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.     

低碳高强钢合金元素配分行为对残余奥氏体和力学性能的影响

采用双相区保温+奥氏体化淬火+低温退火的热处理工艺,研究了合金元素配分行为对C-Si-Mn系高强钢微观组织和力学性能的影响.结果表明,在760℃随着保温时间的延长,双相区中奥氏体相的体积分数逐渐增多直至达到饱和,而铁素体向奥氏体扩散的Mn元素含量也逐渐增多直至在两相间达到化学势平衡,后加热至930℃保温120 s,再淬火至220℃,配分过程中发生了C从马氏体向奥氏体中的扩散偏聚.经该工艺处理后实验用钢的抗拉强度为1310 MPa,延伸率可达12%,强塑积达到15720 MPa·%,相比传统淬火+碳配分工艺,双相区保温+奥氏体化淬火+低温退火的热处理工艺过程中Mn配分和C配分共同作用能够显著提高钢中残余奥氏体的含量和稳定性,从而提高高强钢的室温成形能力.     

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·%。     

Q&P工艺对含铜马氏体不锈钢组织与性能的影响

对含铜马氏体不锈钢进行了QP热处理,研究了配分温度和时间对其组织与性能的影响。结果表明,通过QP热处理,含铜马氏体不锈钢中可以获得一定比例的残余奥氏体;配分温度升高,材料的残余奥氏体先增加后减少,而硬度和抗拉强度呈下降趋势;当温度超过400℃时,硬度和抗拉强度略有升高,伸长率不断增加。配分时间延长,抗拉强度先下降,伸长率升高;配分时间高于30 min后,抗拉强度略有上升。QP热处理后的马氏体不锈钢综合力学性能得到改善。     

直接双相区热处理工艺参数对9Ni钢组织性能的影响

研究了直接双相区热处理工艺的保温时间和回火时间对9Ni钢组织性能的影响。结果表明:在相同回火条件下,保温时间为40 min时低温韧性最好,少于Quenching+Lamellarizing+Tempering(QLT)工艺中双相区保温所需时间;保温时间为20 min时,强度增加但低温韧性降低;保温时间过长(60 min)会导致组织粗化、低温韧性差,延长回火时间低温冲击功也基本不变。保温时间为40 min时,随着回火时间的增加,回转奥氏体增加,抗裂纹扩展能力增强,低温冲击功增加,但强度降低,这主要归因于回转奥氏体在板条束间的析出和对马氏体中C及其它有害元素的净化作用。     

一步Q&P工艺对双马氏体钢微观组织与力学性能的影响

研究了经一步淬火C配分(QP)工艺处理的双马氏体实验钢的微观组织与力学性能,并与经直接淬火及淬火回火(QT)工艺处理的实验钢进行对比,初步探讨了一步QP工艺对材料微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,显微组织主要由板条马氏体、片状马氏体和板条间薄膜状残余奥氏体组成,且随着保温时间的延长,片状马氏体含量先增加后减小,残余奥氏体含量逐渐增大且趋于稳定.与传统的直接淬火及QT工艺相比,经一步QP工艺处理后的实验钢具有良好的综合力学性能,即具备高强度的同时也具备良好的塑性,其强塑积、抗拉强度和延伸率分别可达21774.2 MPa·%,1442 MPa和15.1%,且随着保温时间的延长,抗拉强度逐渐减小,延伸率逐渐增大且趋于稳定.     

退火处理对P91钢管熔焊接头组织结构及性能的影响

采用光学金相显微镜、维氏硬度计等测试方法,研究焊后不同保温时间退火热处理对P91钢熔焊接头显微组织特征及硬度分布的影响。结果表明,经过不同保温时间的退火处理,近焊缝的母材的显微组织由板条马氏体逐渐转变为针状或片状马氏体,随保温时间降低,热影响区的片状马氏体组织逐渐粗大,而焊缝区则随保温时间降低由片状马氏体组织向针状马氏体转变。随着退火保温时间的延长,P91钢熔焊接头硬度起伏趋于平稳,但整体硬度均值有所降低,其中760℃+5.5 h保温退火热处理后,热影响区和焊缝区的硬度比760℃+4.5 h保温退火热处理后略有提高,这可能是由于接头中存在一定的针状马氏体+铁素体组织而引起的。     

连退快速热处理工艺对高强钢组织和力学性能的影响

对QP980钢进行了不同加热温度和保温时间的快速热处理试验,用金相显微镜对热处理试样显微组织进行了观察,用万能拉伸试验机对力学性能进行了检测。结果表明,在不同温度保温5 s时,随着加热温度提高,抗拉强度和屈服强度均提高,当温度达到850℃后增幅变缓;伸长率则先降低后又略有提高,当温度为950℃时达到最低值18%,硬化指数n值则先降低后几乎保持不变;显微组织主要以铁素体+马氏体为主,随着温度提高,马氏体含量增加。在850℃保温不同时间时,随着保温时间延长,抗拉强度和屈服强度均提高,伸长率和n值则均降低,当时间达到5 s以上时保温时间的影响变缓,当时间超过20 s时n值几乎保持不变;显微组织主要以铁素体+马氏体为主,随着保温时间延长,马氏体逐渐均匀。     

I&Q&P工艺下碳配分时间对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢性能和组织的影响

采用场发扫描电镜和X射线衍射仪研究了IQP工艺中合金元素配分后不同碳配分时间对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢组织演变、力学性能和残余奥氏体含量的影响。结果表明:实验用钢经双相区保温后,合金元素Cu、Mn有明显的配分效果;与QP处理相比,IQP处理钢抗拉强度虽略有下降,但强塑积提高了6 517MPa·%;在双相区Cu、Mn元素配分后,随着碳配分时间的不断增加,马氏体板条缠结减少且逐渐变的条理清晰,随后出现回火马氏体,并有渗碳体的析出,钢的抗拉强度逐渐减小,伸长率则先增大而后减小,配分时间到90s时,强塑积达到最大为25 861MPa·%;在不同的配分时间下,钢的伸长率变化趋势与残余奥氏体含量的变化趋势基本一致。     

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。     

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·%。     

低碳钢IQ&P工艺下元素配分行为及对组织性能影响

采用双相区再加热-淬火-碳配分(IQP)工艺,研究了双相区不同等温时间下低碳钢中元素配分行为,并分析其对组织形貌、残余奥氏体及力学性能的影响。结果表明:在IQP工艺中,在750℃随等温时间的延长,Mn元素向逆转奥氏体内富集现象逐渐明显,等温时间超过300s后,C元素在两相之间的配分效果不随时间的延长而改变;在750℃等温处理过程中,原奥氏体晶界生成块状逆转奥氏体,马氏体板条界间生成针状逆转奥氏体;随等温时间的延长,钢的最终组织中针状铁素体体积分数不断减小,而块状及针状马氏体体积分数不断增大,同样残余奥氏体体积分数也不断增大;在C、Mn元素的综合作用下,钢的抗拉强度不断增大,断后伸长率先减小而后增大,等温1800s时,钢的强塑积达到最大值21GPa%。     

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%。     

Fe-C-Mn-Cu钢I&Q处理中Cu元素的配分行为

对一种含Cu低碳硅锰钢进行双相区保温淬火(IQ)热处理工艺,采用电子探针和扫描电镜研究其双相区元素配分规律和元素配分对马氏体形貌的影响。结果表明,在800℃的双相区,C、Mn、Cu分别从铁素体向奥氏体中配分,Cu配分效果明显,并且不影响C、Mn配分效果。随着保温时间的延长,高Cu区域的面积和钢中Cu的最高浓度均呈增长趋势,在2400 s时达到化学势平衡状态。马氏体体积分数随着保温时间的延长逐渐增加至饱和,马氏体从块状向板条状转变。     

Mn配分行为对低碳高强Q&P钢组织与性能的影响

采用IQ、QP及IQP热处理工艺,研究了预先Mn配分处理对低碳高强QP钢组织和力学性能的影响。结果表明,经IQ工艺处理的钢,由铁素体-珠光体的初始组织转变为铁素体-马氏体两相组织,转变过程中C、Mn元素不断向奥氏体内扩散,转变结束时C、Mn元素在奥氏体内呈现明显的富集现象。对于QP工艺,随着碳配分时间的延长,钢的抗拉强度都不断降低,伸长率先增加后减小,碳配分时间为60 s时,试样中残留奥氏体体积分数最大为12%,材料的塑性最优,其强塑积为20 GPa·%;相比QP工艺,由于经IQP工艺处理后Mn元素仍然富集,在相同的碳配分时间下,钢的抗拉强度降低,但伸长率却得到了提高,碳配分时间为120 s时,试样中残留奥氏体体积分数最大为15%,材料的塑性最优,且强塑积达到最大值22 GPa·%。     

低活化马氏体钢真空扩散焊接头力学性能

在不同焊接工艺参数下对低活化马氏体钢进行真空扩散焊接试验,分别对焊缝区进行光学显微观察(OM)与扫描电镜观察(SEM)分析,并对焊件进行力学性能测试. 结果表明,低活化马氏体钢的焊后组织主要为板条马氏体及少量的残余奥氏体,焊缝结合状况良好;在一定范围内提高焊接温度、延长保温时间可以提升接头抗拉强度,但过高的温度及保温时间会导致奥氏体晶粒粗化,损害接头的抗拉强度及冲击韧性. 经过焊后热处理(正火+回火)的接头抗拉强度相对于热处理前有所降低,但组织稳定性及冲击韧性有一定改善.     

两相区热处理对P20钢组织与性能的影响

采用SEM、洛氏硬度等试验方法,研究了两相区淬火时间和温度对P20钢组织与性能的影响。结果表明,P20钢在785℃保温10 min,未能获得马氏体组织,当保温30 min,可以获得铁素体/马氏体双相组织,并且在铁素体上分布有碳化物颗粒,当保温50 min,淬火组织中碳化物颗粒明显减少;硬度随保温时间延长呈上升趋势,当保温时间由10 min延长至30 min时硬度迅速提高,继续延长保温时间至60 min,硬度略有增加。淬火保温时间为30 min,P20钢在785~800℃的两相区淬火,随淬火温度升高,淬火组织中铁素体减少马氏体增多,硬度有明显增加;当淬火温度提高到815~830℃,淬火组织主要为马氏体,硬度随温度升高略有增加。经两相区淬火处理得到的铁素体和马氏体双相钢具有连续屈服和快速应变硬化的力学特性。     

淬火、配分温度及时间对Q&P钢组织及力学性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜等试验手段研究不同QP(Quenching and Partitioning)工艺对钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:完全奥氏体化并采用QP工艺处理后QP钢的抗拉强度为1399~1670 MPa,断后伸长率为13.92%~17.24%;显微组织为马氏体和残留奥氏体,其中马氏体主要为板条状及少量分布在原奥氏体晶界处的块状。经EBSD统计分析:块状马氏体尺寸大小为1~3μm,是在第二次淬火过程中形成的新生马氏体;在相同淬火温度下,抗拉强度随配分时间的延长都有不同程度的下降,适中的淬火温度(210℃)加上适中的配分时间(60 s)可获得最佳伸长率。     

中碳贝氏体钢的组织与性能研究

对一种中碳贝氏体钢进行900℃保温1h奥氏体化处理,分别在200、250、300℃进行不同时间的等温处理,测定维氏硬度,观察金相组织,并对其微观结构进行透射电镜分析,研究了试验钢的热处理工艺、硬度和微观结构的相关性。结果表明:试验钢等温处理后的室温组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;随保温时间延长,马氏体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增多,并趋于稳定,相应地,试样硬度逐渐降低,趋于平缓;贝氏体亚结构由纳米级板条状贝氏体铁素体及板条间残留奥氏体构成,没有碳化物析出。     

两相区退火时间对低碳硅锰贝氏体钢组织与性能的影响

以低碳硅锰钢为研究对象,采用两相区退火(I&Q)和两相区退火+奥氏体化+贝氏体等温处理(I&Q&PB)工艺,对两相区退火过程中的Mn配分行为以及I&Q&PB工艺中两相区保温时间对钢的组织和性能的影响进行研究。结果表明,两相区保温过程中Mn元素由铁素体向奥氏体扩散。I&Q&PB工艺中,当两相区保温时间为5~10 min时,显微组织主要是粒状贝氏体;当达到20~60 min时,随着保温时间延长,显微组织主要为弥散分布的马奥岛以及晶界边缘逐渐出现的块状马奥岛组成的粒状组织,抗拉强度未发生明显变化;受到残余奥氏体稳定性的影响,伸长率呈现先升高后降低的趋势。