水韧温度对衬板用轻质奥氏体钢组织和性能的影响

开发出衬板用新型轻质Fe-Mn(23.8%)-Al(7.1%)-C(1.02%)钢,测试不同水韧温度处理后实验钢的力学性能。利用X射线衍射分析、显微组织及断口形貌观察、析出物能谱分析,研究不同的水韧温度对新型钢种的组织、力学性能、断裂机理的影响。结果表明:实验用钢的密度6.84 g/cm3,与普通高锰钢相比,密度下降约12.3%;在1050℃保温1 h水韧处理后综合性能最佳,其冲击韧性值(V型缺口)ak达到231.3 J/cm2,硬度为205 HB,抗拉强度为809.6 MPa,屈服强度410.9 MPa,断后伸长率为59.6%。断口形貌呈等轴韧窝状,断裂机理为典型微孔聚集型断裂。     

固溶处理温度对Fe-Mn-Al-C铁素体基轻质钢耐蚀性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了热轧态、850、950和1 050 ℃固溶处理Fe-Mn-Al-C铁素体基轻质钢的微观组织。通过测试固溶处理试样的极化曲线和阻抗曲线,以及观察试样在3.5%NaCl溶液中腐蚀后的表面状态,分析其耐蚀性。结果表明,试样经850 ℃固溶处理后的组织为铁素体+κ碳化物;950 ℃固溶处理后组织为铁素体+奥氏体+少量κ碳化物;1050 ℃固溶处理后组织为铁素体+奥氏体。随固溶处理温度的升高,试样中κ碳化物逐渐粗化直至全部溶解,950 ℃时发生奥氏体转变且晶粒有所增大,但1050 ℃时奥氏体的含量却略有降低。950 ℃固溶处理试样在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性最佳,其自腐蚀电流密度为3.102×10^-6 A/cm²,钝化膜的电阻R_p值为3944 Ω。经过240 h腐蚀浸泡后,950 ℃固溶处理试样的腐蚀速率最低,这主要是由于其组织中奥氏体含量相对较高、铁素体和κ碳化物含量相对较低以及铁素体中Al元素含量较高所致。     

Fe-Mn-Al-C低密度钢研究现状及展望

在汽车工业发展需求的节能环保与高安全性的双重目标下,Fe-Mn-Al-C低密度钢因其低密度和优异的力学性能,具有巨大的应用潜力,引起了国内外的广泛关注。因此,综述了Fe-Mn-Al-C低密度钢的合金成分与微观组织、生产工艺、强化机制及其性能的研究进展;对目前Fe-Mn-Al-C低密度钢中提出的变形机制及其拉伸性能、冲击韧性和疲劳性能进行阐述分析;最后总结了Fe-Mn-Al-C低密度钢研究现状中存在的不足,并提出了其未来研究方向。     

Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响特性综述

随着"节能、减排、环保"意识的逐渐增强,实现汽车轻量化已成为汽车用钢的主要发展目标之一,其中,Fe-Mn-Al-C系低密度钢加入Al后具有良好的力学性能及应用性能,受到广大研究者的青睐.因此,从密度、弹性模量、析出物、层错能、力学性能及应用性能等方面总结Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律.重点分析Fe-...     

时效温度对固溶态Fe-Mn-Al-C低密度钢性能与析出相的影响

采用OM、SEM、TEM、VSM等试验方法,对不同时效温度下Fe-27Mn-8Al-1.6C低密度钢的力学性能及析出相变化规律进行了研究。结果表明,试验钢经405 ℃时效处理后,抗拉强度为1225 MPa,强塑积达到44.10 GPa·%,相比固溶态提高了21.4%;固溶态试验钢由奥氏体和由调幅分解形成的к-碳化物组成,经时效处理后,к-碳化物的尺寸和体积分数均有所增大;当时效温度高于455 ℃时,к-碳化物明显长大,呈方形,试验钢发生脆性断裂;随着时效温度的升高,析出相к-碳化物的体积分数增大,试验钢的磁化强度也随之升高。     

Nb对Fe-28Mn-10Al-C低密度钢组织与机械性能的影响

开发制备了一种汽车用含0.5%Nb(质量分数)的Fe-28Mn-10Al-C-0.5Nb低密度钢,旨在研究Nb在奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢中的存在形态,以及Nb添加对Fe-Mn-Al-C低密度钢组织与力学性能影响。结果表明,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢中加入Nb后,奥氏体晶粒平均尺寸由39.49μm细化到13.67μm,且退火孪晶形成受到抑制。随着Nb添加,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢的屈服强度和抗拉强度分别升高170MPa和64MPa,断后伸长率升高11.5%,强度与延展性表现出良好平衡。加Nb低密度钢的高强度与高韧性与Nb C析出相的沉淀强化和奥氏体细晶强化有关,且含Nb低密度钢屈服强度的升高主要由析出强化引起。     

压缩载荷下夹杂物对低密度钢应力场的影响

 非金属夹杂物在加工过程中往往容易引起裂纹的萌生和扩展,为了明确典型非金属夹杂物对低密度钢性能的影响,采用Abaqus有限元软件分析了低密度钢中典型Al₂O₃、MnS、AlN、TiN单一夹杂和Al₂O₃-AlN、AlN-MnS复合夹杂及附近钢基体的应力场,研究了非金属夹杂物类型、尺寸、方向、分布等因素对低密度钢应力场的影响。结果表明,非金属夹杂物的变形能力、形状和尺寸显著影响低密度钢中应力场分布,夹杂物及其附近钢基体的最大应力值由大到小依次为TiN、AlN、Al₂O₃和MnS。夹杂物尺寸越大,应力场范围和最大应力值也越大。夹杂物长轴与载荷的夹角会造成裂纹萌生位置和传播方向发生变化,TiN和AlN夹杂物尖角位于载荷方向时可缓解夹杂物引起的应力集中。此外,团聚状的夹杂物易引起应力集中,夹杂物间距越小,引起的应力富集越大。对于复合夹杂物而言,Al₂O₃-AlN内部的Al₂O₃夹杂会阻碍复合夹杂物变形,引起应力值升高,增加AlN夹杂的危害性;而AlN-MnS复合夹杂物外部的MnS可以适度缓解内部AlN尖角处引起的应力集中,降低AlN夹杂的危害性。因此,在冶炼过程中应尽量控制脆性夹杂物数量和尺寸、避免聚集状AlN夹杂物的生成,通过工艺调控实现硫化物对AlN夹杂的完全包裹等措施可降低夹杂物对低密度钢的危害性。     

Fe—Mn—Al—C合金的氧化动力学分析

测定了三种 Fe-Mn-Al-C 合金700～900℃的氧化动力学曲线,并计算了抛物线速度常数及氧化激活能。利用 X 射线结构分析、扫描电镜观察、能谱分析等手段进行了辅助分析。结果表明:由脱碳所控制的氧化第一阶段,导致了氧化膜的多孔性,显示出第一阶段高的抛物线速度常数 K_(P1).氧化第二阶段为合金元素所控制,锰的选择性氧化在氧化过程中起主要作用。     

Fe-Mn-Al-C系轻质钢中含铝碳化物的析出规律

通过OM、SEM、XRD、TEM、EPMA、拉伸试验及维氏硬度测试等手段对不同冷却速度和加热温度下Fe-18Mn-0.8C-0.3Si-xAl(x=3, 6, 9)轻质钢中含铝碳化物—K相析出的规律以及其对性能的影响进行了研究。研究发现,影响K相析出的因素有Al含量、冷却速率和加热温度等。在炉冷的情况下,冷却速率约为0.020 ℃/s时,Al含量达到9%以上的轻质钢中K相可以在奥氏体边界上析出;在900 ℃以下K相可以存在,高于900 ℃时,K相就不再析出。析出的K相会对轻质钢的力学性能产生影响,会急剧降低轻质钢的塑性。因此在生产中应避免粗大的K相在钢中析出,采用较快的冷却方式以及较高的加热温度(＞900 ℃)可避免K相的析出。     

Hot Deformation and Dynamic Recrystallization Behavior of Austenite-Based Low-Density Fe–Mn–Al–C Steel

The hot deformation and dynamic recrystallization(DRX) behavior of austenite-based Fe–27Mn–11.5Al–0.95 C steel with a density of 6.55 g cm-3were investigated by compressive deformation at the temperature range of900–1150 °C and strain rate of 0.01–10 s-1. Typical DRX behavior was observed under chosen deformation conditions and yield-point-elongation-like effect caused by DRX of d-ferrite. The flow stress characteristics were determined by DRX of the d-ferrite at early stage and the austenite at later stage, respectively. On the basis of hyperbolic sine function and linear fitting, the calculated thermal activation energy for the experimental steel was 294.204 k J mol-1. The occurrence of DRX for both the austenite and the d-ferrite was estimated and plotted by related Zener–Hollomon equations. A DRX kinetic model of the steel was established by flow stress and peak strain without considering dynamic recovery and d-ferrite DRX. The effects of deformation temperature and strain rate on DRX volume fraction were discussed in detail. Increasing deformation temperature or strain rate contributes to DRX of both the austenite and the d-ferrite, whereas a lower strain rate leads to the austenite grains growth and the d-ferrite evolution, from banded to island-like structure.