奥氏体再结晶区变形温度对微合金钢晶粒细化的影响

采用热模拟实验研究了奥氏体再结晶区变形温度对微合金钢晶粒细化和宏观硬度的影响。结果表明:奥氏体再结晶区变形温度显著影响钢材的显微组织。变形温度由1100℃降至1000℃,原奥氏体晶粒尺寸由60.0μm大幅度细化至34.1μm,细化了43.2%。最终获得了铁素体+珠光体组织,铁素体晶粒尺寸也实现了显著的细化,由15.5μm细化至8.8μm,细化程度达43.2%。但奥氏体再结晶区变形温度对宏观硬度的影响不大。因此,为了提高钢材,尤其是厚板的强韧性,再结晶区变形温度应适当降低。     

EH40船板钢奥氏体晶粒长大及连续冷却相变规律

采用Gleeble-3800热模拟试验机对EH40船板钢进行热模拟试验,通过金相显微镜(OM)、维氏硬度计等设备,分析了奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高的粗化行为及不同冷却速度下EH40钢的组织演变与硬度变化。结果表明,奥氏体粗化温度在1200℃以上,奥氏体经950℃保温后冷却,未变形时,在0.5～1℃/s的冷速范围内,组织主要由铁素体与珠光体构成;当冷速达到2℃/s后,组织中开始出现粒状贝氏体与板条贝氏体;随着冷速持续增大,板条贝氏体比例逐渐上升并均匀化,板条形貌逐渐细化,基体硬度由157 HV5提高至214 HV5;经60%变形后,与未变形时相比,EH40钢的晶粒发生明显细化,钢中铁素体相变区扩大,基体硬度由164 HV5提高至234 HV5。     

Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相变和力学性能的影响

目的 研究稀土氧化物Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相转变以及力学性能的影响.方法 采用金相显微镜和场发射扫描电镜对堆焊金属的微观组织进行观察,采用金相显微镜观察并统计出奥氏体晶粒度,采用XRD对堆焊金属表面物相进行测定,采用显微硬度计和电子万能试验机测量不同Y2 O3质量分数堆焊金属的硬度和拉伸性能,采用透射电子显微镜对堆焊金属微观结构进行表征.结果 Y2O3能够有效细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,尺寸由51.2μm减小到40.1μm,大块先共析铁素体尺寸明显减小,组织分布均匀,且M/A岛弥散分布.堆焊金属中残余奥氏体相数量随着Y2O3质量分数的增加而逐渐降低,马氏体相体积分数增加.Y2O3的加入明显提升堆焊金属的力学性能,显微硬度由(272±13)HV提升至(312±8)HV;抗拉强度由(764±10)MPa提升至(885±12)MPa,且延伸率增加了4%.结论 Y2 O3的加入能够细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,促进形成均匀细化的粒状贝氏体组织,M/A岛的数量逐渐增加,且M/A岛中马氏体相数量增加,粒状贝氏体堆焊金属的力学性能显著提高.     

Mn-Cu-Ti-Nb低碳钢连续冷却转变行为

在MMS-300热力模拟机上,利用膨胀法结合金相-硬度法,建立新开发的高速列车焊接构架用Mn-Cu-Ti-Nb低碳钢未变形和变形奥氏体的连续冷却转变曲线,研究了形变和冷却速度对试验钢γ→α相变行为及显微组织的影响.结果表明:随着冷却速率的增加,铁素体转变开始温度降低,铁素体晶粒得到细化,同时还促进了贝氏体相变.变形一方面促进了铁素体相变,细化铁素体晶粒;另一方面又抑制了贝氏体相变,使贝氏体含量降低,硬度降低.     

温变形高碳钢中超微细复相组织的特征及性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行单向温压缩变形,得到了超微细(α θ)复相组织.用SEM、TEM观察了微复相组织的组织特性,并对其显微硬度进行了表征.结果表明:试样心部铁素体基体发生了动态连续再结晶,而渗碳体片层则发生了球化;随着温变形后保温时间的延长(O～1000s),超细铁素体晶粒和渗碳体颗粒均发生一定程度的长大,超细铁素体晶粒由最初的0.3μm长大至0.8μm,而渗碳体颗粒则由最初的0.1μm长大至0.3μm,对应的显微硬度则从300HV降至230HV.随着应变量和应变速率的增加,其显微硬度也随之降低,微观组织的差异导致其显微硬度的不同.     

贝氏体双相钢中的铁素体控制工艺研究

根据实验钢相变规律,利用Gleeble-1500热模拟机,通过调整双道次变形后两段冷却间的保温温度和保温时间,模拟了热轧贝氏体双相钢的铁素体转变规律。结果表明:随着铁素体开始转变温度由630℃增加到700℃,保温时间均为5 s,铁素体晶粒尺寸由5.58μm增加到6.64μm,体积分数由82.7%增加到83.9%,铁素体硬度由191 HV增加到230 HV;铁素体开始转变温度为680℃随着铁素体转变时间由5 s增加到15 s,铁素体晶粒尺寸由5.99μm增加到6.31μm,体积分数由83.1%增加到86.4%,铁素体硬度由221 HV降低到198 HV。铁素体的晶粒尺寸和显微硬度受铁素体开始转变温度和保温时间的影响较大,而铁素体体积分数受影响较小。实验钢的最优控制工艺应为铁素体转变温度为650～680℃,保温时间为5～10 s。     

0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为

通过热模拟试验、光学和扫描电镜(SEM)观察以及维氏硬度测试,研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律,分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明:奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成,大幅促进了贝氏体和马氏体相变,将全马氏体临界冷速由5 ℃/s降低到3 ℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下,冷速为3 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1;而静态连续冷却条件下,冷速为5 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织,进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下,中碳合金钢中0.6Ni元素的加入,抑制了铁素体和珠光体相变,大幅促进贝氏体和马氏体相变,提高了奥氏体的稳定性,将Ms点从329 ℃降低到304 ℃,马氏体临界冷速从0.5 ℃/s降低到0.3 ℃/s;相对于约0.4Mn元素的加入,0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变,可以将Ms点从320 ℃降低到304 ℃,同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。     

三维剧烈塑性法轧制F45MnVS超细晶钢棒及细化机理

以F45MnVS钢棒为研究对象,利用自主研发的3D-SPD轧机,经直径压缩率为44%的1道次轧制成形后风冷,制备了直径为Φ25 mm的超细晶棒材;借助显微检测探究了变形后组织和晶粒的演变规律及细化机制。结果表明：变形后棒料中的铁素体含量增加,其中边部的铁素体增量最多,增加了26.1%;组织和晶粒均得到了细化,平均晶粒尺寸细化至2.8μm,珠光体片层间距细化至0.21μm,且晶粒无明显取向性;变形后,屈服强度、抗拉强度和冲击功分别提升了17.2%、10.5%和48.3%,伸长率降低了3.1%。铁素体含量的增加与大变形下应变诱导奥氏体向铁素体转变有关;组织和晶粒细化的主要原因为大应变导致的动态回复、动态再结晶和应变诱导铁素体转变;晶粒的弱取向性主要是该变形的扭转力更大和变形区较长所致;材料强度的提升得益于组织和晶粒细化,而韧性的提升还与相变诱导铁素体含量的增加有关。     

纯金剪切变形后的加工硬化

采用一种能够提供大应变量的剪切变形方法,对质量分数为99.99%的高纯金施加剪切变形,采用电子背散射衍射技术(EBSD)和维氏显微硬度计对其显微组织和力学性能进行表征。剪切变形后,纯金样品的平均晶粒尺寸细化两个数量级,由退火态的56±4μm细化至526±30 nm,组织均匀,并且表现出弱织构,大量的退火孪晶在变形过程中消失;显微硬度(HV0.05)由退火态的30±3提升至72±4。     

10CrMnMo双相钢在不同亚温淬火温度下的微观组织

对10CrMnMo双相钢在不同亚温淬火温度下热处理后的试样进行了显微组织、SEM形貌、显微硬度测试、马氏体含量以及马氏体-铁素体两相的晶粒尺寸分析。结果表明,不同的淬火温度致使马氏体和铁素体的显微形态和分布状况发生变化,淬火温度为720℃时马氏体呈狭长的岛状分布,随着淬火温度的升高,马氏体呈片状与岛状共存,到820℃时板条马氏体与铁素体呈纤维状共存;同时,马氏体体积分数也随之增加,由720℃淬火时的10.41%增加到820℃时的48.19%;马氏体、铁素体的晶粒大小都随着淬火温度的升高而减小,铁素体晶粒尺寸由720℃淬火时的14.23μm减小到820℃时的4.15μm,马氏体尺寸则由5.74μm减小至2.45μm,且不同淬火温度下铁素体晶粒尺寸均大于马氏体晶粒尺寸;双相钢中铁素体组织的显微硬度随着淬火温度的升高而增加,由720℃时的168.21HV1增加至820℃时的235.15HV1;马氏体组织的显微硬度则随淬火温度的升高而降低,由720℃时的713.14HV1降低到820℃时的525.41HV1。     

奥氏体化温度和冷却速率对含Nb高碳钢组织性能的影响

通过Gleeble 1500型热模拟试验机对含Nb高碳试验钢进行了不同奥氏体化温度和冷速下的热处理。采用光学显微镜、扫描电镜、硬度测量等试验手段对试验钢的显微组织、硬度和珠光体片层间距进行了观察和测量。结果表明:奥氏体化温度为950 ℃时,试验钢淬火后晶粒尺寸为34 μm,硬度为813 HV5,以0.1~5 ℃/s冷速冷却至室温的组织为珠光体+铁素体;而奥氏体化温度为1200 ℃时,淬火后晶粒尺寸为134 μm,硬度为827 HV5,以0.1~1 ℃/s冷速冷却至室温的组织为珠光体+铁素体,冷速为5 ℃/s时,组织为针状马氏体+少量的铁素体。在1220 ℃以上Nb全部固溶在奥氏体中,奥氏体化温度过高会导致晶粒过分长大。珠光体片层间距随着奥氏体化温度的升高和冷却速率的提升而变小,片层间距的减小可使硬度值提高。     

EBSD技术在厚规格管线钢DWTT研究中的应用

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和金相分析软件,结合DWTT性能测试,对3种厚规格X70管线钢板的微观组织、取向成像特点、有效晶粒尺寸和DWTT性能进行了分析。结果表明,3种管线钢的取向差分布均在2°~15°和47°~60°两区间,呈现"双峰"分布特点。铁素体基体与母相奥氏体间存在一定的取向关系是管线钢中晶界取向差"双峰"分布的主要原因。在针状铁素体或贝氏体为基体的显微组织中,引入适量细化的多边形铁素体可以降低其平均有效晶粒尺寸,但多边形铁素体体积分数过多、晶粒尺寸过大时,反而会使有效晶粒尺寸增大。有效晶粒细化是提高试验钢DWTT断裂韧性的主要原因。     

海洋平台用钢E40的连续冷却转变

采用热膨胀法测定了未变形和不同变形条件下海洋平台用钢E40的连续冷却转变曲线,对E40钢的显微组织与硬度进行观察。通过分析不同变形量及冷却速度对试验钢相变及组织的影响规律,研究了变形工艺参数对铁素体相变和贝氏体相变的影响。结果表明,随着冷却速度的增加,贝氏体量增多,铁素体量减少,铁素体的晶粒变细;随着变形量增加,铁素体与贝氏体晶粒均能得到细化。     

Cu对690 MPa级HSLA钢熔敷金属组织形成和细化的作用

通过OM,TEM和EBSD等分析手段,并结合热膨胀测试法,研究了Cu对690 MPa级HSLA钢焊丝熔敷金属组织转变及组织细化的作用,并对细化机理进行了探讨.研究结果表明,熔敷金属的组织主要由板条状贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和残余奥氏体(AR)组成,Cu含量从0.24%增加到0.53%时,马氏体/奥氏体(M/A)组元数量由0.62%减少到0.31%,并且形状也由小块状、条状向颗粒状转变;残余奥氏体数量增多;同时,组织的亚结构得到明显细化,贝氏体板条块尺寸和板条平均宽度分别从2.18和0.39μm减少到1.99和0.36μm,可阻碍裂纹扩展的大角度晶界的比例也由68.5%增加到71.0%.通过对晶粒细化原因进行分析发现,Cu能降低奥氏体转变温度,增加奥氏体的稳定性,使相变时铁素体自由能(G_α)和奥氏体自由能(G_γ)差值增大,减小临界晶胚尺寸;同时,相变温度的降低也降低了C的扩散速率,使已形核的晶胚长大速率减慢,最终细化了亚晶粒结构.     

形变温度对含ZrC粒子的20Mn2钢晶粒细化的影响

采用热模拟单向压缩试验，研究了含碳化锆粒子的20Mn2钢在不同温度（850～1150℃）和不同形变量（30％～80％）下的晶粒细化行为。组织分析表明，ZrC粒子起到形变核心和再结晶核心的作用，提高了奥氏体动态再结晶形核率，即使在1150℃和1050℃的高温形变状态下，晶粒也能细化至3～4μm；同时因为ZrC作为形变核心的作用，增大了奥氏体内的局域集中形变程度，使得形变诱导铁素体相变能够在较高的温度（950℃）下提前发生；并因为晶粒的细化提高了获得马氏体组织的临界冷却速度，使得各温度下的形变淬火态组织发生了由马氏体向贝氏体乃至形变诱导铁素体的演变过渡。硬度分析表明，晶粒细化及应变产生的硬化作用不仅足以抵消因马氏体或贝氏体的减少和消失带来的硬度降低，还能够进一步提高20Mn2钢的硬度值，并且晶粒细化产生的硬化幅度更大。应力应变分析表明，由于奥氏体再结晶引起了1150℃和1050℃下的形变应力下降，同时由于形变诱导铁素体相变及其再结晶降低了950℃及其以下各温度的形变应力。     

X90���߸�SHCCT���ߵIJⶨ�����

为了弄清t8/5对X90管线钢焊接热影响区组织和硬度的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机对该钢焊接热影响区在t8/5=10~300s下的热循环过程进行了模拟;结合热膨胀法和金相法建立了SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射电镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV0.3。结果表明:随着t8/5的减小,试验钢焊接热影响区相变开始和结束的温度降低,粒状贝氏体数量减少,板条贝氏体数量增多,原奥氏体晶粒和贝氏体铁素体细化,使该区域的硬度值升高。该钢环焊的t8/5宜控制在10~20s。     

X90管线钢SHCCT曲线的测定与分析

为了弄清t8/5对X90管线钢焊接热影响区组织和硬度的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机对该钢焊接热影响区在t8/5=10~300s下的热循环过程进行了模拟;结合热膨胀法和金相法建立了SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射电镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV0.3。结果表明:随着t8/5的减小,试验钢焊接热影响区相变开始和结束的温度降低,粒状贝氏体数量减少,板条贝氏体数量增多,原奥氏体晶粒和贝氏体铁素体细化,使该区域的硬度值升高。该钢环焊的t8/5宜控制在10~20s。     

纳米孪晶强化贝氏体化涂层及其耐磨性

目的通过诱发纳米孪晶强化贝氏体化涂层强度及耐磨性。方法在250℃对中碳合金钢进行激光熔覆,并进行等温处理。通过残余应力测试、X射线衍射试验、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察、显微硬度和纳米压痕测试、往复磨损试验及磨损形貌表征,分别评价激光熔覆涂层的残余应力、物相、显微组织与结构、硬度梯度及微观硬度\耐磨性能。结果激光熔覆涂层平行和垂直激光移动方向的平均应力值分别为(209±20)MPa和(319±21)MPa。激光熔覆引入大量位错结构,使残余奥氏体尺寸降低至(37.5±2.5)nm。两组试样均为无碳化物贝氏体组织,其显微组织由针状的贝氏体铁素体以及残余奥氏体组成。在激光热作用及后续等温过程中,显微组织明显细化,并伴随生成大量塑性良好的纳米孪晶结构。激光熔覆涂层的平均显微硬度为650HV,较基体的平均硬度提升了约25%。相同磨损时间下,熔覆层的磨损体积为0.675 mm3,基体的磨损体积为1.142 mm3,纳米孪晶结构的形成大大提升了中碳合金钢的抗粘着磨损性能。结论在特定温度对中碳合金钢进行激光熔覆可以制备贝氏体化涂层,在热应力作用下,显微组织中形成的纳米孪晶结构能够对涂层增强增韧,同时提高其抗粘着磨损性能。     

Q355D热轧H型钢的CCT曲线及冲击性能

利用膨胀法结合金相-显微硬度法,在Glebble-3500热模拟试验机对Q355D热轧H型钢的连续冷却转变规律进行研究,并绘制了静态连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,从CCT曲线可以看出,在冷速小于1℃/s时,组织是铁素体和珠光体,冷速在1～10℃/s时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体,冷速在20～50℃/s时,组织为针状铁素体+贝氏体+马氏体;随着冷却速率的增大,Q355D热轧H型钢的硬度增大,硬度由171 HV0.2增大至301 HV0.2。依据CCT曲线来制定不同轧制试验方案,当总压下量为75%、应变速率0.3 s^-1、变形温度1150℃时,试验钢铁素体晶粒尺寸为8.13μm,-20℃冲击吸收能量为146 J,性能最优。     

仿晶界型铁素体/贝氏体低碳锰钢的组织和力学性能

对一种低碳锰钢进行了终轧温度高于Ar3卷取温度的不同控轧控冷处理．扫描电镜和透射电镜观察表明,终轧变形在奥氏体再结晶区进行时,有利于获得均匀分布的铁素体和一定含量的贝氏体组织．终轧温度降低到800℃,实验钢产生了形变诱导铁素体相变．当冷速增加到60℃／s且卷取温度为400℃左右时,铁素体主要沿原奥氏体晶界分布,晶粒得到细化,贝氏体体积分数增加,强度有较大的提高,但延伸率较低,屈强比较高．通过控制终轧温度为800-850℃、冷速为40℃／s左右以及卷取温度为550℃左右时,低碳锰钢可以获得仿晶界型铁素体／贝氏体的复相组织,其中铁素体晶粒尺寸为8-8．5μm,贝氏体体积分数在30％左右,综合性能较好．