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。     

钛微合金化高强钢的连续冷却相变规律

为了研究钛微合金化高强钢在连续冷却条件下的相变规律,通过热膨胀法及金相分析研究了低碳钢(C-Mn钢)和钛微合金钢(Ti钢)在连续冷却过程中的组织变化及过冷奥氏体的相变规律,分析了钛元素和变形对试验钢相变规律的影响,并讨论了连续冷却转变(CCT)与等温转变(TTT)曲线的关系。结果表明：随着冷速的增加,试验钢的主要相变组织由铁素体向贝氏体转变。在C-Mn钢中加入钛元素提高了过冷奥氏体的稳定性,抑制了铁素体和珠光体转变,促进了贝氏体转变;在奥氏体未再结晶区进行变形使试验钢的CCT曲线整体向左上方移动,提高了相变开始温度;变形提高了铁素体的形核率,促进了铁素体相变,铁素体组织得到细化;变形促进了贝氏体相变,使板条贝氏体变短,细化贝氏体组织。     

贝氏体组织的弛豫细化

利用热模拟、金相分析结合半定量测量统计及径迹显微照相技术(FFA),研究了微合金钢奥氏体区变形后弛豫不同时间的贝氏体组织演化情况。同时,通过萃取复型方法观察了弛豫不同时间奥氏体中的析出行为。结果表明,弛豫处理后试验钢的组织得到了有效细化,主要为超细贝氏体与马氏体复合组织。随着弛豫时间的变化,细化效果不同,在850℃变形后等温弛豫60s-200s时,细化效果最佳。变形后弛豫过程中的位错运动和弛豫析出速度的配合与细化效果密切相关。     

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。     

热处理工艺对Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢组织和力学性能的影响

利用SEM、电子探针、纳米压痕及高温变形热模拟机,研究低碳合金钢在不同热处理工艺下组织及力学性能的变化规律。结果表明,冷却速度不同时,合金钢中贝氏体的显微组织不同。当冷却速率为0.50~1.00℃/s时,钢中组织为准多边形铁素体和粒状贝氏体;冷却速度为3.00~10.00℃/s时,组织变为针状铁素体和板条贝氏体。针状铁素体组织的相变温度为620~600℃之间;试验钢中准多边形铁素体硬度最低,板条贝氏体硬度最高,贝氏体组织的本征硬度与维氏硬度均随冷却速度的增加而增大,且基体本征硬度对合金钢维氏硬度的变化起主要作用。     

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。     

铌微合金钢等温及连续冷却贝氏体相变

通过测定不同温度下等温转变的硬度曲线和不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线,结合金相组织观察,获得了含铌微合金钢的等温转变曲线和连续冷却转变曲线,研究了其等温转变和连续冷却条件下形变对贝氏体相变的影响规律.研究表明,在等温条件下,变形促进了贝氏体相变,贝氏体转变的鼻尖温度为500 ℃,Bs为600 ℃;在连续冷却条件下,随着冷却速度的增加,贝氏体转变开始温度下降,随着变形量的增加,贝氏体转变开始温度有所升高.从贝氏体转变开始温度来看,950 ℃变形时,对贝氏体相变有促进作用.     

微量Nb对低碳低合金管线钢相变的影响

采用Gleeble-1500D型热模拟机,测定了不同Nb含量的低碳微合金管线钢在不同冷却速度下,过冷奥氏体连续冷却相变点,分析观察了显微组织,测定了其显微硬度.结果表明,在同一冷速下,随着Nb含量的增加,过冷奥氏体连续冷却相变点降低,组织中容易出现板条状贝氏体铁素体,显微硬度提高;在相同成分下,随着冷速的增加,含铌钢中铁素体越来越细小,由等轴大块铁素体组织向板条状贝氏体铁素体转变,显微硬度提高.     

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％.     

奥氏体变形对超级贝氏体相变和组织的影响

设计及冶炼了一种Fe-Mn-Si系超级贝氏体钢,在Gleebe-1500热模拟试验机上研究了奥氏体变形对该低温贝氏体相变和组织的影响。结果表明,奥氏体变形对超级贝氏体组织形貌有很大的影响;奥氏体高温变形缩短贝氏体相变孕育期,但阻滞贝氏体相变体积分数;奥氏体低温变形大大缩短了贝氏体相变孕育期,明显促进贝氏体相变过程,转变后贝氏体组织呈明显的纤维状变形组织。     

高铝TRIP钢的连续冷却转变及热变形对其相变的影响

通过热膨胀及热压缩变形模拟连续冷却试验,绘制了高铝TRIP钢的CCT曲线,研究了连续冷却相变规律及热变形对相变的影响,并定性地分析了相变驱动力。结果表明,试验钢的CCT曲线主要分为3个区域,随着冷却速率的增大,铁素体和珠光体减少,贝氏体和马氏体增多,贝氏体从粒状逐渐转变为羽毛状和板条状。热变形使得高温奥氏体发生动态再结晶,原始奥氏体晶粒明显被细化,较高冷速下形成一些针状铁素体。热变形能提供更多的形核点,增大γ→α相变驱动力,缩短了贝氏体相变的孕育期,进而细化了室温组织。     

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。     

加热温度对19CrNi5钢组织及硬度的影响

选取轧后硬度高于200 HRB的19CrNi5钢为研究对象,用碳-硅棒箱式高温加热炉将同一炉钢材加热至800、850、900、950、980、1050和1100 ℃,保温40 min后室外15 ℃下空冷,用红外线测温仪测定钢材冷速,并检验钢材硬度、显微组织。经研究,贝氏体是影响钢材硬度的主要原因之一,当加热温度≥1000 ℃,冷速≥2.5 ℃/s时,加热温度越高,冷速越大组织中贝氏体组织比例越大,钢材硬度越高;当加热温度＜1000 ℃,冷速＜1.0 ℃/s时,冷却过程中,奥氏体完全转变为珠光体,最后全部形成珠光体+铁素体组织,钢材硬度低。实际生产中终轧温度控制在1000 ℃以下,冷速＜1.0 ℃/s时,可减缓或消除钢材中贝氏体组织的形成。     

变形条件对Mn-Cr齿轮钢连续冷却相变的影响

使用Gleeble 1500热模拟实验机研究了Mn—Cr齿轮钢在奥氏体再结晶区不同温度变形后的连续冷却相变行为及相变组织．实验结果表明,变形温度降低,促进了多边形铁索体及珠光体相变,获得多边形铁索体加珠光体混合组织的临界冷速增大．贝氏体与针状铁索体之间存在相互竞争机制,随着变形温度及冷速的降低,大量的晶界仿晶型铁索体占据了奥氏体晶界,中温相变产物由贝氏体向针状铁索体转变．降低变形温度,奥氏体在中温相变区稳定性增加,相变结束温度下降,室温组织中马氏体／奥氏体岛的数量增多．     

TiNbV微合金钢焊接接头HAZ晶粒长大及相变原位观察

采用激光共聚焦显微镜原位观察方法,研究了大热输入用TiNbV微合金钢在模拟焊接热循环作用下焊接热影响区(HAZ)晶粒长大过程及相变的规律. 热循环过程中加热温度升高至860 ~ 980 ℃时,发生由铁素体和珠光体向奥氏体的转变,1 100 ℃时,奥氏体晶粒开始有明显长大的趋势,1 300 ~ 1 400 ℃时,晶粒以合并长大方式迅速长大;冷却过程中温度降低至1 400 ~ 1 350 ℃时,晶粒以晶界迁移方式缓慢长大,660 ~ 580 ℃时,发生奥氏体迅速向贝氏体转变,焊接HAZ主要由贝氏体与铁素体组成,贝氏体的尺寸是由奥氏体晶粒大小决定的. 热循环高温停留时间延长,奥氏体与贝氏体的形成、终了、转变温度区间均有下降. 结果表明,组织中先共析铁素体含量先降低后增加,贝氏体含量降低,多边形铁素体消失,先共析铁素体含量增加,冷却组织趋于均匀粗大. 焊接过程中,选择合适的高温停留时间可提高组织中IAF的含量,提高力学性能.     

Effect of austenite-decomposition temperature on bainite morphology and properties of low-carbon steel after thermomechanical treatment

Peculiarities of the bainite structure formed in low-carbon steel 07G2NDMBT during isothermal austenite decomposition, namely, the sizes of crystallites, their mutual orientation, and the presence of cementite precipitates, are considered. The temperature range of the formation of bainite with the subgrain structure was determined. The size of the austenite grain and degree of hot deformation were found to affect the transformation of bainite that occurs upon subsequent cooling and the submicrocrystalline bainite structure. We studied the structure and mechanical properties of a rolled sheet 16 mm thick, which was subjected to thermomechanical treatment (TMT) under plant conditions in accordance with optimum regimes. It was shown that the high structure dispersion of the steel subjected to TMT is due to not only the formation of bainite with the subgrain structure, but also the partial transfer of crystal-structure defects from hot-rolled austenite to the final bainite structure.     

热变形对塑料模具钢SDFT600贝氏体相变的影响

利用热模拟试验机、热膨胀仪、扫描电镜等研究了热变形对塑料模具钢SDFT600连续冷却过程贝氏体相变的影响。结果表明,在适用于塑料模具钢模块锻造生产的参数条件下,热变形会促进贝氏体相变。相同连续冷却速率下,动态CCT试样贝氏体开始转变温度高于静态CCT试样,0.5 ℃/s时两者差值达到96 ℃;热变形会降低过冷奥氏体的稳定性,0.5 ℃/s时动态CCT试样的贝氏体含量较高;连续冷却速率小于0.1 ℃/s时,动态CCT试样残留奥氏体含量低于静态CCT试样;热变形条件下试样的硬度均匀性较好,有利于提高大模块的最终质量。     

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。     

荒管再加热前冷速对E470钢管在线常化工艺的影响

通过分析在线常化工艺生产的E470钢管在两种不同的荒管冷却速度下出现的性能异常情况,结果发现:当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度超过贝氏体临界冷却速度时,因在奥氏体冷却过程中未完全形成铁素体+珠光体而存在部分过冷奥氏体组织,在随后的再加热过程中未转变的过冷奥氏体继续长大形成粗大晶粒,并在随后的冷却中形成了贝氏体组织,最终组织为粗大的贝氏体+铁素体+珠光体,从而大大地降低了材料的冲击韧性。但当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度未超过贝氏体临界冷却速度时,最终组织为细化的铁素体+珠光体组织,获得了良好的强韧性匹配。据此提出为了确保在线常化的效果,应把荒管脱管后的冷却速度作为在线常化工艺的一个重要工艺参数进行控制。     

Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢连续冷却转变的原位观察

采用原位观察法研究不同奥氏体化温度1250、950 ℃及不同相变冷速0.8、1.5 ℃/s对Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢连续冷却转变的影响。结果表明,贝氏体板条形核长大在晶界处以有序同时或不同时生长、晶粒内部无序不同时生长的特点;晶界、晶粒内形核的贝氏体板条都以近似相等的恒定速率生长,不同位向板条遇晶界或预先形成的贝氏体板条停止生长而形成“交叉”板条组织。板条生长速率主要受相变驱动力控制,而奥氏体晶粒大小及强度是影响最终贝氏体板条长度的主要因素。降低奥氏体化温度、加快相变冷速,可加快板条生长并缩短相变时间,减少贝氏体转变量,并获得细小均匀稳定的贝氏体板条组织。Mn-Cr-Mo系贝氏体轨钢中贝氏体板条平均生长速率为4.053 μm/s,支持贝氏体扩散控制相变机制。