热处理工艺对含Nb中碳钢组织与力学性能的影响

研究不同的热处理工艺对含Nb中碳钢组织和力学性能的影响。结果表明,铸态组织为针状铁素体+块状珠光体,热处理后组织为回火马氏体组织,经力学性能测试,其屈服强度可达490 MPa,抗拉强度可达840 MPa,断后伸长率达到23.0%,低温(-20℃)冲击功为19.7 J。     

冷却速度对微合金化中碳非调质钢组织和性能的影响

通过热处理试验模拟了曲轴用微合金化中碳非调质钢经过小变形量条件的闭式模锻后获得的粗大组织,并进行相应的力学性能测试,研究了冷却速度和微合金元素Ti、Nb对中碳非调质V钢组织和力学性能的影响。结果表明,V-Ti-Nb钢炉冷后的综合力学性能最佳,抗拉强度达到960.6 MPa、屈服强度达到672.1 MPa、断后伸长率达到17.5%、冲击吸收能量达到22.9 J。冷却速度的增加使得V钢的抗拉强度和屈服强度均提高了近120 MPa,由于贝氏体这类硬相的存在,导致塑性下降,但是由于原始奥氏体晶粒尺寸的细化,使得冲击性能没有发生明显变化。Ti和Nb的加入,V-Ti-Nb钢由于珠光体片层间距的细化及(V, Ti, Nb)(C, N)的析出强化,屈服强度提升了76.5 MPa;珠光体片层间距和原始奥氏体晶粒尺寸的细化是V-Ti-Nb钢冲击性能改善的主要原因。     

Ti微合金钢中纳米尺寸碳化物的析出强化

在不同温度下对Ti微合金钢进行等温卷取,利用扫描电镜、透射电镜和能谱仪分析等方法对钢的组织结构和析出物的形貌分布进行观察分析。结果表明,随着卷取温度的降低,Ti微合金钢的屈服强度和抗拉强度升高,而断后伸长率随之降低;细晶强化和析出强化对钢的屈服强度的贡献最大,在600 ℃卷取等温1 h时,析出强化对总的屈服强度的增量超过200 MPa;铁素体基体存在大量纳米尺寸的TiC析出颗粒,这种纳米碳化物是析出强化的主要原因。     

微量元素对建筑用耐火钢的组织与性能的影响

设计了不同成分的Mo+B+Ti系列耐火钢和Mo系列耐火钢。分析了不同微合金化元素V、Nb等的添加对实验用钢常温、600℃力学性能和显微组织的影响。结果表明:在Nb和V含量相同的条件下,Mo+B+Ti系列耐火钢的抗拉强度都要高于Mo系列耐火钢。所设计的耐火钢断后伸长率都满足耐火钢塑性的要求。Mo+B+Ti系列耐火钢的高温强度要高于Mo系列耐火钢,且复合添加Nb和V的耐火钢具有较高的屈服强度和抗拉强度,V的最佳添加量为0.099%;Mo+B+Ti系列实验钢的力学性能满足耐火钢要求,而Mo系列实验钢只有一个钢不满足耐火钢要求。复合添加Nb和V的耐火钢具有较高的室温和高温力学性能,这主要与钢中形成了纳米级(Nb,V)(C,N)相有关。     

卷取温度对热轧高扩孔540HE钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机研究了卷取温度对工业生产的高扩孔540HE钢微观组织、力学性能及扩孔率的影响。结果表明:卷取温度变化可显著改变试验钢的铁素体晶粒尺寸、(Ti,Nb) C析出相形态和贝氏体含量,从而影响其力学性能及扩孔率。随着热轧卷取温度的降低,试验钢的屈服强度及抗拉强度升高,断后伸长率降低,扩孔率略有增加。低温卷取时铁素体晶粒尺寸较小,贝氏体含量增加,贝氏体细小且分布均匀;(Ti,Nb) C析出相细小弥散分布,可显著强化铁素体基体从而减小其与贝氏体硬度差异,有利于扩孔率的提升。     

460 MPa级建筑结构用抗震耐蚀钢板的开发

为适应钢结构建筑用钢的发展需求,采用低C及“Ni-Cr-Cu-Al-Nb”微合金化成分设计及合理的控制轧制工艺,成功开发出高强度、低屈强比、耐候、易焊接Q460GJNH钢板。其组织由准多边形铁素体、贝氏体和珠光体组成,屈服强度487～493 MPa,抗拉强度649～659 MPa,屈强比为0.74～0.76,断后伸长率为22.2～23.5%,-40 ℃冲击功为179～212 J,且焊接性能优良。耐蚀性能研究表明,同等条件下Q460GJNH钢板的腐蚀速率仅为Q345B钢板的29.7%。     

800 MPa级热基镀锌复相钢的开发

设计了一种Nb、Ti微合金化低碳复相钢,采用SEM、TEM及力学性能测试等方法研究了退火镀锌过程中热轧复相钢显微组织、析出相和力学性能的演变规律,进行了800 MPa级热基镀锌复相钢工业试制。结果表明,热轧复相钢的显微组织主要由铁素体、马氏体和马/奥岛构成。退火镀锌过程中,马氏体和马/奥岛分解形成高温回火马氏体,铁素体内可动位错密度降低,同时析出纳米级Nb、Ti和Mo的复合碳化物,导致抗拉强度降低、屈服强度和扩孔率显著提高。热基镀锌复相钢的显微组织主要由铁素体和高温回火马氏体构成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和烘烤硬化值分别为769 MPa、852 MPa、14.5%和43 MPa,扩孔率达到53%,具有良好的力学性能和局部成形性能。     

淬火与回火处理对20MnSi(V)锚杆组织与性能的影响

对热轧基岩地层20MnSi锚杆进行了钒合金化和淬火与回火热处理,对比分析了钒和热处理对锚杆奥氏体晶粒大小、力学性能、显微组织和断口形貌的影响。结果表明,随着回火温度升高,20MnSi锚杆的抗拉强度和屈服强度都有所降低,断后伸长率与0℃冲击功随着回火温度的升高有上升的趋势;同样的热处理工艺下,添加V后的20MnSiV锚杆的断后伸长率与冲击功并没有升高,且均比不添加V的20MnSi锚杆的低。     

冷却速度对36Mn2V制N80-1钢级油管性能的影响

对36Mn2V制N80钢级油管进行轧后正火处理,主要研究了钢管热处理后的屈服强度、抗拉强度、冲击功、硬度等力学性能,并采用金相显微镜分析其显微组织.结果表明,以4.5℃/s风冷时,36Mn2V钢管的屈服强度、抗拉强度提高显著,冲击功无明显变化,伸长率略有下降.金相组织为铁素体和珠光体,晶粒度为9级.     

合金元素含量对汽车大梁用610L钢组织与性能的影响

采用“调Si、降Nb、加Ti”的合金设计理念,结合优化的控轧控冷工艺,开发出一种新型汽车大梁用610 MPa级Ti-Nb-Si系低碳微合金钢。结果表明,当Si、Nb和Ti的质量分数分别为0.04%、0.03%和0.06%时,试验钢在热轧后水冷(15～20℃/s)至卷取温度时的显微组织为铁素体+珠光体,且在铁素体基体内分布着高密度的纳米析出相,综合力学性能较好,屈服强度为539 MPa,抗拉强度为633 MPa,伸长率为20.5%,扩孔率为66.4%,各项力学性能和扩孔性能均满足汽车大梁用610L钢的性能要求。     

热处理对高强建筑钢组织和性能的影响

对试验钢进行了不同的两相区直接淬火+回火处理。对试样显微组织进行了观察,并对力学性能进行了检测,研究了淬火温度和回火温度对试验钢组织和性能的影响。结果表明,钢板回火显微组织以多边形铁素体+岛状回火马氏体为主。随着直接淬火温度的升高,回火马氏体含量增加,铁素体含量减少,组织中少量珠光体逐渐转变为贝氏体;屈服强度和抗拉强度均升高,屈强比先保持恒定后有所升高,伸长率逐渐下降,冲击功则是先大幅降低后几乎不变。当回火温度低于400℃时,马氏体形态没有明显改变;当回火温度超过500℃时,马氏体岛开始分解,碳化物析出量增加。随着回火温度升高,抗拉强度几乎呈线性降低,屈服强度则先升高后降低,屈强比升高,伸长率和冲击功先下降后提高。     

低碳高强舰船用钢固溶时效后的组织与性能

采用扫描电镜、EDS分析、拉伸和低温冲击试验等研究了低碳舰船高强钢在固溶和不同温度时效处理后的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢在900 ℃保温30 min固溶处理后的显微组织为多边形铁素体和贝氏体/马氏体,屈服强度和抗拉强度较低,分别为505 MPa和625 MPa。随着时效温度的升高,试验钢的强度出现了先升高后降低的变化趋势,在时效温度为500 ℃时的抗拉强度和屈服强度最高,分别为783 MPa和747 MPa,断后伸长率为11.5%,-20 ℃的冲击吸收能量为96 J。     

冷却工艺对Ti微合金热轧带钢组织和性能的影响

对两种厚度(1.5、8.0 mm)的Ti微合金热轧带钢进行了不同冷却工艺的现场试验,研究了稀疏冷却、优化稀疏冷却,前段冷却以及前段密集冷却工艺下热轧带钢组织和力学性能。结果表明,1.5 mm带钢卷取温度520和500℃时,优化稀疏冷却工艺比稀疏冷却工艺屈服强度稍有提高;在卷取温度480℃时,屈服强度和抗拉强度分别提高24和30 MPa。与前段冷却工艺的8.0 mm热轧带钢相比,采用前段密集冷却工艺的屈服强度和抗拉强度分别提高51和46MPa,断后伸长率和低温冲击前段功稍有降低,但在-60℃时冲击功仍能达到160 J,保持较高的冲击性能。     

连续退火温度对550MPa级热镀锌低合金钢性能的影响

研究了连续退火温度对550 MPa级热镀锌低合金钢组织性能的影响。结果表明,550 MPa级热镀锌低合金钢经连续退火后基体为铁素体加少量渗碳体,同时在铁素体中含有大量Nb、Ti碳氮化物析出相。在不同退火温度下,铁素体晶粒尺寸相差不大,但Nb、Ti碳氮化物析出相数量随退火温度升高而降低;同时随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度降低,伸长率增大。     

Ti微合金化超高强度工程机械用钢研制

在实验室研制了不同Ti、Nb含量的热轧钢板,并对钢板进行了轧后冷却试验,研究了Ti、Nb微合化和热轧工艺对钢板组织和力学性能的影响。在实验室研究基础上,采用微合金化工艺路线,通过控轧控冷工艺,终轧后层流冷却工艺(卷取温度采用590℃),成功试制了700 MPa级工程机械用钢。结果显示,试验钢的屈服强度大于700 MPa,抗拉强度大于785MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能。试验钢的组织为铁素体+少量珠光体+微量马氏体,同时,在铁素体的基体上存在大量纳米级的弥散析出或相间析出的(Nb,Ti)(C,N)析出相,有效提高了试验钢的强度。     

薄板坯连铸连轧工艺生产的Nb、Ti复合微合金化热轧带钢的强化机制

对具有高、低屈服强度的薄板坯连铸连轧工艺生产的Nb、Ti复合微合金化钢的热轧板进行了组织分析,研究了强化机制.组织分析表明,板卷均为铁素体组织.但具有高屈服强度的板卷铁素体呈现出非多边形特征,位错密度较高,晶粒明显小于低屈服强度的板卷.两类板卷中的复合型星形析出物较多,平均尺寸140-150 nm,消耗了钢中50%的Nb.强化机制研究表明,铁素体晶粒细化强化是主要强化机制,占总屈服强度的(43-46)%;两类板卷的析出强化效果微弱,只占总屈服强度的(4-6)%.位错强化与晶粒细化强化是板卷具有高屈服强度的原因.     

建筑用抗震钢板的控轧控冷工艺与性能研究

研究了开冷温度、终冷温度和轧制工艺对低碳高锰建筑钢板常温拉伸性能、-40℃冲击功、屈强比和显微组织的影响,分析了工艺参数与性能之间的关系和作用机理。结果表明,随着开冷温度的降低,屈强强度、抗拉强度和-40℃冲击功逐渐降低,而断后伸长率逐渐增加,适当降低开冷温度有助于降低材料的屈强比;随着终冷温度的降低,屈服强度和抗拉强度逐渐升高,而断后伸长率和-40℃冲击功逐渐减小,屈强比上升。试验钢具有较高强塑性的同时具有较低的屈强比,主要与组织中相对软的贝氏体铁素体和较硬的M-A岛复相组织以及晶粒尺寸有关。     

控冷工艺对建筑用管线钢显微组织及力学性能的影响

通过改变控冷工艺条件,对低碳贝氏体X100钢的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:随着卷曲温度的降低和冷却速度的增加,粒状贝氏体组织转变为多边形铁素体或板条状贝氏体组织,使得钢板的屈服强度和抗拉强度逐渐增大,伸长率和冲击功不断减小。     

超快冷工艺对高强建筑钢组织和力学性能的影响

使用真空感应炉冶炼了试验钢,采用不同的控制轧制+超快冷工艺将试验钢轧成12 mm厚的钢板,对钢板金相组织进行了观察,对拉伸和冲击性能进行了检测。结果表明,试验钢组织均为贝氏体+铁素体+少量M-A岛;随着开冷温度升高,铁素体含量减少,抗拉强度和屈服强度明显提高,屈强比略有增加,伸长率降低,冲击功显著提高;随着终冷温度升高,组织中板条贝氏体转变为粒状贝氏体,M-A岛尺寸和含量增加,抗拉强度和屈服强度降低,屈强比显著降低,冲击功先提高后略有降低;随着冷却速率提高,铁素体含量减少,贝氏体板条细化,抗拉强度逐渐升高,屈服强度先升高后降低,屈强比小幅波动,伸长率先下降后保持不变,冲击功略有提高。     

低成本800 MPa级镀锌超高强度双相钢的微观组织与性能

利用光学显微镜、透射电镜(TEM)对800 MPa级双相钢热轧、冷轧及热镀锌后的显微组织进行了观察,分析比较了热镀锌后整卷通板宽不同位置的力学性能。结果表明:试验钢经795 ℃保温150 s后热涂镀,微观组织以铁素体+马氏体为主,铁素体晶粒尺寸在2.3～6.0 μm之间,马氏体体积分数为21％左右。热镀锌后抗拉强度为825 MPa,屈服强度为505 MPa,断后伸长率为19%,沿板宽方向力学性能稳定性较好,抗拉强度波动在20 MPa以内,屈服强度波动在4 MPa以内,断后伸长率波动1%。对热镀锌后整卷钢头中尾部进行了折弯性能评价,以3倍厚度弯心直径进行横向180°折弯试验,结果都没有开裂,能够满足用户对高折弯性能的要求。