏体为主,M/A组元变大.     

含铜时效钢模拟焊接热影响区的组织与性能

对含铜时效钢焊接热影响区粗晶区进行了焊接CCT图的测定及一次和二次模拟焊接热循环试验.结果表明,依据焊接CCT图可以大致确定实际冷却时间t8/5最佳范围为7～35s.一次热循环试验表明,热连轧的含铜钢焊接热输入范围较窄,在较大热输入条件下,焊接热影响区粗晶区出现脆化,脆化的原因是t8/5较大时生成了大量的粒状贝氏体.t8/5大于7s后,粗晶区开始出现软化.软化的原因是ε-Cu粒子的回溶、贝氏体板条宽化和铁素体数量增加共同作用的结果.二次热循环峰值温度Tp处于两相区时,发生显著脆化,脆化的原因是焊接冷却过程中形成了尺寸较粗大的粒状贝氏体及在原奥氏体晶界处形成了珠光体组织.     

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。     

低焊接裂纹敏感性高强钢Q550CFD的组织性能研究

以低焊接裂纹敏感性高强钢Q550CFD为试验材料,测试了该低碳贝氏体钢变形奥氏体的连续冷却转变行为,制定了CCT曲线,并研究了以5℃/s冷却到不同终冷温度(550～680℃)后缓冷(0.1℃/s)至室温时的组织转变规律.在此基础上,通过工业化试验,分析了不同冷却工艺条件下钢板的组织性能.试验结果表明,不同的终冷温度可得到两种具有不同马氏体/奥氏体(MA)组元分布的组织,一种出现在贝氏体铁素体(BF)条间,并与之一同形成粒状贝氏体;一种则在晶界处单独存在,含有该类MA组织的钢冲击韧性较低.通过回火处理,存在于晶界处的MA组织得到分解,冲击韧性可以得到提高.     

含Cu低碳钢CCT曲线及马氏体相变原位观察

利用Linseie L78 RITA淬火/相变热膨胀仪,测定了一种含Cu低碳钢的相变点,绘制了连续冷却转变曲线,结合光学显微镜和显微硬度法分析了冷却速率对相变组织演变规律的影响,利用高温激光共聚焦显微镜对马氏体相变过程进行了原位观察。结果表明:冷却速率为0.5~8℃/s时,随冷却速率的增加,铁素体含量减少,粒状贝氏体(GB)逐渐演变为板条贝氏体(LB),硬度逐渐升高;冷却速率大于15℃/s时,组织全部为板条马氏体。原位观察表明马氏体优先在晶界或晶内位错塞积处形核,新生马氏体在先形核马氏体板条间以一定取向形核长大。     

冷却介质对ZG30CrMn2Si2NiMo组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对ZG30CrMn2Si2NiMo铸钢力学性能及组织的影响.试验结果表明,奥氏体化后空冷ZG30CrMn2Si2NiMo组织为板条贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织,奥氏体化后淬火ZG30CrMn2Si2NiMo组织为板条马氏体、贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织.ZG30CrMn2Si2NiMo获得板条马氏体、贝氏体型铁素体和残余奥氏体组织时,具有良好的力学性能.     

新型贝氏体装甲钢的组织和力学性能

研究了高强度新型贝氏体装甲钢板热轧、低温回火和热轧、正火、低温回火及不同温度回火的组织和性能,测试了不同低温的冲击韧度和焊接接头的力学性能.结果表明,轧态、低温回火和正火低温回火钢板的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体组织,淬火低温回火钢板的组织为马氏体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组织.不同状态的装甲钢板具有高的回火抗力、良好的强韧性及低温冲击韧度和焊接性能,及可作为车辆防护装甲.     

快速回火工艺条件下超高强低碳贝氏体钢的组织与性能

采用盐浴热处理试验,结合扫描电镜、透射电镜及室温拉伸试验,研究了快速加热+短时保温快速回火条件下超高强低碳贝氏体钢的组织和性能变化规律。结果表明,快速回火工艺下,超高强低碳贝氏体钢发生碳过饱和贝氏体和马氏体中的碳化物析出、铁素体和马氏体的重构以及微合金析出物的析出等现象,进而影响材料的强塑性;在700℃以下快速回火时,与以板条状贝氏体(LB)组织为主的复相贝氏体钢相比,以粒状贝氏体(GB)组织为主的钢具有更好的回火稳定性;在750～800℃两相区快速回火时,铁素体和马氏体相大量重构,最终形成粗大铁素体和马氏体,抗拉强度大幅提升,屈强强度大幅降低,且以LB组织为主的复相贝氏体钢中重构铁素体晶粒更为粗大,导致其屈服强度更低。     

冷却介质对高强度贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响。结果表明，轧制、低温回火及热轧后奥氏体化空冷低温回火耐磨板的组织为板条贝氏体铁素体和残留奥氏体，油冷、水冷热处理耐磨板的组织为板条马氏体和残留奥氏体。经轧制、低温回火及奥氏体化空冷低温回火，新型贝氏体耐磨钢板具有良好的强韧性配合。热轧后用控制奥氏体化介质冷却可以获得不同力学性能的耐磨钢板．     

Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded 1.5 GPa Martensitic High-Strength Steel Plates

In this study, 2.4 mm thick high-strength martensitic steel plates with a tensile strength of 1500 MPa were friction stir welded at various welding speeds of 40, 60, 80, 100, 120 mm/min and a constant rotation speed of 300 rpm. Sound joints could be obtained when the welding speed was 40, 60 and 80 mm/min, while a kissing bond was found in the joint welded at 100 and 120 mm/min. It was revealed that the peak temperature exceeded A_C3 (the end temperature at which all ferrite transformed to austenite when the steel was heated) for all the welding conditions and martensitic structures were finally formed in the stir zone of the joints. A significant decrease in hardness was located in the heat-affected zone, which had a transitional microstructure from tempered martensite near base metal to a mixed structure containing hard martensite, soft ferrite and bainite near stir zone. For the sound joints, the specimen was fractured in the heat-affected zone during tensile tests and the highest tensile strength could reach about 1058 MPa.     

4330M钢连续冷却过程中的组织转变特征

采用Gleeble-3500热模拟试验机对4330M钢进行连续冷却转变试验,研究了冷却速率在0.8~10 ℃/s范围内连续冷却过程中组织结构转变特征。采用热膨胀、硬度测试及彩色金相等试验测定4330M钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,4330M钢在冷却过程中存在铁素体、贝氏体和马氏体相变区,没有珠光体相变区。随着冷却速率的增加,过冷奥氏体依次分解为铁素体+粒状贝氏体、粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体和完全马氏体,马氏体的临界冷却速率约为3 ℃/s。下贝氏体中铁素体和渗碳体的取向关系为(110)_α//(102)_Fe3C和[111]_α//[201]_Fe3C。结合维氏硬度试验与彩色金相定量分析,建立了4330M钢硬度-体积分数模型HBW=-0.07-4.69f_F+4.02f_GB+4.63f_LB+4.82f_M。     

冷却工艺对贝氏体钢拉杆组织和性能的影响

研究了热处理冷却工艺对贝氏体钢拉杆组织及力学性能的影响。试验结果表明,ø70 mm贝氏体钢拉杆材料经920 ℃空冷+300 ℃回火、920 ℃水冷30 s后出水空冷+300 ℃回火后,杆体的组织为贝氏体铁素体和残留奥氏体;经920 ℃水冷+200 ℃回火后,杆体的组织为回火板条马氏体和残留奥氏体。920 ℃水冷+200 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1513 MPa、KV₂为73.2 J、硬度为46.5 HRC;920 ℃水冷30 s后空冷+300 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1254 MPa、KV₂为76.0 J、硬度为42.0 HRC;920 ℃空冷+300 ℃回火时棒料1/2半径处的R_m为1226 MPa、KV₂为75.5 J、硬度为41.9 HRC。ø70 mm贝氏体钢拉杆热处理先水冷后空冷可以提高其冲击性能。