Ms以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下2个不同温度等温淬火试验，结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段，研究了对比于Ms以上温度等温淬火试验，Ms以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明，贝氏体相变可以发生在Ms温度以下，且其相变动力学被明显促进。相比于Ms以上温度等温淬火，Ms温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学，但导致强度和伸长率下降，因此降低了最终的力学性能。这主要是因为Ms温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体（AM）和少量的贝氏体和残余奥氏体（RA）。因此，Ms温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于Ms温度以上等温处理后组织性能，这主要取决于具体的成分和工艺。     

应变速率对Q460连铸坯高温力学性能的影响

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机和金相法测试了不同应变速率下建筑用钢Q460连铸坯的高温力学性能,获得了600~1200℃范围内Q460连铸坯的高温强度、热塑性和最终室温组织随拉伸温度和应变速率的变化规律。结果表明,当Q460连铸坯在较高的应变速率（10s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率随着拉伸温度的升高而升高,没有出现高温脆性区;在较低的应变速率（10-3s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率出现了2个脆性区,第1个在1100℃至熔点温度,第2个脆性区间在700℃附近。总体来说,实验钢种的高温断面收缩率均大于65%,表明建筑用钢Q460连铸坯具有较好的高温热塑性。此外,同一应变速率下,Q460连铸坯的抗拉强度随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率随着拉伸温度的升高而升高。     

M_s以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

设计了马氏体起始相变温度(M_s)以上和以下2个不同温度等温淬火试验,结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段,研究了对比于M_s以上温度等温淬火试验,M_s以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,贝氏体相变可以发生在M_s温度以下,且其相变动力学被明显促进。相比于M_s以上温度等温淬火,M_s温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学,但导致强度和伸长率下降,因此降低了最终的力学性能。这主要是因为M_s温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体(AM)和少量的贝氏体和残余奥氏体(RA)。因此,M_s温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于M_s温度以上等温处理后组织性能,这主要取决于具体的成分和工艺。     

原位观察铌对高碳钢珠光体相变的影响

 为了研究微合金元素铌(Nb)对高碳钢中珠光体相变的影响,在高温激光共聚焦显微镜下原位观察了不含铌和含铌高碳钢连续冷却过程中珠光体动态形核和长大行为。结果表明,在高碳钢中添加铌增加了珠光体形核点的数量,这是因为铌提高珠光体单位面积形核数量。同时,铌元素减慢珠光体长大速率是由于铌显著阻碍珠光体长大,但当铌质量分数超过0.014%后,阻碍珠光体长大速率的效果不再进一步增加。从以上结果可知,在高碳钢中添加铌促进珠光体形核,但是减慢珠光体长大速率。所以,为了更加准确地研究铌元素对珠光体相变的影响,选用不含铌及铌质量分数为0.027%的两种高碳钢,在Gleeble-3500热模拟试验机上进行与高温原位观察试验相同试验工艺的热膨胀试验。通过热膨胀试验发现,铌的添加增大过冷度,导致降低了珠光体相变温度区间,但是铌显著阻碍碳在奥氏体中的扩散系数,所以铌减慢珠光体长大速率。另外,铌减慢连续冷却条件下的珠光体相变动力学,推迟珠光体相变,从而降低珠光体相变速率,表明铌对珠光体长大的阻碍作用强于其对珠光体形核的促进作用。因此,在高碳钢中,铌元素的添加推迟珠光体相变。此外,铌的添加增大过冷度,使含铌高碳钢的珠光体片层细化,提高了含铌高碳钢的硬度,但在铌质量分数超过0.014%后,细化效果不再进一步增强。     

硅含量对低碳贝氏体相变动力学和性能的影响

摘要：设计了3种不同Si含量的低碳贝氏体钢，进行了不同温度下等温淬火热处理热模拟实验、X-射线衍射和拉伸实验等，研究Si含量对贝氏体相变动力学和贝氏体钢性能的影响。结果表明，随Si含量增加，贝氏体相变量降低，动力学方程参数b减小，n增大。另外，随贝氏体相变温度增加，参数b减小，n增大。而且在较低相变温度下，因Si含量不同造成参数b和n的值的差异更大，说明低温下Si含量对贝氏体相变动力学的影响更大。此外，Si含量越低，因相变温度不同造成贝氏体相变孕育期和完成时间的差异逐渐增大，表明随Si含量的增加，Si对贝氏体相变动力学的影响降低。最后，随着Si含量的增加，试样抗拉强度和伸长率均逐渐增加。研究结果为优化低碳贝氏体钢成分设计、调控其力学性能提供了参考。     

AM对低碳贝氏体钢等温相变和显微组织的影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下5个不同温度等温淬火实验,研究了Ms以上和以下温度等温淬火对低碳贝氏体钢组织和相变动力学的影响。结果表明,试样在Ms以下等温淬火时,保温前生成的先马氏体（AM）显著缩短了等温贝氏体相变孕育期,加速贝氏体形核,细化贝氏体组织。然而,Ms以下等温淬火时,总的等温贝氏体相变动力学与先马氏体的体积分数（fAM）有很大关系,当fAM较低时,AM的形成缩短了贝氏体相变孕育期,加速了贝氏体相变,当fAM过高时,又阻碍贝氏体相变,延长贝氏体总的相变时间。最后,采用Austin Rickett(AR)和Johnson Mehl Avrami Kolgomorov(JMAK)动力学模型对等温贝氏体相变动力学进行分析,结果表明,与AR模型相比,JMAK模型更适用于本研究的实验结果。     

铬和铝元素对低碳贝氏体钢组织和性能影响

 低碳贝氏体钢通常需要添加一定量合金元素来提升性能,为了研究合金元素铬和铝在低碳贝氏体钢中的作用,以Fe-C-Si-Mn-Mo系贝氏体钢为基础,设计了单独添加铬元素和复合添加Cr+Al元素的3种低碳贝氏体钢,研究了铬和铝的添加对连续冷却处理低碳贝氏体钢显微组织、力学性能及贝氏体相变的影响规律。结果表明,连续冷却条件下,铬可以促进低碳贝氏体钢相变趋向于更低的温度区间进行,细化贝氏体组织,从而提高强度;铝可以促进贝氏体相变动力学,但对低碳贝氏体钢意义不大。同时,添加铝会使低碳贝氏体钢组织粗化,导致强度和伸长率同时下降。综合来看,复合添加铬和铝的优化效果不如单独添加铬,单独添加铬的低碳贝氏体钢强度达到1 623 MPa,伸长率为10.5%,结果可以为低碳贝氏体钢成分设计提供依据。     

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。     

变形对超高强贝氏体钢组织和力学性能的影响

采用低温奥氏体预变形+等温贝氏体相变相结合的工艺,研究了变形对中碳贝氏体钢相变和组织的影响,利用热模拟实验、SEM、TEM、XRD和拉伸实验等分析了变形影响残余奥氏体的微观机理及其对强塑性的影响规律.结果表明,过冷奥氏体在300℃变形20％,不仅可以加速随后等温贝氏体相变,细化贝氏体组织,同时还能增加室温组织中的残余奥氏体及其稳定性.残余奥氏体稳定性同时受C含量和位错密度影响,延长等温时间可以增加奥氏体中C含量;变形可以使奥氏体中位错密度增加,有利于获得稳定性较高的残余奥氏体,从而优化超高强贝氏体钢综合性能,制备的中碳超高强贝氏体钢抗拉强度为1733 MPa,延伸率达到15.7％.     

Co和Al对超高强贝氏体钢组织和性能的影响

以两种碳含量为1.0wt%的超高强贝氏体钢为研究对象,采用热处理、金相法、拉伸和冲击试验等,研究了合金元素Co和Al对超细高强贝氏体钢相变量和组织性能的影响。此外,设置了两种不同的等温淬火温度,分析了等温温度对高碳贝氏体钢相变和组织性能的影响。结果表明:在热处理工艺条件相同的前提下,合金元素Co和Al的添加促进了等温贝氏体相变,获得更多的超细贝氏体板条,从而明显改善了贝氏体钢的力学性能。对于高碳贝氏体钢,当相变时间较短时,贝氏体转变量随着相变温度的升高而逐渐增加,同一高碳贝氏体钢的强塑积随着相变温度的升高而增加。