超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化,并与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经500℃～700℃回火1h后,随回火温度升高呈现软化-硬化-再软化的变化规律,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明,RPC钢板具有良好的热稳定性。     

重加热过程中含Nb微合金钢组织热稳定性

运用热模拟技术，结合金相和透射电子显微镜观察，研究了含Nb微合金钢在奥氏体区变形后等温弛豫不同时间再水冷得到的复合组织的热稳定性，发现在各样品的贝氏铁素体内部，位错组态与应变诱导析出颗粒的分布状态明显不同。在随后的700℃重加热等温过程中，弛豫60s的样品重加热时热稳定性明显高于弛豫1000s的样品。重加热前的预应变加速演化过程。这些现象表明，显微组织的热稳定性在很大程度上取决于它的形成历史。重加热等温过程发生的组织演化是以板条内位错摆脱钉扎发生多边形化，板条间小角倾转晶界通过位错攀移而逐渐消失和发生再结晶形成多边形铁素体的次序进行的。     

弛豫处理对低碳贝氏体钢组织性能的影响

用膨胀法测定了贝氏体钢的连续冷却转变曲线,对转变产物进行了显微组织观察,研究了冷却速率对贝氏体组织形成的影响,并讨论了合金元素对试验钢性能的影响.研究表明,试验钢在冷却速率为2 ℃/s时已有较多的贝氏体组织发生转变;合金元素V抑制了铁素体和珠光体的转变;Cr提高了贝氏体开始转变的温度.结果表明,在很宽温度围内都可以得到以贝氏体为主的转变组织; V的加入扩大了贝氏体转变区,细化了铁素体晶粒;适量Cr的加入提高了试验钢的抗拉强度,并降低了屈强比.     

等温弛豫对微合金钢中非平衡组织热稳定性的影响

含Nb微合金钢在奥氏体区变形后等温弛豫可得到以贝氏铁素体为主的组织．弛豫时间适中,析出颗粒基本分布在位错线上并钉扎位错．在随后的650和700℃再加热过程中,非平衡组织向平衡组织演化．弛豫60s的样品热稳定性最高;弛豫1000s的样品,组织演化进行得最快,再加热前的预应变可加速演化过程．发生的组织演化是以板条内位错多边形化、板条间小角晶界逐渐消失和发生再结晶形成多边形铁素体的次序进行的：再加热等温过程伴随有硬度的起伏,弛豫样品出现两个硬化峰．显微组织的热稳定性在很大程度上取决于它的形成过程．     

高强度低碳贝氏体钢的工艺与组织细化

在超低碳贝氏体钢中，采用弛豫-析出-控制相变(RPC)技术可得到细化的中温转变组织，组织类型为细化的板条贝氏体及少量不规则粒状贝氏体或针状铁素体，与一般控轧空冷和调质处理组织比较，除细化外，所得贝氏体类型及形貌均有所不同，通过这种工艺细化的低碳贝氏体钢板其强度比控轧后空冷或轧后再加热-淬火(调质处理)钢有明显提高。在采用RPC工艺时，轧后弛豫时间长短对最终组织细化程度和形貌也有明显影响，从而造成性能有所差别，终轧后弛豫阶段形成并被应变诱导析出物钉扎的位错胞状组织或亚晶结构是细化相变组织、阻碍贝氏体生长的主要原因，冷却过程中，在贝氏体相变前形成的不规则粒状贝氏体或针状铁索体，分割了压扁的原奥氏体晶粒，同样限制了贝氏体板条柬的长度和宽度。     

调质处理对低碳微合金钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜和拉伸试验机研究了C-Mn-Mo-Ni-Nb-Ti-V 系低碳微合金钢950 ℃淬火和560~640 ℃回火调质处理对钢微观组织及力学性能的影响。结果表明,轧态钢板中含有大量细小均匀的粒状贝氏体（GB）组织,有良好的强韧性。调质后,试验钢获得板条贝氏体及铁素体的混合组织,随回火温度的升高,板条贝氏体回复作用逐渐加强,相邻板条合并,致使组织粗化。试验钢经950 ℃淬火+640 ℃回火后,其强度下降,韧性和塑性明显提高,伸长率为26.9%,－20 ℃夏比冲击吸收能量为392 J,断口剪切面积达到100%。     

卷取后温度场对低碳微合金钢组织和性能的影响

通过在工业生产的热轧卷不同位置取样进行力学性能和显微组织分析,研究卷取过程中冷却速度的差异对低碳微合金钢组织性能的影响。结果表明:不同部位试样的显微组织均为形态各异的铁素体和M/A岛;随着取样部位由钢卷外部向内部变化,等轴铁素体比例增加,并且晶粒尺寸增大,M/A岛减少;钢卷外部试样的(Nb,Ti) C析出物尺寸小,数量较少,其力学性能较差。温度场模拟分析表明,沿热轧卷长度方向冷却速度变化较大,导致钢卷内部第二相粒子析出数量增加,因此随着取样位置由钢卷外部向内部变化,试验钢屈服强度和拉伸强度显著增加,伸长率变化不大。     

高性能低碳贝氏体钢的组织细化技术及其应用

综述了新一代高性能(屈服强度500～700 MPa级)贝氏体钢系列组织控制与形成超细组织的物理冶金原理及工艺技术的发展情况,系统论述了Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢的组织特性、形成温度区间,阐明了中温转变组织超细化的基本理论思路及弛豫-析出-控制相变技术的基本原理,介绍了组织控制与超细化技术在提高低碳微合金钢性能上的应用.     

等温时间对低碳微合金钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、场发射扫描电镜、透射电镜、拉伸试验和X射线衍射仪等,研究了725℃下不同等温时间对低碳微合金钢(0.058%C)组织和性能的影响。结果表明,725℃下等温时间由1800 s增加到86 400 s时,板条贝氏体的体积分数减少,铁素体的体积分数增加,等温时间为86 400 s的试样中残留奥氏体几乎全部分解。随等温时间的延长,试验钢的抗拉强度降低,屈服强度降低,断后伸长率增加;等温时间为1800 s时可获得具有良好强度-韧性配合的下贝氏体组织。     

添加稀土元素钇对低碳微合金钢组织和性能的影响

真空条件下,向低碳微合金钢中加入不同含量的稀土元素钇,同样条件下进行熔炼、浇注、轧制.利用光学显微镜和扫描电镜以及能谱分析,研究了稀土元素钇对低碳微合金钢组织、性能的影响规律.结果表明.稀土元素钇细化了低碳微合金钢的组织并对第二相具有变质作用;热分析表明不同含量钇均使低碳微合金钢的晶粒得到细化.向低碳微合金钢中添加质量分数为1.5%Y时,实验钢的性能有所提高.当达到2.0%Y时,合金晶粒细化效果明显,此时力学性能有进一步改善.     

Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢中温转变组织的演化

利用金相、电子背散射衍射(EBSD)技术结合纳米压痕仪研究了低碳Mn-Mo-Nb-B微合金钢的组织转变、晶粒的晶体学取向及其纳米力学性能.由1℃/s冷速连续冷却到室温所得组织主要是贝氏体铁素体和粒状贝氏体.以1℃/s冷速连续冷却到560℃淬水所得组织为针状铁素体和淬水时形成的马氏体/贝氏体,其中相邻针状铁索体之间为小角晶界;前一试样中粒状贝氏体的平均纳米压痕硬度(2.31 GPa)与后一试样中针状铁素体的平均纳米压痕硬度(2.22 GPa)极为接近.取向差较小的针状铁素体组织在1℃/s冷速下连续冷却过程中碰撞,接合成粒状贝氏体.     

热轧工艺对低碳微合金钢组织与性能的影响

通过对比两种不同的热轧工艺对低碳微合金钢组织与性能的影响，得出在此类针状铁索体型钢中．降低终轧和卷曲温度，可以获得细小弥散的M-A组织和析出物，从而提高钢的屈服强度和韧性，特别是改善DWTT(落锤撕裂试验)性能。但抗拉强度将随卷曲温度的降低而有少量损失，而屈强比提高。     

Q235碳素钢超细铁素体组织的退火过程研究

在热模拟单向压缩条件下研究了Q235碳素钢形变强化相变产生的超细铁素体退火时的组织及取向(差)演变过程及其应变量和先共析铁素体的影响。结果表明，形变强化相变后细晶铁素体内形变储存能有限，加上渗碳体的钉扎，一般不发生明显的静态再结晶过程。当应变量足够大时，形变后在650℃下保温铁素体发生正常长大。先共析铁素体存在时，形变后在650℃退火时，形变长条铁素体发生明显的(亚)晶粒回复式长大。形变改变了未转变奥氏体的分解方式，表现为奥氏体向离异珠光体的加速转变。讨论了低碳钢形变后铁素体难以再结晶的原因。     

奥氏体变形条件下低碳微合金钢中的贝氏体相变

采用Gleeble-1500热模拟机对低碳Mn-Nh-Ti钢进行了奥氏体区变形和变形后的冷却试验,借助于光学显微镜和扫描电镜分析了变形和冷却速度对显微组织的影响。结果表明,随着奥氏体形变量的增大,奥氏体向铁素体的相变增加,向贝氏体的相变减少,贝氏体中的铁素体和小岛由细长条状逐渐向近等轴状变化,铁素体板条间的小岛逐渐变化为存在于某些铁素体的晶界上。随着变形后的奥氏体冷却速度增大,铁素体量减少,贝氏体量增加,粒状贝氏体也逐渐由板条贝氏体所取代。     

微合金化低碳贝氏体型非调质钢的控轧控冷

在热模拟试验机上研究了控轧控冷工艺对微合金化低碳贝氏体型非调质钢组织性能的影响，并探讨了贝氏体转变机制问题。结果表明．控轧控冷代替常规轧后回火工艺的途径是可行的，同时有力地支持了粒状贝氏体的扩散型长大学说。     

低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学

利用光学显微镜和晶体长大动力学理论对低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体的长大动力学进行了实验测定和理论计算与分析．在实验温度范围（650-750℃）内,铁素体首先在晶界上形成,在晶内夹杂物上形成较晚．晶界与晶内铁素体形成的过冷度相差40℃以上,铁素体在晶内夹杂物上形成比在晶界上形成需要更大的过冷度．晶内铁素体长大速率常数的实测值小于计算值,晶界铁素体长大速率常数的实测值则大于计算值．     

加热温度对低碳微合金钢相变的影响

采用Gleeble—1500热模拟机对低碳Mn—Nb—Ti钢进行了不同加热温度下的奥氏体变形和变形后的冷却实验．通过光学显微镜和扫描电镜分析了加热温度对奥氏体有效晶粒尺寸的影响．和不同有效晶粒尺寸的奥氏体相变后显微组织的变化。结果表明，随着加热温度的提高，变形奥氏体的有效晶粒尺寸增大；相变后的显微组织中铁素体由等轴状逐渐过渡到准多边形以至形成长条状，微细碳化物逐渐减少，小岛逐渐增多，小岛的长宽比不断增大最后形成细长条状。     

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．     

超细化针状铁素体/贝氏体组织的热稳定性

利用硬度测量和金相观察,研究了Mn-Mo-Nb-B超细化针状铁素体/贝氏体组织在500～700℃重新加热过程中组织的演化和性能。结果显示:实验轧制的超细化组织在再加热保温过程中硬度变化有起伏,在550和650℃保温情况下,硬度曲线出现双硬化峰现象;而在700℃保温时,只出现一个硬化峰。650℃保温20h时发现有再结晶发生,48h时大部分非平衡组织均转变为多边形铁素体组织;700℃保温48h的各个阶段组织演化速度明显加快,48h时,几乎完全由平行排列的多边形铁素体构成,原奥氏体晶界依然可见。同以往的研究结果相比,该实验轧制的超细化非平衡组织具有良好的热稳定性。