奥氏体化对I&Q&P工艺低碳钢Mn配分组织与性能的影响

通过双相区等温-水淬(IQ)和双相区等温-奥氏体化-盐浴等温后水淬(IQP)处理工艺,采用电子探针(EMPA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸实验等手段,研究了低碳硅锰钢中Mn元素的配分行为及奥氏体化工艺参数对IQP工艺处理后材料的组织与性能的影响。结果表明:经IQP工艺处理,短时奥氏体化后并未消除IQ工艺Mn配分效果,其室温组织为板条状马氏体和残留奥氏体。随奥氏体化程度增加,材料的抗拉强度先升高后降低,最高可达1267 MPa,材料的伸长率不断降低。在恰好完全奥氏体化时的晶粒尺寸较小且C、Mn聚集程度最佳,此时残留奥氏体含量最高,伸长率的降低得以补偿。最高强塑积可达30345 MPa·%,实现了强度和塑性的优良结合。     

含Cu低碳钢I&Q&P工艺处理后的组织与性能

对一种含Cu低碳硅锰钢分别采用IQ、QP和IQP热处理工艺,研究双相区Cu配分行为并分析其对马氏体组织形貌、残留奥氏体及力学性能的影响。结果表明,试验钢经IQ工艺处理,在双相区保温时Cu元素从铁素体向奥氏体中配分,Cu配分明显,并且不影响C和Mn的配分效果。试验钢经IQP工艺处理后,组织基本为板条马氏体,且马氏体板条清晰,部分板条有断裂的现象。与经QP工艺处理相比,试验钢经IQP工艺处理后残留奥氏体体积分数显著提高,从9.6%提高到了13.2%。对比QP工艺,试验钢经IQP工艺处理后,抗拉强度有一定降低,但伸长率大大提高,强塑积达到27 GPa·%。     

I&Q&P下双相区配分温度对含铜低碳钢组织性能影响

采用场发扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针研究了双相区合金元素不同配分温度对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢的组织性能和残留奥氏体含量的影响。结果表明：试验钢在双相区配分后,C、Cu和Mn元素均出现明显的配分效果,且Cu、Mn元素配分作用有利于盐浴分级淬火C配分进行,保留更多残留奥氏体提高塑性;I&Q&P工艺处理得到马氏体和残留奥氏体组织,随着双相区配分温度提高原奥氏体晶粒尺寸变大,马氏体板条变粗,位向增多;随着配分温度的提高,试验钢的抗拉强度提高,伸长率逐渐下降,残留奥氏体含量的变化趋势与伸长率基本一致,在780 ℃时强塑积最大为26 GPa·%,此时残留奥氏体体积分数为14.7%,伸长率为24.4%,综合力学性能最佳。     

奥氏体化保温温度对低碳钢I&Q&P处理后组织与性能的影响

通过IQP(两相区退火+淬火+配分)热处理工艺,采用SEM和XRD等手段,研究了奥氏体化保温温度对低碳钢组织与性能的影响。结果表明:当奥氏体化温度AT升高到950℃时,双相区中产生的铁素体完全转变为奥氏体,得到的室温组织为马氏体;随着奥氏体化温度的升高,马氏体板条变粗大,板间距离变大,晶粒变大。当AT=930℃时,室温组织含有铁素体,Mn元素未能完全聚集到奥氏体晶粒中,此时伸长率最大(25.45%),抗拉强度最小(1084MPa),残余奥氏体量最小(7.02%)。当AT=950℃时,实现了完全奥氏体化,Mn元素富集程度最高,伸长率降低,抗拉强度和残余奥氏体量最大值分别是1267 MPa、9.83%。当AT=970℃,奥氏体中的Mn元素扩散均匀化,马氏体晶粒变大,板条间距变宽,伸长率达到最小值(23.2%),抗拉强度降低,残余奥氏体量降低8.87%。     

Mn配分时间对低碳硅锰钢I&Q&P处理后组织与性能影响

通过IQP(两相区退火+淬火+配分)处理工艺,采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段,研究了低碳硅锰钢中Mn元素的配分行为及其配分工艺参数对IQP处理后组织与性能的影响。结果表明:经IQP工艺处理,奥氏体化后并未消除IQ工艺Mn配分效果,室温组织为板条状马氏体、残余奥氏体及少量块状马氏体。在相同配分温度下,随着配分时间延长,残余奥氏体含量是先增加后减小。材料抗拉强度总体呈现下降趋势;伸长率变化与残余奥氏体量的变化趋势基本一致。其综合性能最佳的强塑积可达29046.65 MPa·%。     

I&Q&P工艺预先Mn配分处理低碳硅锰钢的组织与性能

通过IQP处理工艺,采用SEM、XRD和拉伸试验手段,研究了低碳硅锰钢C-Si-Mn中Mn元素的配分行为及其配分工艺参数对IQP处理试验钢组织与性能的影响。结果表明:经IQP工艺处理,试验钢室温组织为板条状马氏体和残留奥氏体。随配分时间延长或配分温度的升高,试验钢的抗拉强度总体呈降低趋势,残留奥氏体含量均先增加后减小,伸长率与残留奥氏体量的变化趋势基本一致。800℃等温30 min,试验钢中残留奥氏体含量及伸长率最大,分别为10.02%,24.25%,该参数下的综合性能最佳。     

Cu配分时间对I&Q&P处理钢组织性能影响

通过IQ(两相区退火+淬火)和IQP(两相区退火+淬火+配分)热处理工艺,采用EPMA、SEM和XRD等手段,研究含Cu低碳钢Cu配分行为及不同配分时间对组织性能的影响。结果表明,在双相区保温过程中,试验钢的C、Cu和Mn三种元素均从铁素体向奥氏体中配分,且Cu元素配分效果明显。经IQP工艺处理的钢的组织是板条马氏体和残余奥氏体,随着Cu配分时间增加,原始晶粒尺寸变大,马氏体组织变大、板条变粗。随着Cu配分时间增加,钢的抗拉强度逐渐减小,伸长率先增加后减小。残余奥氏体体积分数的变化趋势和伸长率的变化趋势基本一致,在配分时间为40 min时,残余奥氏体体积分数和伸长率达到最大值,此时材料综合力学性能最佳,抗拉强度为1076 MPa,强塑积达到26254.4 MPa·%。     

不同配分时间对低碳热轧Q&P钢组织性能的影响

基于合金减量化原则,应用热轧+超快冷+配分热处理一体化工艺技术制备了高强塑积的低碳热轧Q&P钢,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸试验等研究了配分时间对试验钢组织性能的影响。结果表明：随着配分时间增加,试验钢组织中的条状马氏体逐渐增多,残留奥氏体体积分数先增加后减少,碳化物析出增加;其抗拉强度和屈服强度减小,伸长率和强塑积先增加后减小,这是残留奥氏体含量和碳化物析出综合作用的结果;屈强比先减小后增加,加工硬化率(n值)先增加后减小。配分30 s的试验钢,综合力学性能最好,残留奥氏体体积分数最多为11.5%,抗拉强度为1093 MPa,伸长率为21.5%,屈强比最低为0.63,n值最高为0.13,强塑积最高为23.50 GPa·%。     

配分温度对Q&P钢中残余奥氏体及性能的影响研究

对碳-锰-硅钢淬火后在不同温度下进行配分处理,采用SEM结合EBSD技术对实验钢显微组织、残余奥氏体含量及力学性能进行表征。结果表明:随配分温度的升高,实验钢的抗拉强度降低,主要因为马氏体脱碳软化所致。残余奥氏体含量与伸长率变化趋势相同,由于在拉伸变形过程中残余奥氏体发生马氏体相变即TRIP效应,从而提高塑性。因此在300℃配分处理后的性能优异,抗拉强度为1328 MPa,伸长率为13%,残余奥氏体含量达到4.78%。     

不同配分机制对含Cu低碳钢组织性能的影响

采用IPQ、QP和IQP热处理工艺,研究不同配分机制对含Cu低碳高强钢组织性能的影响规律。结果表明,实验钢经IPQ处理后,Cu、Mn配分使得马氏体板条粗大,板条形貌模糊,板条间含有大量块状马氏体,抗拉强度较高,伸长率和强塑积较低;经QP工艺中C配分处理,得到的马氏体板条较致密,板条形貌较清晰,存在少量的块状马氏体,其抗拉强度略微降低,伸长率升高,强塑积提高;经IQP工艺处理,由于C、Cu、Mn等3种元素配分的综合作用,马氏体板条清晰,只存在极少量的块状马氏体,部分马氏体板条断裂,其残余奥氏体量达12.4%,强塑积达到27 213MPa·%,综合力学性能最佳。     

碳配分温度对含Cu低碳钢组织及力学性能的影响

以一种含Cu低碳钢为对象,应用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等手段研究了碳配分温度对组织演变及力学性能的影响。结果表明:组织中的残余奥氏体主要由分布于马氏体板条间的薄膜状残余奥氏体及马氏体边缘或原奥氏体晶界处的块状残余奥氏体构成,300℃配分处理时获得最高12.8%的残余奥氏体含量;C原子由一次淬火马氏体配分到残余奥氏体或以碳化物形式在基体中析出,实验钢的抗拉强度随配分温度的升高而降低,伸长率显著增加;配分温度为350℃时实验钢获得最佳的综合力学性能,伸长率最高为17.75%,强塑积达19632 MPa·%。     

淬火温度对中锰Q&P钢组织与性能的影响

利用连续退火模拟试验机对两种含Nb中锰钢进行QP热处理试验,通过SEM、EBSD、拉伸试验及X射线衍射法研究了不同淬火温度对含Nb中锰QP钢组织性能的影响。结果表明:淬火温度通过影响初生马氏体量进而影响最终室温奥氏体含量,其中对5Mn钢的影响低于7Mn钢。当淬火温度为180℃时,5Mn-Nb钢获得的最大抗拉强度可达1041 MPa,伸长率为34.9%,强塑积可达36 000 MPa·%;7Mn-Nb钢在淬火温度为60℃的QP工艺处理下获得的最大抗拉强度可达1245 MPa,伸长率为32.4%,强塑积可达40 338 MPa·%。     

两相区连续退火均热温度对Q&P980钢组织性能的影响

以冷轧Q&P钢的连续退火生产为工艺背景,采用两相区均热保温+缓冷+快冷至Ms与Mf点之间进行配分的热处理工艺,研究了两相区不同均热温度对低碳硅锰系Q&P980合金高强钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着两相区均热温度的升高,铁素体含量降低,马氏体所占比例升高,且板条尺度有所增加;随着均热温度的升高,残留奥氏体含量先升高至最大值(7.2%)后降低;随着均热温度继续升高,基体内部马氏体的含量增加,导致材料抗拉强度增加,而伸长率的变化趋势则与残留奥氏体含量变化趋势相似;在配分温度为310 ℃时,最佳的均热温度区间为765.24~812.56 ℃,其中在790 ℃均热时,抗拉强度为1052 MPa,伸长率为22.9%,强塑积为24 090.8 MPa·%。     

I&Q&PB处理后低碳硅锰贝氏体钢的组织与性能

采用QPB和IQPB工艺,研究低碳硅锰贝氏体钢经QPB和IQPB工艺处理后的组织性能。结果表明:试验钢通过两种工艺热处理后均得到粒状贝氏体和板条状贝氏体组织,且经IQPB工艺热处理后得到的板条状贝氏体更多;QPB工艺热处理后残留奥氏体量仅为8.19%,IQPB工艺热处理后残留奥氏体量高达12.08%。两种工艺下测试力学性能,IQPB试样的抗拉强度为900 MPa,伸长率高达27%,QPB试样的抗拉强度为920 MPa,伸长率为22%,经过两相区Mn配分强塑积提高4060 MPa·%。     

预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用双相区保温-淬火(IQ)工艺研究预先Mn配分行为,并对其配分现象进行表征,采用淬火-配分(QP)及双相区保温-奥氏体化-淬火-配分(IQP)热处理工艺,探讨了预先Mn配分处理对低碳高强QP处理钢中C配分和残余奥氏体及力学性能的影响.结果表明,实验钢在双相区保温过程中C,Mn不断向奥氏体内扩散,淬火处理后C,Mn在马氏体(原双相区奥氏体)内呈现明显的富集现象;实验钢经IQP工艺处理后,室温组织中Mn富集现象依然很明显,C在马氏体板条间富集;随着C配分时间的延长,实验钢抗拉强度不断减小,延伸率均呈先增加后降低趋势,在C配分时间为90 s时,IQP工艺下钢的强塑积达到23478 MPa·%;IQP工艺中预先Mn配分处理,使得实验钢在一次淬火时保留更多的奥氏体,随后C配分促使更多的C原子扩散到这些奥氏体中,从而二次淬火至室温获得更多残余奥氏体.IQP工艺中C,Mn的综合作用稳定的残余奥氏体体积分数比相同条件下QP工艺中C配分稳定的残余奥氏体体积分数最大增多2.4%左右.     

形变及合金元素配分协同作用对含Cu低碳钢组织和性能的影响

采用形变+QP及形变+IQP热处理工艺,研究了形变及合金元素协同作用对一种含Cu低碳钢组织性能的影响。结果表明:实验钢经两种形变工艺处理后的组织均由一次淬火马氏体和新生马氏体组成,且经形变+IQP处理后晶粒细化效果更明显;实验钢经形变+QP工艺获得了10.9%的残余奥氏体,经形变+IQP工艺处理后其残余奥氏体含量高达13.2%,较前者提高了21%;与形变+QP处理相比,在抗拉强度基本相同的前提下,形变+IQP工艺处理的实验钢的伸长率提高到17.1%,强塑积高达22469 MPa·%,形变及合金元素配分协同作用实现了细晶强化和提高塑性的双重效果。     

配分温度对Q-P-T钢组织与性能的影响

采用SEM、TEM、EBSD、XRD等手段,研究了Q-P-T工艺配分温度(320、380和450℃)对28Mn2SiCrNiMo钢组织及性能的影响规律。结果表明:试验钢在320℃配分后,获得针状下贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;380℃配分后,获得板条状上贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;450℃配分后,组织为马氏体+残留奥氏体,无贝氏体生成。当配分温度为320℃时,强度、塑性和韧性的配合达到最佳,强度为1524MPa,总伸长率为18.7%,V型缺口冲击功为58J。配分过程中贝氏体的形成,分割原奥氏体晶粒,细化组织,阻碍了裂纹的扩展,使得试验钢的冲击韧性大幅提升。     

Q&P热处理对含铜马氏体不锈钢中过渡碳化物的影响

研究了QP工艺参数,包括配分温度,配分时间及加热速度对含铜马氏体不锈钢中过渡碳化物形成的影响。通过透射电镜对不同QP工艺参数条件下试验钢中过渡碳化物进行了分析。结果表明,不同的配分温度及配分时间条件下,试验钢中均能观察到明显的棒状过渡碳化物,尺寸在100 nm以上,随着配分温度升高,配分时间延长,过渡碳化物聚集长大。而由淬火温度升至配分温度时的加热速度对过渡碳化物有明显影响,随着加热速度提高,过渡碳化物减少,当加热速度超过50℃/s时,试验钢中基本观察不到过渡碳化物。     

配分温度对Q&P钢组织性能的影响

通过一步淬火配分热处理工艺参数的变化研究了钢的组织性能的变化规律.结果表明,不同淬火温度下,抗拉强度随配分温度的升高而逐步降低,屈服强度则随配分温度升高而下降.在250℃配分后得到最优的强韧性,抗拉强度达到1655MPa,伸长率16.8％,强塑积为27804 MPa·％.另外在250℃配分后得到最高的残余奥氏体含量和奥氏体中较低的碳含量,在变形过程中发生马氏体相变,即TRIP效应,使塑性提高.     

配分时间对低碳热轧F-Q&P钢组织和性能的影响

采用二辊可逆轧机,研究了弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺中配分时间对试验钢组织及力学性能的影响。研究表明,在弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺下,试验钢的组织主要以多边形铁素体、板条马氏体和残留奥氏体组成;当配分时间延长,试验钢的强度降低,屈强比先降低后升高,伸长率增加,加工硬化指数n值和残留奥氏体含量先增加后下降。进行60 s配分后,试验钢有最低的屈强比和最高的n值,分别为0.62和0.12,抗拉强度和伸长率分别为1090 MPa和19.0%, 力学性能最佳。