超快冷条件下含Nb钢铁素体相变区析出及模型研究

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了超快冷条件下含Nb钢在铁素体相变区的析出行为。考虑Nb(C,N)在铁素体中的固溶度积和Nb元素在铁素体中的扩散系数,给出了超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出模型。结果表明:轧后超快冷至650℃(铁素体相变区)可抑制Nb在奥氏体中析出,实现Nb在铁素体相变区中的析出;与在奥氏体中析出行为相比,Nb在铁素体中析出物数量明显增加,尺寸显著细化,析出物粒子密度由79个/μm2增加到373个/μm2,析出物尺寸由12.9nm细化到8.1nm,有利于发挥Nb的析出强化效果;该含Nb实验钢在铁素体中析出时最大形核率温度为620℃,最快沉淀析出温度为700℃,且计算与实测的析出相体积分数吻合良好,说明该模型可以用来模拟超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出行为。     

钛微合金化热轧TRIP钢的连续冷却相变研究

用Formastor-FII相变仪研究了钛微合金化TRIP在不同开冷温度下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了铁素体、贝氏体及马氏体的相变规律.结果表明,随着冷却速率的增加,实验钢依次经过铁素体、贝氏体及马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得贝氏体及马氏体组织,其Ms点为450℃左右;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,实验钢的铁素体及贝氏体开始转变温度降低,抑制了铁素体及贝氏体相变;随着冷却速率的增加,实验钢的显微组织由铁素体+粒状贝氏体逐步转变为板条贝氏体+板条马氏体及板条马氏体组织;当冷却速率较低时,铁素体由晶内铁素体和晶界铁素体组成,晶内铁素体形核质点为复杂的氧化物及硫化物.     

超快冷对厚规格X80管线钢组织性能的影响

采用Gleeble试验机研究了厚规格(22mm)X80管线钢的动态相变行为,得到了动态CCT曲线,对不同冷却工艺钢的显微组织、力学性能以及析出行为进行了系统的对比分析。结果表明,在40℃/s的高冷速条件下试验用钢的组织为细小的板条贝氏体(LB),相变终止温度达到约400℃;在超快冷工艺条件下钢卷的强度有所提高,韧性没有明显的变化;其显微组织中准多边形铁素体(QF)的比例下降,板条贝氏体(LB)的比例上升,M/A岛的比例有所降低;轧后快冷可抑制奥氏体中的析出,提高Nb在铁素体中的析出比例,使析出粒子尺寸更加细小,提高析出强化效果。     

冷却工艺对货油舱用耐蚀钢组织性能的影响

基于货油舱用耐蚀钢的服役环境设计并冶炼了一种新型耐蚀钢,根据试验钢变形奥氏体连续转变曲线,采用控制轧制和控制冷却的技术将锻后110 mm坯料减薄至16 mm。热轧板材的年平均腐蚀速率分布在0.235~0.273 mm/a,小于船级社要求的1 mm/a。利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和冲击试验机进行了耐蚀钢的显微结构分析及力学性能研究,探究了控制冷却工艺对耐蚀钢组织性能的影响规律。结果表明:在终冷温度669 ℃、冷却速度8.9 ℃/s的条件下,耐蚀钢显微组织主要为铁素体、贝氏体和退化珠光体。降低终冷温度或提高冷却速率有利于抑制珠光体转变,促进针状铁素体和贝氏体相变进程,增加小角度晶界数量,提高耐蚀钢的组织均匀性和力学性能。当终冷温度降低至597 ℃,冷却速度增大到13.1 ℃/s,耐蚀钢组织为针状铁素体、粒状贝氏体和板条贝氏体混合结构,不均匀分布且粗大尺寸的板条结构弱化了材料的抗冲击性能。     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

2A14铝合金TTT曲线及其淬火敏感性

采用分级淬火实验方法,绘制了2A14铝合金时间-温度-转换率(TTT)曲线,利用XRD、TEM、EDS等观察分析了合金等温过程中的组织变化,结合Avrami方程研究了等温过程中相变动力学。结果表明合金TTT曲线鼻尖温度为350℃,淬火敏感区间为300~400℃。2A14铝合金过饱和固溶体在350℃等温处理时快速分解,第二相脱溶析出速率达到最高。鼻尖温度较大的过饱和度和较高的扩散速率是第二相快速析出和长大的主要原因。2A14铝合金淬火过程中,建议在淬火敏感区间(300~400℃)提高冷却速率抑制第二相析出,在其他温度区间适当降低冷却速率,以获得较高的综合性能。     

奥氏体高温转变区二段冷却速率对铁素体相变的影响

采用Gleeble热力模拟机对C-Mn钢热压缩变形后过冷奥氏体高温转变区进行二段冷却速率控制,通过冷却过程中施加微小应变,并根据应力-温度曲线,结合金相组织观察,研究了二段冷却速率对铁素体相变开始温度和相变组织的影响。结果表明:在过冷奥氏体高温转变区冷却相同时间,相对于连续冷却,当前段快冷,后段缓冷时,铁素体相变开始温度下降,相变的铁素体体积分数增加;当前段快冷速率为100℃/s时,铁素体相变开始温度下降幅度能达到100℃,铁素体体积分数增加近1倍。因此,应用前置式超快冷,并随后缓冷的冷却方式有助于提高铁素体转变量,并降低铁素体相变的温度,以细化铁素体晶粒。     

齿轮钢20CrMoNb奥氏体晶粒尺寸及相变行为

在Gleeble1500热模拟试验机上对20CrMoNb齿轮钢进行了不同温度处理以及连续冷却相变实验,使用光学显微镜、透射电子显微镜以及膨胀曲线方法研究了齿轮钢20CrMoNb加热时奥氏体晶粒尺寸变化及连续冷却相变行为.实验结果表明,加热温度在1050℃以下时,奥氏体晶粒细小;超过此温度,NbC粒子数量因溶解而大大降低,对晶界的钉扎作用消失,奥氏体晶粒急剧粗化.20CrMoNb齿轮钢含有一定量的Mo、Nb元素,奥氏体比较稳定,出现先共析铁素体与珠光体的冷速很小.     

组织对含铜钢中析出行为的影响

为研究含铜钢在连续冷却过程中的析出行为,采用不同冷却速度及中间淬火温度获得不同的金相组织.利用金相显微镜和透射电镜研究不同组织对析出的影响.实验结果表明：当冷却后组织为铁素体时,随着铁素体的产生,在铁素体内产生第二相析出颗粒,当冷却产物为贝氏体及马氏体时,并未观察到第二相析出.当相变后产物为多种组织时,仅在铁素体中发现...     

过共析钢在过冷奥氏体形变过程中的组织超细化

用Gleeble1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了过共析钢在过冷奥氏体形变过程中的组织演变规律.结果表明:过冷奥氏体变形可以抑制网状渗碳体的形成,过冷奥氏体动态相变只得到珠光体组织,在继续变形过程中珠光体发生动态球化,得到超细化(α θ)复相组织.提高形变温度使过冷度降低,阻碍过冷奥氏体动态相变的进行;而降低应变速率使变形时间延长,有利于过冷奥氏体动态相变和珠光体动态球化的进行,但得到的超细化复相组织较为粗人.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响.结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用.这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的.钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用.细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响。结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用。这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的。钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用。细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性。     

固溶时效对1Cr21Ni5Ti双相不锈钢组织的影响

本工作以1Cr21Ni5Ti双相不锈钢为原材料,对1 000~1 350℃固溶30 min+650~1 000℃时效1~1 440 min后的显微组织及σ析出相进行观测,描述了不同处理条件下的组织特征,绘制出σ相析出TTP曲线图。结果表明:随着固溶温度的升高,铁素体含量增加,奥氏体含量减小,双相不锈钢组织发生再结晶和晶粒长大。铁素体与奥氏体中Cr、Ni元素发生均匀化,各相中的含量差异降低。σ相优先在铁素体与奥氏体相界处形核,随着时效温度的升高和时效时间的延长,σ相长大、粗化并向铁素体基体延伸;时效时间越长,析出相越多;当温度达到750℃,σ相析出速度最快,之后随着温度的升高而降低。σ相析出温度范围为650~850℃,析出鼻尖温度为750℃。     

热轧钛微合金化TRIP钢的组织与性能研究

对钛微合金化TRIP钢进行连续冷却转变曲线的测定,分析轧制与冷却工艺对其组织与性能的影响。结果表明:实验钢的奥氏体/铁素体、奥氏体/马氏体相变点分别在500~650℃和450℃左右;组织由铁素体/贝氏体及少量残余奥氏体组成;随着终轧温度的升高,实验钢的屈服强度和抗拉强度有所降低;随着空冷结束温度的降低,实验钢的屈服强度降低;当终轧温度和空冷结束温度分别为796℃和722℃时,实验钢的屈服强度,抗拉强度和强塑积分别为661,888MPa和25042MPa·%,其对应组织为细小的铁素体及板条贝氏体,铁素体基体上存在大量细小的析出物。     

台车消失模铸造过程数值模拟及组织性能研究

运用View cast模拟软件对烧结机台车消失模铸造过程进行数值模拟,预测铸造工艺所产生的缩孔、缩松的位置和大小。模拟结果表明,铸造工艺实现了铸件的顺序凝固,铸件没有产生缩孔、缩松等缺陷,铸件组织致密,符合技术要求。观察材料的组织发现,铸态组织主要以铁素体、珠光体以及球状石墨为主,加热至500℃、700℃组织和硬度没有发生明显变化;当加热至900℃时发生相变,产生破碎状铁素体和网状铁素体,硬度显著增大。氧化实验分析发现,温度对试样的氧化速率有较大的影响,主要因为不同温度下试样表面生成不同的氧化膜,使试样的氧化速率有较大的差异。     

卷取温度对高Nb微合金钢组织、力学性能及第二相析出的影响EI北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试试验机和透射电镜(TEM)对一种高Nb微合金钢在400,450℃和500℃不同卷取温度下的组织、力学性能和第二相析出行为进行研究。结果表明:随着卷取温度的降低,卷取过程中过冷奥氏体转变所得贝氏体组织分别为粒状贝氏体(GB)、板条贝氏体铁素体(BF)+GB和板条BF。不同卷取温度下的实验钢析出的第二相主要为(Nb,Mo)C在位错线上的随机析出,部分区域观察到不同程度的相间析出。随着卷取温度的降低,(Nb,Mo)C析出量减少,粒子平均尺寸增大。随着卷取温度的升高,抗拉强度和屈服强度提高,低温冲击韧性下降。强度提高是由于尺寸小于10nm的(Nb,Mo)C大量析出产生的析出强化。     

低碳钢超细晶铁素体的形成

将含碳量（质量分数）为0．057％和0．18％的低碳钢在不同过冷度、变形温度、变形速率和变形量的条件下进行热模拟实验,研究了含碳量和热变形条件对超细晶粒形成的影响．结果表明,变形前快速冷却（20℃／s）至Ar3以上附近温度并进行超过50％变形量的变形,能强烈促进过冷奥氏体形变诱发铁素体相变,铁素体在奥氏体晶内平行的变形带上形核,并发生动态回复和再结晶,从而使组织细化．形变诱发的相变过程由碳的扩散所控制,当钢的含碳量比较高时,小过冷度、大变形量和中等变形速率有利于铁素体相变,晶界碳化物的析出能够抑制铁素体晶粒的长大,因而高碳含量钢表现出更好的细化晶粒效果．     

铸铁模消失模铸造过程数值模拟及组织性能研究

运用View cast对所设计的铸铁模消失模铸造工艺进行数值模拟,预测工艺方案所产生的缩孔、缩松的大小和位置。模拟结果显示,铸件实现了顺序凝固,无明显缩孔、缩松缺陷。此外,铸件设置加强肋保证了铸铁模在使用过程中不会因冷热交变产生挠曲变形。利用消失模铸造生产的铸铁模组织以针状铁素体和珠光体为主,加热至500℃、700℃,试样组织和硬度没有明显变化,加热至900℃时发生了铁素体向奥氏体转变,冷却后生成均匀分布的珠光体以及细小的铁素体。氧化实验分析发现,温度对试样的氧化速率有较大影响,主要是因为不同温度下试样表面生成不同的氧化膜,使试样的氧化速率有较大的差异。     

固溶冷却速率对全片层亚稳β钛合金α相形貌的影响EI北大核心CSCD

采用Gleeble热模拟压缩试验机、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等研究固溶冷却速率对TB17钛合金力学性能和条状α形貌的影响。结果表明:具有网篮组织的TB17钛合金经两相区固溶后,当固溶冷却速率为200℃/min时,合金显微硬度为250HV,随着固溶冷却速率的降低,钛合金显微硬度逐渐增加,当固溶冷却速率降低到1℃/min(炉冷)时,显微硬度增加到320HV。在连续冷却过程中会发生β→α相变,在β基体上析出次生α相,同时条状α相会转变为“叉状”结构;随着固溶冷却速率的降低,“叉状”结构逐渐变粗长大,当固溶冷却速率为40℃/min时,“叉状”结构的宽度约为14 nm,当固溶冷却速率为10℃/min时,“叉状”结构的宽度约为100 nm,当固溶冷却速率为1℃/min(炉冷)时,“叉状”结构的宽度约为300 nm;而当固溶冷却速率大于10℃/min时,条状α相侧面和端面包裹着斜方马氏体α″相,马氏体相的存在促进了α相转变和“叉状”结构的形成。当固溶冷却速率逐渐降低至1℃/min左右相当于炉冷速率时,“叉状”结构变粗,条状α相端面和侧面的斜方马氏体相消失,发生α″→α相变。     

增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响

用热膨胀仪测定了3种不同钒、氮含量试验钢的CCT曲线,观察了在不同冷速下的组织,分析了钒的析出行为,计算了各形核基底与铁素体的晶格平面点阵错配度,研究了增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响。结果表明,增氮促进了铁素体的形成,提高了试验钢的相变开始温度,也提高了形成全贝氏体组织的临界冷却速率;在冷速0.8-1.6℃/s范围内,低氮钢的显微组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,而在增氮钢内则有大量的针状铁素体;在低氮钢中钒主要在相变前后析出,析出物以VC为主,增加钒含量只能提高其析出量,不能改变析出温度和析出物的成分;而增氮后钒在奥氏体内析出,以VN为主;在900℃,奥氏体、VC和VN与铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89%和1.55%,VN与铁素体存在近似共格的低能界面,能作为铁素体优先形核位置,有效促进铁素体形成。