低碳钢先共析铁素体和形变诱导铁素体的相变机制、组织和性能

通过Gleeble 1500热模拟机对Q235钢加热至950℃ 5 min;1℃/s冷至855℃ 30 s,以应变速率15 s^-1,进行80%压缩,淬火,获得形变诱导铁素体组织,并用950℃ 5 min,炉冷获得先共析铁素体组织。试验结果表明,形变诱导铁素体晶粒尺寸≤5μm,平均HV229.55,抗拉强度809 MPa;先共析铁素体晶粒尺寸10～20μm,晶粒不均匀,平均HV210.28,抗拉强度736 MPa。文中分析了形变诱导铁素体和先共析铁素体相变热力学和动力学机制。     

钒对高氮钢形变诱导相变的影响

通过实验室模拟试验,研究了高氮钒钢的金相组织和形变诱导铁素体体积分数,分析了钒对高氮钒钢变形诱导相变的影响.试验结果表明,钒的加入促进了形变诱导铁素体相变,细化了铁素体晶粒,提高了形变诱导铁素体体积分数.     

低碳钢中形变诱导铁素体相变过程中的应力—应变曲线研究

利用热模拟机Gleeble-3500在温度Ae3～Ar3之间对低碳钢进行了形变诱导铁素体相变的试验研究,发现常见的形变诱导铁素体相变过程中的应力—应变曲线可归纳为三种情况:"双峰"、"单峰"以及"过渡类型"。曲线上所表现出来的峰值是由形变诱导相变在晶界或者晶内发生而导致的软化效应所引起的,是加工硬化和相变软化的平衡点。对应变—时间曲线和应力—时间曲线的分析表明,形变对诱导相变过程中在晶内开始大量发生相变的时刻具有明显的推迟作用,形变诱导相变在形变接近结束之时才开始大量发生,导致大部分的相变过程发生在应变结束之后。研究发现,形变诱导铁素体相变具有亚动态相变的特征,是一个动态形核的亚动态相变过程。     

形变诱导铁素体相变机制模拟

 通过对室温组织为顺磁性奥氏体的Fe Ni Cr合金,变形后不同温度下的磁化强度和交流磁化率研究表明,一定条件的变形可以改变顺磁性奥氏体的磁自由能,进而对合金体系自由能产生影响;而且变形对合金体系磁自由能的作用规律是在完全顺磁性区会降低磁自由能,过渡区会提高磁自由能,铁磁性区又会降低磁自由能,从而从热力学角度确认了诱导铁素体相变最佳温度区间的存在。     

变形速率对普碳钢中形变诱导铁素体相变的影响

针对普通碳素钢(Q235类型),研究在Ae3～Ar3温度区间内采用形变诱导铁素体机制获得超细晶铁素体的数量与变形速率的相互关系。实验在Gleeble 1500热模拟实验机上进行。实验方案为：1000℃保温2min,以10℃／s的速度冷却到变形温度[Ae3(840℃)至Ar3(780℃)],变形量为30％～50％,变形后立即水淬。结果表明,在840℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量增多;在780℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量减少;而在840-780℃之间变形时,变形速率存在最佳值,在该值下诱导生成的铁素体量最大。     

形变诱导铁素体相变热力学机制的探讨分析

 从热力学角度,对热模拟变形是否会改变顺磁性奥氏体的磁性自由能,为相变发生提供一定的驱动力这个问题进行了模拟研究。试验材料选用室温组织为顺磁性奥氏体的Fe Ni Cr合金,利用X射线衍射仪和振动样品磁强计,测量了不同变形条件下样品的X射线衍射谱线和磁化强度,结果表明：一定条件的变形可以改变顺磁性奥氏体的磁化强度,且随着变形量的增加,磁化强度逐渐减小,磁性自由能随之降低;通过分析磁性自由能降低的原因,从磁性自由能角度,提出了形变诱导铁素体相变的热力学模型修正因子。     

碳锰含量对低碳钢超细铁素体组织退火过程的影响

对08钢和20Mn形变强化相变后退火过程的组织演变的观察表明，超细铁素体退火时的长大是应变能及晶界能共同驱动的正常长大，长大阻力是第二组织的钉扎。形变使奥氏体以离异方式加速分解。在所用应变量下，08钢中的超细铁素体快冷到600℃以下不会有明显长夫。碳锰含量的提高降低了形变强化相变进行的程度，使随后的铁素体长大受到相变驱动力的作用并加大了带状组织特征，铁素体难以正常长大。20Mn中第二组织的增多提供了形变强化相变后调整第二组织的空间及必要性。总结了碳锰含量、退火温度、形变量等因素影响的超细铁素体退火时的组织演变规律。     

不同形变速率条件下低碳钢过冷奥氏体形变过程铁素体超细化

研究了低碳钢过冷奥氏体在760℃,形变速率为l s^-1和10 s^-1变形时组织演变规律.结果表明,形变速率为1 s^-1时真应力-应变曲线双峰特征为形变强化相变和铁索体动态再结晶的表征,相变形核集中在铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,晶粒长大在时间和空间上受到限制,细化能力较高;形变速率提高到10 s^-1时,相变动力学提前,曲线只表现为形变强化相变的单峰特征,相变形核除了在上述铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,还分布到奥氏体晶内各处,晶粒间约束有所减小,尺寸稍大.通过形变强化相变和铁素体动态再结晶可以获得平均晶粒尺寸为(1.98±1.07)μm和(2.33±1.01)μm(10 s^-1)左右的微细铁素体晶粒.     

普通低碳钢奥氏体晶粒细化及其对变形强化相变铁素体晶粒尺寸的影响

研究了普通低碳钢奥氏体昌粒的细化及其对形变强化铁素体晶粒尺寸的影响。结果表明：通过在奥氏体区进行低温（850℃）较大变形，奥氏体晶粒尺寸可细化至约10μm。奥氏体晶粒尺寸对形变相变后的铁素体晶粒尺寸产生影响。奥氏体晶粒细小，则铁素体晶粒细小且均匀。但其影响随着变形温度的降低而逐渐减弱。     

Investigation into the stress-strain curves of deformation-induced ferrite transformation in a low carbon steel

A series of tests of deformation-induced ferrite transformation ( DIFT) in a low carbon steel were carried out by the Gleeble-3500 hot simulation machine at a temperature range of Ae 3 -Ar 3 . The overall stress-strain curves during DIFT can be divided into three typical types: "double-humped","single-humped"and "transitional". The peaks exhibited in the curve are involved with deformation-induced transformation which happened in grains or at the grain boundaries. According to the stress-time curve and strain-time curve,strain capacity dramatically postponed the strain-induced transformation,which leads to the start of the transformation right ahead of the finish of deformation and the majority of the ferrite transformation process mainly happened after the deformation. Deformation-induced transformation is a metadynamic transformation process with dynamic nucleation.     

ECAP变形低碳钢的组织变化规律

采用每道次挤压后样品旋转90°进入下一道次且旋转方向不变方式(Bc)的等径弯曲通道变形(ECAP)工艺制备亚微晶Q235钢,并研究了4个面不同的组织演化．研究表明,ECAP变形Q235钢的组织随变形道次的增加而细化,其中第1道次的细化程度最大．4个面的形貌也不同:S面以位错胞为主;R面在第2道次出现变形带交叉现象;而T面2道次就有近似的等轴胞出现,4道次出现了晶界很清楚的等轴晶,尺寸为0．25μm左右;L面4道次后也有等轴晶出现,但晶界没有T面4道次的晶界清楚．8道次后所有的面都已经演化成晶界清晰的等轴晶,尺寸为0．2μm左右．采用ECAP变形可以获得亚微晶Q235钢．     

高强度低碳贝氏体钢工艺和组织对性能的影响

通过对Mn-Cu-Nb-B系列低碳贝氏体钢的等温转变及连续冷却转变组织的研究,发现该系列微合金钢在500～700℃可发生多种类型中温组织转变.冷却速度和终冷温度对最终组织类型和性能有很大影响,终冷温度控制在630℃,可得到准多边形铁素体、粒状贝氏体和细小M/A组元的混合组织,该类型组织屈服强度可达到600MPa,且具有较好的塑性和低温冲击性能.在了解低碳贝氏体钢组织转变特点的基础上,利用冷却制度控制中温转变组织类型能优化低碳贝氏体钢的性能。     

钒微合金化低碳钢多道次变形过程中的组织演变

采用热模拟实验研究了钒微合金化低碳锰钢(0.1%C-1.0%Mn)奥氏体化后在860~740℃范围内进行多道次变形过程中的组织演变,考察了变形和微合金元素V对铁素体相变的影响.结果表明,在多道次变形过程中,部分奥氏体通过形变诱导相变转变为铁素体;高温区的道次间隔期间部分形变诱导铁素体发生向奥氏体的逆相变;随变形温度降低,道次间隔期间有变形奥氏体向铁素体的亚动态相变发生。微合金元素V抑制形变诱导铁素体相变的进行,阻碍铁素体晶粒长大,起到细化晶粒的作用.     

应变诱发铁素体相变对低碳钢晶粒细化的影响

研究了在奥氏体低温区变形时显微组织的变化,并测试了其变形抗力。结果表明：在Ar3以上温度变形会产生应变诱发铁素体相变,使变形抗力下降。通过降低变形温度,铁素体晶粒得到细化。     

变形参数对低碳微合金钢奥氏体相变规律的影响

利用Gleeble-3800热/力模拟试验机,研究了1种低碳微合金钢的形变奥氏体连续冷却转变行为以及终轧温度、终轧变形量对相变组织形态的影响。结果表明,实验钢在研究的冷速范围内均可得到一定量的贝氏体组织。随着冷速的增加,冷速达到50℃/s时,贝氏体组织由粒状贝氏体逐渐过渡到板条状贝氏体。在较快的冷速下,随终轧温度的降低或终轧变形量的减小,贝氏体转变开始与结束温度均降低,获得的贝氏体具有不同的组织形态。     

低碳钢中以氧化物为核心针状铁素体的形成

通过高温热扩散结合法系统地研究了在含CaO,CeO₂的低碳钢中晶内针状铁素体形核现象.实验结果表明：钢中针状铁素体的形核是由稳定的氧化物CaO,CeO₂质点非均匀形核引起的.在CaO,CeO₂氧化物周围存在明显应变区,它是晶内针状铁素体非均匀形核起支配作用的驱动力,可以在一个夹杂氧化物上多处形核,同时形成大量新的奥氏体/铁素体高能内界面,提供发生激发形核的表面效应.氧化物尺寸在0.1～0.6μm范围内对形成晶内针状铁素体效果最好.     

形变对Cr-Mo低合金钢相变的影响

 Cr-Mo低合金钢在工业生产中有着重要的应用。CCT曲线是研究过冷奥氏体相转变的重要依据。通过Gleeble-3500热模拟试验机及DIL805A淬火变形膨胀仪模拟了Cr-Mo低合金钢的变形及冷却工艺,并利用超组元模型进行热力学计算分析。理论计算结果表明,形变通过提高了Cr-Mo低合金钢相变过程中的自由能进而影响了碳在奥氏体中的活度及相界面碳平衡摩尔分数,相界面碳平衡摩尔分数的变化带来了相变驱动力与形核驱动力的不同,进而影响相变的孕育期与过冷度。结果表明,相变孕育期与过冷度的变化与理论计算结果一致,热力学计算很好地解释了形变对相变的影响。同时表明形变可以提高铁素体相变临界冷速,当冷速为0.3 ℃/s时,Cr-Mo低合金钢可获得最为均匀细小的铁素体晶粒。适当的变形与冷却工艺对改善Cr-Mo低合金钢组织与性能有着重要的作用。     

铌对低碳钢形变强化相变的影响

利用热模拟压缩变形实验研究了含铌钢和相应成分的低碳钢过冷奥氏体形变强化相变的组织演变规律,探讨了铌在析出状态时对形变强化相变的影响,进行了转变动力学曲线的分析.结果表明:形变强化相变之前有Nb(CN)析出可以显著促进铁素体形核.含铌钢的过冷奥氏体在A₃~A_r³之间变形,可以得到平均晶粒尺寸为1.9μm的形变强化相变铁素体.其转变动力学与低碳钢相类似,以形变强化相变为主;在铁素体转变基本完成时,含铌钢的铁素体晶粒较细小.