回火温度对V150钻杆钢的强韧性匹配的影响

对V150钻杆钢进行了系统的回火温度优化试验,大幅度提高了钻杆钢的冲击韧性。并通过第二相析出物的形态及数量统计,对钻杆钢的强韧性匹配规律进行了微观机理解释。结果表明,在回火温度的拐点温度以下,钻杆钢在保持V150钢级基础上,冲击韧性随回火温度升高提高了近50%。随着回火温度的升高,第二相粒子的体积分数先升后降,为钻杆钢保持高强度级别提供了优化空间,而第二相粒子由棒状趋于球化和材料基体的逐渐软化,是韧性提高的主要原因。     

回火温度对N63钢组织及力学性能的影响

采用扫描电镜和透射电镜等手段研究了回火温度对N63钢组织及性能的影响。结果表明，N63钢具有良好的抗回火稳定性，260～600℃回火几乎未生成逆转变奥氏体，该温度区间内低温回火的析出相主要为ε-碳化物，当回火温度升高至480℃附近时基体析出M₂C碳化物，抗拉强度和屈服强度分别达到峰值，为1483 MPa和1138 MPa,然后随回火温度的升高迅速下降，600℃回火时抗拉强度仅为1009 MPa,此时N63钢马氏体基体板条分解严重，析出相为渗碳体和M₂₃C₆;冲击吸收能量随回火温度先下降后升高再下降，420℃回火冲击吸收能量最低，为79 J。综合不同回火温度下的微观组织和力学性能，N63钢在480℃回火具有优异的强韧性匹配。     

回火温度对高性能耐火钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、透射电镜、力学性能测试等方法,研究了回火温度对某高性能耐火钢组织和性能的影响。研究表明,回火后试验钢均表现出良好的高温性能和强韧性匹配,650 ℃回火时试验钢的耐火性能和低温冲击性能达到最优。回火前后试验钢的组织以多边形F+板条/粒状B为主,含有少量M/A岛,且有较多近似球形或椭圆形碳化物或复合碳氮化物析出。随着回火温度的升高,组织稍有粗化,部分板条B合并变成胞状结构,M/A岛数量及形态变化不大,但有效尺寸略有减小,600 ℃回火后析出相增加,650 ℃和680 ℃回火后有大量尺寸在50 nm以下的第二相质点析出,进一步确保了试验钢的耐火性能和低温冲击性能。     

AMS 6308钢中Cu的析出强化

研究了AMS 6308钢在不同温度回火过程中Cu的强化机制及其对力学性能的影响。结果表明,150~350℃回火,AMS6308钢的组织为回火马氏体,强度和硬度略有增加,韧性下降。400~450℃回火,强度和硬度逐渐增加,这是由大量细小(10 nm)的ε-Cu相在基体内和位错线上析出造成。450℃回火,ε-Cu相析出数量显著增加,导致强度和硬度达到峰值,韧性最差。450℃以上回火,随温度提高,ε-Cu相长大粗化,析出数量减少,其形态由球状转变为棒状或短杆状,沉淀强化作用减弱,M6C碳化物长大,基体发生回复再结晶,强度和硬度显著下降,韧性逐渐提高。     

热处理对45CrNiMoV钢析出相和力学性能影响

通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察及硬度、拉伸性能测试,利用正交实验方差分析,研究了不同回火温度对45CrNiMoV高强钢析出相形貌和力学性能的影响。结果表明,实验钢回火温度对强度和冲击功均有显著影响,550℃回火后强/硬度达到最高值,600℃以上回火强/硬度急剧下降;实验钢回火温度从570℃提高到640℃,析出的碳化物形貌由条杆状向球形演变,570℃回火后,析出的细小的球状碳化物对马氏体板条边界存在钉扎作用。640℃回火后,析出的碳化物已经无法钉扎住板条边界;实验钢最佳热处理工艺为880℃油淬保温45 min+590℃回火240 min。     

回火时间对高温轴承钢组织和性能的影响

研究了500 ℃高温回火处理时不同回火时间对高温轴承钢组织和性能的影响规律。结果表明,随回火时间的延长,高温轴承钢的强度和硬度逐渐增加,而钢的塑性和冲击性能逐渐降低。回火时间的延长促进了试验钢中第二相的析出和长大,由于第二相的析出强化,使得钢的强度和硬度提高。冲击断口韧窝中析出相的数量随回火时间的延长逐渐增加,且尺寸有所增大,冲击断口中典型韧窝形貌逐渐减少,断裂机制逐步由韧性撕裂向准解理断裂转变。试验钢在500 ℃100 h长时间回火后有少量μ相析出,μ相的析出使钢的塑性降低。     

回火温度对1100 MPa高强海工钢组织及析出的影响

采用OM、EBSD和TEM等分析方法对超高强含Cu海工钢经850℃淬火+不同温度回火处理后组织和力学性能进行了研究。结果表明，试验钢在425℃回火时出现硬度峰值435 HV5,这是基体中细小弥散分布的Cu(5 nm)粒子和少量的碳化物粒子的协同强化作用。在525℃过回火状态下，试验钢基体中Cu粒子发生粗化(6.5 nm),试验钢的强度下降，并且此时试验钢中脆化相M₃C渗碳体完全溶解转化为了更稳定的M₂C析出相、大角度晶界密度的增加和薄膜状逆转变奥氏体的含量增加等因素，使得-40℃时的冲击吸收能量KV₂从475℃回火的6 J提升至525℃回火的180 J,低温韧性得到了显著改善。随着回火温度的再次升高，马氏体基体软化更为明显，且Cu粒子和M₂C碳化物进一步粗化，试验钢的强度明显降低。试验钢在525℃回火能获得良好的强韧性匹配，抗拉强度和屈服强度分别为1188 MPa和1119 MPa,-40℃时的冲击吸收能量KV₂为180 J。     

回火温度对26CrMo钻杆钢显微组织和力学性能的影响

采用力学性能测试、组织观察等方法研究回火温度对26CrMo钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,26CrMo钢经540~690℃回火,随回火温度升高,显微组织中a相基体逐渐发生回复与再结晶,组织中马氏体形态逐渐消失,碳化物先在马氏体板条边界呈片状或棒状析出,逐渐演变为颗粒状弥散分布,690℃时碳化物在晶界聚集长大、球化。随回火温度升高,26CrMo钢强度逐渐降低,塑性、韧性逐渐增大;不同回火条件下,抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击功满足API 5DP标准中各级别钻杆要求。随回火温度升高,26CrMo钢总冲击功、起裂功和裂纹扩展功均逐渐增大,裂纹扩展功是起裂功的3倍以上,且两者比值变化不明显,表现出良好的抗裂纹扩展能力。不同回火温度下冲击性能的变化与其强度、塑性变化密切相关,冲击韧性好坏主要由塑性大小决定。     

回火温度对7Ni钢组织和性能的影响

利用OM、SEM、TEM和XRD试验方法,分析在两相区淬火+回火(QLT)工艺中,不同回火温度下7Ni钢组织形貌和逆转变奥氏体含量的变化,研究回火温度对7Ni钢低温强度和低温韧性的影响。结果表明:随着回火温度升高,7Ni钢抗拉强度逐渐提高,而低温韧性呈现先升高后降低的趋势。回火温度从560 ℃提高到620 ℃过程中,7Ni钢马氏体组织由粗大转变为均匀弥散细小,抗拉强度逐渐提高。当回火温度较低时,钢中马氏体回复不充分,析出的逆转变奥氏体量较少,低温韧性偏低。随着回火温度升高,7Ni钢逆转变奥氏体含量不断升高,但稳定性下降,大量不稳定的逆转变奥氏体在低温下发生转变,不利于钢低温韧性的改善。7Ni钢低温韧性随着回火温度升高呈现先升高后降低的趋势,并在580 ℃时获得最好的低温韧性。     

回火温度对CLAM钢组织及性能的影响

以真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔精炼(ESR)生产的CLAM钢为研究对象,在1000℃淬火后,分别在690、725、760、795℃下回火,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等研究了回火温度对CLAM钢组织及力学性能的影响。结果表明:在不同温度回火后,试验钢显微组织均为回火马氏体;随着回火温度的升高,试验钢中析出相数量逐渐增多;725℃回火后,试验钢析出相的尺寸细小,但出现偏聚现象,回火温度为760℃时,析出相分布较为均匀;随着回火温度的升高,试验钢强度逐渐降低,冲击韧性逐渐提高;760℃回火时试验钢具有较优的综合力学性能。725℃回火对试验钢的位错密度和强度影响最大,相比690℃回火,试验钢的位错密度、抗拉强度及屈服强度分别下降了2.575×10^14 m^-2、109.6 MPa和118.1 MPa。     

回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb钢组织性能的影响

采用扫描电镜、能谱分析和力学试验等研究了回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb超高强度钢组织和性能的影响。结果表明,回火温度变化可实现对力学性能的大幅度调控。200~350 ℃回火,微观组织为回火马氏体与细小弥散的ε-碳化物,此阶段强韧性变化幅度较小,抗拉强度等级1700 MPa、屈服强度等级1300 MPa;350~500 ℃回火由于渗碳体的不均匀析出,强度和韧性同时下降,其中500 ℃左右回火脆性最为严重,冲击吸收能量下降至最低点;500~700 ℃回火生成较稳定的球状渗碳体,强度大幅下降,韧性大幅上升。回火温度对强韧性的影响机理为ε-碳化物、渗碳体等析出相演变过程的影响;一定含量的Si元素可以提高渗碳体形成温度和回火脆性温度。     

AerMet100钢力学性能的回火温度敏感性研究

研究了超高强度钢AerMet100在427~510℃范围内回火的力学性能,重点关注了在宇航材料规范AMS6532推荐的482℃附近回火时这一材料力学性能的变化,并从理论上进行了解释。结果表明,AerMet100钢的力学性能对回火温度的敏感性较大,当回火温度由476℃提高到488℃,其抗拉强度从2037 MPa下降到1915 MPa,断裂韧度从115.08 MPa.m1/2升高到145.60 MPa.m1/2。482℃附近温度回火力学性能变化显著的主要原因是基体和M2C中的Cr、Mo比值比其它高Co-Ni超高强度钢高,从而加速了过时效过程,使析出强化相的长大速率加快。     

热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM等方法研究了不同回火温度对300M超高强度钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,300M钢经870℃淬火后,在290～320℃范围内回火,显微组织为板条马氏体、下贝氏体和残留奥氏体组成。随着回火温度的升高,板条马氏体宽度由260 nm增加到437 nm,位错密度减小,下贝氏体含量增多;合金的抗拉强度有所下降,韧性呈上升趋势,而屈服强度、伸长率和断面收缩率变化较小。当回火温度为300℃时,强度、塑性和韧性达到一个最佳匹配,合金具有最优的综合力学性能。     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

淬火工艺对含Ni中锰钢组织和性能的影响

通过扫描电镜观察、拉伸及低温冲击试验,研究了不同淬火工艺对含1%(质量分数)Ni的中锰钢组织和性能的影响。结果表明,随着淬火温度升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度先增大后减小,随后再逐渐增大,低温冲击吸收能量具有相同变化趋势;中锰钢的最优调质工艺为900 ℃淬火后于600 ℃回火,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别能达到560 MPa、640 MPa及21.8%,-50 ℃ 冲击吸收能量达到270 J,获得了良好的综合力学性能。调质态试验钢在不同淬火温度下均获得了铁素体和回火马氏体组织,随着淬火温度升高,马氏体比例增加,晶粒尺寸逐渐减小。     

热处理对极寒服役条件下弯管用X70钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工焊条电弧焊焊接X70管线钢,模拟弯管热煨工艺,对焊接接头进行调质处理,采用950 ℃淬火,分别采用500、550和600 ℃回火,研究回火温度对X70管线钢焊接接头组织形貌和力学性能的影响。结果表明,经过调质处理后,焊缝中心和热影响区组织为回火索氏体,-45 ℃低温冲击吸收能量明显下降。随着回火温度的升高,焊缝组织中碳化物析出增加,分布逐渐均匀,针状铁素体增加,冲击吸收能量增加。在550 ℃回火时,热影响区-45 ℃低温冲击吸收能量最高,在600 ℃回火时,热影响区组织粗大,析出碳化物粗大,低温冲击吸收能量降低。调质处理后,焊缝中心硬度最高,拉伸时从母材处断裂,强度满足要求。由此可知,焊接接头在550 ℃回火时可以获得最佳强韧匹配性能。     

回火时间对1800 MPa级热成形钢组织和性能的影响

采用扫描电镜、电子背散射衍射技术、室温拉伸试验等研究了1800 MPa级热成形钢经930 ℃保温4 min保压淬火后在200 ℃回火不同时间(10~30 min)对其组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火时间的延长,试验钢的抗拉强度变化较小,其屈服强度和断后伸长率均呈先增后减的趋势。经20 min回火后,马氏体亚晶粒尺寸最小;回火10 min后,组织中的小角度晶界最多。200 ℃回火10 min后由于试验钢的残余应力释放、马氏体亚晶粒尺寸减小和小角度晶界增多,综合影响下热成形钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度为1844 MPa,断后伸长率从淬火态的8.27%提升到11.78%,强塑积达21 GPa·%以上,说明短时回火有利于该超高强度钢的综合性能提高及其热成形件的可靠应用。     

回火工艺对1Cr12Ni3MoVN钢组织和性能的影响

通过显微组织分析、室温拉伸试验、冲击试验、硬度试验,研究不同回火制度下1Cr12Ni3MoVN钢的显微组织与力学性能。结果表明,随着回火温度的增加,1Cr12Ni3MoVN钢析出相数量不断增加,对材料的强度、冲击性能具有增强效果;碳化物聚集长大,基体组织逐渐由马氏体向回火索氏体转变,杂质元素在晶界处偏聚而降低了材料的断裂抗性,冲击韧性降低,回火温度应取较低温度;随565 ℃回火时间的延长,1Cr12Ni3MoVN钢抗拉强度、屈服强度、硬度下降,塑性变化不大,冲击吸收能量略有增加,回火保温时间不宜过长;随回火冷却速度的降低,1Cr12Ni3MoVN钢强度先升后降,塑性变化不大,冲击吸收能量显著下降,硬度变化不大,建议以空冷方式进行回火冷却。最佳的回火热处理工艺为565 ℃保温2 h,空冷。     

26CrMo4钢的热处理工艺

通过Gleeble-1500热模拟试验机测量了26CrMo4钢的相变温度,然后对其进行910 ℃水淬和400~740 ℃回火处理,并用光学显微镜、拉伸试验、硬度试验和冲击试验研究了热轧态和淬火、回火后的显微组织和力学性能。结果表明:26CrMo4钢具有优良的淬透性,910 ℃水淬可得到原奥氏体晶粒细小均匀的马氏体组织。26CrMo4钢的强度和硬度随着回火温度的提高而降低,回火温度在400~600 ℃、600~640 ℃和640~730 ℃之间时,抗拉强度随回火温度升高而下降的速率分别为1.685、1.500和2.822 MPa/℃。26CrMo4钢的冲击性能随着回火温度的升高而提高,700 ℃回火时0 ℃冲击吸收能量达到227 J,但继续提高回火温度至730 ℃时0 ℃冲击吸收能量基本保持不变。26CrMo4钢640 ℃和700 ℃回火后均具有较好的低温冲击性能,-70 ℃冲击吸收能量仍分别可达81 J和110 J。