喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢快速凝固组织研究

铸造1．8C-1．6Al超高碳钢(UHCS)由于冷速较低,晶粒粗大,珠光体片间距也较大,品界形成了粗大的碳化物网络,同时合金元素产生偏析,品内生成了大块的合金渗碳体,使得它在室温下为脆性,机加工性能极差。喷射成形1．8C—1．6Al超高碳钢则利用喷射成形工艺冷却速度大的特点细化了晶粒,减小了珠光体的片间距,提高了硬度与强度,同时降低了元素偏析程度。同时发现：在铸态1．8C-1．6Al超高碳钢中和在喷射成形1．8C-1．6Al超高碳钢中Al在晶内的分布情况正好相反,由反偏析转变为正偏析。     

超高碳钢石墨化的热力学分析及研究

对喷射态超高碳钢和普通铸造的母合金1．25C-3．0Si-1．5Cr进行了热轧试验，发现在渗碳体和奥氏体双相区热轧时有条状石墨生成。喷射态超高碳钢较母合金中的石墨数量少且石墨较细。从热力学角度分析了元素对石墨化的影响，得出变形可促进石墨的形成。通过控制化学成分，选择合理的热轧工艺减小碳的偏析，可有效抑制石墨的生成。     

1.6%C超高碳钢高温超塑性研究

1.6%C超高碳钢热轧后经810℃×1h+750℃×1h球化处理后获得理想的球化组织,碳化物颗粒大小、分布较均匀,铁素体晶粒尺寸为3￣5μm。高温拉伸试验表明,在2.5×10-4s-1的应变速率下,800℃时伸长率高达216%,获得很好的超塑性。扫描电镜分析表明,高温拉伸过程中晶粒基本上保持等轴状,碳化物沿晶界长大、粘连,晶内细小碳化物减少。超高碳钢的高温变形主要依靠晶粒的转动和晶界的滑动来实现。     

1.6%C超高碳钢高温超塑性研究

1.6%C超高碳钢热轧后经810℃×1h+750℃×1 h球化处理后获得理想的球化组织,碳化物颗粒大小、分布较均匀,铁素体晶粒尺寸为3～5 μm.高温拉伸试验表明,在2.5×10-4 s-1的应变速率下,800℃时伸长率高达216%,获得很好的超塑性.扫描电镜分析表明,高温拉伸过程中晶粒基本上保持等轴状,碳化物沿晶界长大、粘连,晶内细小碳化物减少.超高碳钢的高温变形主要依靠晶粒的转动和晶界的滑动来实现.     

超细晶超高碳钢研究现状及展望

超细晶超高碳钢是国外近年来发展起来的一类新型的、并具有重要发展前景的高性能钢铁材料.在系统总结大量文献资料的基础上,综述国内外近年来超细晶超高碳钢的研究进展,包括制备工艺,微观组织及其影响因素,室温力学性能,超塑性,层状超高碳钢复合材料等,指出今后超细晶超高碳钢研究的发展方向.     

1.4%C超高碳钢显微组织与疲劳性能的研究

对1．4％C超高碳钢试样热处理后的疲劳极限与断裂韧性进行测定，观察了显微组织与试样断口。结果表明，经950℃淬火700℃回火热处理后，又经860℃正火处理，试验用钢的组织结构超细化且碳化物弥散均匀分布，获得良好的综合强度与韧性及较高的疲劳极限，断裂强度较40CrNiMo调质态提高48％，屈服强度提高15％，延性指标相当，是一种优良的结构钢材料。     

合金元素对喷射成形超高碳钢组织的影响

对喷射成形超高碳钢的化学成分进行了交叉设计,以确定各元素成分对组织的影响。研究表明:Si并不足以单独阻止喷射成形超高碳钢晶界碳化物的出现,A l对抑制晶界碳化物的生成有很大作用,Cr对晶界碳化物的生成有明显抑制作用,C对超高碳钢晶界碳化物的生成有直接影响。     

石墨对超高碳钢组织和性能的影响

通过细化碳化物获得优良性能的超高碳钢.结果表明,显微组织中除了珠光体和晶界上的网状碳化物外,还有约6.5％的球状石墨.由于少量球状石墨的存在,经850℃×3h球化退火处理后的钢表现出良好的塑性,伸长率达12.5％,且抗拉强度达967 MPa、屈服强度达715 MPa.     

喷射成形超高碳钢的超塑性等温锻造性能研究

研究了喷射成形超高碳钢的显微组织 ,表征了其超塑性变形的力学特征 ,喷射成形超高碳钢的最佳变形温度为 82 0℃ ,最佳应变速率为 2 5× 10 - 4s- 1 。测定了超塑性等温锻造后喷射成形超高碳钢的室温力学性能 ,并观察了其显微组织。结果表明 ,超塑性等温锻造工艺使超高碳钢的组织得到了致密化 ,其原始组织主要是均匀、细密的珠光体 ,锻造后则大部分转变为细小的等轴铁素体晶粒以及弥散分布于其上的碳化物的组织。     

正火温度对1.37%C球化超高碳钢组织与性能的影响

对锻造态的1．37％C超高碳钢采用离异共析转变的工艺，得到铁素体基体上弥散分布碳化物颗粒的组织，随后进行二次正火热处理工艺。扫描电镜分析表明：在相同的保温时间内，随正火温度的升高，片层状珠光体越来越密集。室温拉伸试验显示出，超高碳钢获得了优异的综合力学性能，具有明显的屈服现象，强度和塑性均很好。     

1.6%C超高碳钢的电致超塑性压缩行为及其与40Cr钢的电致超塑性焊接

以热机械处理获得的超细晶1.6%C超高碳钢为研究对象,借助电致超塑性压缩试验研究了电场强度和初始应变速率对超高碳钢超塑性的影响,并探讨了其与40Cr钢电致超塑性焊接的可行性.实验结果表明,在压缩温度780℃、初始应变速率(0.5-5.0)×10-4 s-1,试样接正极环状电极接负极条件下,超高碳钢的应力应变曲线呈现出明显的超塑性压缩流变特征,其应变速率敏感性指数为0.46;当电场强度为3 kV/cm时,其超塑稳态流变应力降低10%以上.在焊接温度780℃、初始应变速率1.5×10-4 s-1、预压应力56.6MPa、电场强度3 kV/cm条件下,超高碳钢与40Cr钢实现了电致超塑性焊接,其接头拉伸强度达到533 MPa,比不加电场时增加15%.     

热处理对超高碳钢组织和性能的影响

采用几种不同的热处理工艺对超高碳钢进行球化处理,并对不同热处理状态下的试样进行了组织观察和力学性能测试分析,探讨了热处理对超高碳钢组织和性能的影响。结果表明,随着碳化物球化率的提高,钢的塑性得到明显改善。经840℃×20min淬火+650℃×3h高温回火处理样品因能获得圆整度高的球状碳化物,而拥有σs=576MPa、σb=835MPa的高强度和δ5=18·4%的良好塑性。经1200℃×4h高温正火+800℃×2h球化退火处理的超高碳钢由于获得的球状碳化物颗粒细小且分布均匀,基体在变形时受到的阻碍作用较弱,故强度较高(σs=622MPa,σb=927MPa),但塑性稍有下降(δ5=16·0%)。经720℃×3·5h退火处理和840℃×20min空冷+720℃×2·5h退火处理的超高碳钢尽管含有一定量的片状碳化物,也能获得高的强度(σs>590MPa,σb>870MPa)和较好的塑性(δ>11%)。     

超高碳钢球化组织与性能研究

对一种含碳量为1.41%的超高碳钢分别采用离异共析（DET）和淬火＋高温回火工艺球化后进行组织和力学性能研究。结果表明：球化处理后锻造组织中的碳化物得到充分球化,获得了铁素体基体上弥散分布超细球状碳化物的组织;其屈服强度和抗拉强度都有明显提高,伸长率达到17.5%,是一种优良的结构钢材料;超高碳钢拉伸过程中裂纹容易在大颗粒碳化物处萌生并扩展。     

超高碳钢的制备及热处理工艺研究

研究了超高碳钢的化学成分及预先热处理的特点,通过不同的奥氏体加热温度和保温时间的试验,发现由于超高碳钢超细晶粒效果,通常油淬达不到需要的硬度。860℃正火处理,强度和塑性较传统中碳合金调质钢的高。对研制超高碳钢的生产和热处理工艺进行了尝试。     

碳对NiCrMo高强度钢组织和力学性能的影响

针对不同碳含量的NiCrMo淬火和低温回火高强度结构钢，通过微观组织结构分析、准静态拉伸、低温Charpy—V冲击和K1c断裂韧性试验和断口形貌分析，以建立力学性能一微观组织-碳含量之间的关系。结果表明：随着碳含量的增加，材料的强度与硬度呈线性增加，而塑性和韧性下降。碳含量变化对试验钢力学性能的作用基本上是通过回火过程中析出的碳化物的数量和分布的变化来实现的。     

铝合金化对超高碳钢先共析碳化物析出行为的影响

通过对不同铝含量超高碳钢的相平衡热力学计算、热处理工艺试验以及扫描电镜的微观组织观察，研究了铝合金化对超高碳钢先共析碳化物的数量和析出行为的影响。结果表明，对碳含量为1．6％的超高碳钢，添加2％以上的铝，可以显著抑制先共析网状碳化物的析出。铝的添加，导致平衡状态下的先共析碳化物数量减少，尤其在2％Al附近，更为显著，是铝合金化抑制超高碳钢网状碳化物的主要原因。     

低碳锰钢强韧化机制的研究

在实验室对低碳锰钢进行了控轧控冷试验.利用光学显微镜和透射电子显微镜等测试手段,对试验结果进行了研究.结果表明,具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢具有较高的强度和良好的韧性.贝氏体相变强化对低碳锰钢屈服强度的贡献可达30%,贝氏体铁素体板条的细化和铁素体亚晶的存在可以降低碳锰钢的脆性转变温度.具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢除了固溶强化之外,主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化.