热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等方法,研究三种工艺制备的热轧TRIP钢残余奥氏体及其碳含量和稳定性.结果显示:贝氏体区停留时间对残余奥氏体量影响较大,当在贝氏体区模拟卷取时,残余奥氏体量最多;适当的增加弛豫时间,会增加最终组织中残余奥氏体的碳含量;残奥碳含量,还有残余奥氏体的形状和晶粒大小及周围...     

添加Si对马氏体不锈钢淬火-配分组织和性能的影响

为改善马氏体不锈钢的强塑性和耐蚀性,设计制备了Si含量不同的两种氮合金化马氏体不锈钢10Cr13N钢和10Cr13Si2N钢.对实验钢进行了改变配分时间但恒定淬火终止温度和配分温度的淬火-配分处理,从显微组织和力学性能的变化规律探究添加Si元素的作用与机理.结果表明:实验钢淬火-配分处理后得到板条马氏体加残余奥氏体为主的复相组织,其强塑性配合显著高于淬火-回火状态.随配分时间的延长,两种钢组织中残余奥氏体的含量呈现先上升后下降的极值规律,这一变化对强度影响不大,但对伸长率影响较为显著.增加钢中的Si含量,有利于抑制马氏体中碳氮化物析出并提高残余奥氏体含量和稳定性,在使钢的冲击韧性略微下降的同时可显著改善钢的变形能力.     

热力学计算在高氮奥氏体不锈钢研究中的应用

采用Thermo-Calc软件,计算了碳、铬、锰、镍元素和压力因素对22Cr高氮奥氏体不锈钢氮溶解度、凝固过程中相转变以及析出相的影响,并对设计的新型高氮奥氏体不锈钢组织及析出相进行了研究。结果表明:铬元素主要增加液态钢的氮溶解度,增加0.1%(质量分数)的碳即能显著增大奥氏体不锈钢在高温凝固时的最小氮溶解度。锰元素既增加液态钢中的饱和氮溶解度,又增加凝固初期的最小氮溶解度。适当的锰含量能扩大并稳定奥氏体相区,避免"铁素体阱"的出现。少量的镍含量既增加奥氏体不锈钢高温凝固时的最小氮溶解度,缩小高温δ铁素体存在的温度区间,也能使钢在室温下有完全的奥氏体组织。加压冶炼能有效促进氮溶解度。新型高氮奥氏体不锈钢的析出相主要为Cr23C6,Cr2N。采用热力学计算工具可以对高氮奥氏体不锈钢的冶炼、组织控制、热处理和热加工提供科学的指导。     

奥氏体钢的高温固定磨料磨损

本文研究了合金元素对奥氏体钢高温固定磨料耐磨性的影响，探讨了其机理及显微组织结构的变化，合金元素碳、氮、锰、钛、铬、镍、钒对耐磨性都有贡献，时效处理更显良好效果。     

高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性研究进展

在钢铁材料中加入一定量的氮元素所制备的高氮钢往往具有优异的力学性能和化学性能.自从氮元素被视为有益元素大量加入钢铁材料中以来,人们对高氮钢的研究主要集中在以下几点:(1)氮元素可以有效替代镍元素来扩大奥氏体相区,提高钢中奥氏体的稳定性;(2)提高材料的可加工性/成形性,使强塑性协调;(3)第二相析出对材料的强化以及失稳的影响,高氮马氏体钢沉淀硬化等.高氮奥氏体钢优良的综合性能在很大程度上取决于氮元素以固溶态存在于奥氏体FCC结构的八面体间隙中,但是高氮钢在热处理过程中,氮、碳元素往往会和材料中的其他合金元素形成第二相析出物,而多数析出产物对高氮钢的热加工性能有着较大的负面影响.为此,人们探索了大量工艺手段并加以改善,涉及第二相析出的探究、热变形模拟实验以及实验室热轧工艺探究,取得了丰硕成果.氮在钢中短程有序排布和降低层错能的特点,使高氮奥氏体钢具有较高的加工硬化指数.同时,高氮奥氏体钢具有常规奥氏体钢不常见的韧脆转变行为,韧脆转变温度随氮含量的增加而升高,极易导致高氮奥氏体钢在冷加工时处于脆性区域.针对这一问题,研究者提出了各种解决办法以及相应的理论解释,但各种说法各具特色,争议较大,有待进一步研究.本文归纳了高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性,分别介绍了高氮钢的定义、氮元素在钢中的作用以及第二相析出对高氮奥氏体钢热变形的影响,并综述了相关热加工变形研究进展,分析了高氮奥氏体钢冷变形所面临的问题及改善方式,以期为后续的高氮奥氏体钢塑性加工研究提供参考.     

动态碳配分对先进高强钢组织与力学性能的影响

目的 为了使钢表现出更好的吸能特性,以具有较高的强度以及较好的塑性。方法 提出了一种新型一步法成形碳配分一体化工艺,即热冲压-动态碳配分(HS-DP)工艺。所提出的HS-DP工艺采用盐浴热处理的方式进行物理模拟。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验等方法,研究了新工艺中的冷却速率对低碳先进高强钢的微观组织和力学性能的影响。针对冷却速率对残余奥氏体含量的影响进行了分析,重点研究了残留奥氏体的体积分数和碳含量对钢伸长率的影响。结果 经过HS-DP工艺处理的钢显微组织主要由初始淬火态马氏体相、最终淬火态马氏体相和残余奥氏体相共存组成。结论 实验钢表现出优异性能,说明了热冲压动态碳配分工艺前景广阔。     

贝氏体区等温时间对TRIP钢残奥及力学性能影响

为研究贝氏体区等温时间对热轧TRIP钢残余奥氏体和力学性能的影响,采用金相显微镜、X射线衍射、拉伸实验等方法对3种不同贝氏体区等温时间下制备的热轧TRIP钢进行分析.结果表明:随着贝氏体等温时间的延长,残余奥氏体量减少而残余奥氏体碳含量增加,残余奥氏体晶粒尺寸及残余奥氏体形貌变化不大;热轧TRIP钢的力学性能随着贝氏体...     

低硅含铝TRIP钢残余奥氏体变形过程中稳定性研究EI北大核心CSCD

采用预拉伸实验对低硅含铝TRIP钢变形过程中残余奥氏体的演变规律进行研究,建立残余奥氏体变形过程中稳定性与加工硬化指数n之间的对应关系,在此基础上通过设计不同热处理工艺,获得具有不同初始残余奥氏体特性的TRIP钢以及具有不同组织构成的TRIP钢,并分析了TRIP钢的残余奥氏体稳定性。结果表明:TRIP钢中的残余奥氏体随着变形的深入,稳定性逐渐增加;残余奥氏体越稳定,TRIP钢的瞬时加工硬化值越稳定(n值越稳定);随着初始碳含量的增加,残余奥氏体在变形过程中的稳定性也随之提高。在变形过程中,残余奥氏体的稳定性受残余奥氏体碳含量,分布以及周围相等因素的共同影响。     

低活化铁素体/马氏体耐热钢中MX型碳氮化物强化研究进展

低活化铁素体/马氏体耐热(RAFM)钢在强辐照条件下仍具有良好的力学性能、导热性及抗热膨胀性,被认为是目前核聚变反应堆的首选结构材料,但是其较低的高温蠕变抗力和抗辐照性能极大限制了其使用温度,进而影响了核聚变反应堆的转换效率。纳米级MX型碳氮化物作为钢中重要的强化相,在高温下仍具有良好的稳定性,能够有效阻碍位错的运动及湮灭,可以有效提高钢的高温蠕变性能。此外,纳米级MX型碳氮化物的析出还可以增加钢中的界面比,而界面是良好的缺陷陷阱,可以有效诱捕辐照产生的离位原子、空位等点缺陷,从而提高钢的抗辐照性能,因此进一步增加钢中的MX型碳氮化物含量被认为是提升RAFM钢力学性能的有效途径。目前,提高RAFM钢中MX型碳氮化物强化最有效的方式主要有三种:氮化物强化工艺、形变热处理工艺(TMT)和Ti元素的添加工艺。三种工艺均能有效提高钢的高温拉伸及蠕变性能,但它们对钢综合力学性能的影响并不完全相同。氮化物强化工艺主要是通过降低钢中的C含量同时提高N含量,从而达到促进MX型碳氮化物析出的目的。但由于钢中的N含量较高,极易形成粗大的TaN夹杂,在低温条件下,钢的临界裂纹尺寸会大幅降低,TaN夹杂就会成为冲击过程的裂纹源,从而使钢的韧脆转变温度(DBTT)大幅升高。TMT工艺主要是将钢加热到奥氏体化温度以上进行保温,使钢中碳化物充分溶解,之后降温至M_(23)C_6型碳化物熔点以上,对钢引入较大的变形量,从而产生大量位错,促进MX型碳氮化物的形核。由于较高的固溶温度和较大的变形量,TMT处理后,钢具有较大的晶粒尺寸和较高的应力状态,从而使钢的冲击性能大幅降低。Ti元素添加工艺主要是在钢中引入Ti元素,Ti是良好的碳氮化物形成元素,在钢中极易与C、N元素结合形成MX型碳氮化物,从而提高钢中的MX型碳氮化物含量。与氮化物强化及TMT工艺不同,Ti元素添加后,钢中并未出现粗大的夹杂物及过大尺寸的晶粒,其表现出最佳的综合力学性能,与传统RAFM钢相比,其高温力学性能及室温冲击性能均大幅增加,仅DBTT值略有升高。本文从强化机理出发,重点介绍了近年来MX型碳氮化物强化RAFM钢的发展情况,并分析对比了三种MX型碳氮化物强化工艺对钢综合力学性能的影响。此外本文还指出了RAFM钢未来发展过程中可能遇到的其他问题,并对今后的研发重点进行了简要的分析。     

含锰奥氏体钢的发展

奥氏体显微组织由于它无磁性的品质,以及由于面心立方奥氏体相较之更普通的体心立方铁素体相赋予钢的韧性和成形性要高,因而成为钢的理想组织。这种钢中所含的锰,看来主要起奥氏体稳定元素的作用。工业上曾使用的第一种奥氏体钢是大约一个世纪以前英国冶金学家Robert Hadfie-ld爵士所开发的一种锰钢。此种哈特非钢的基本成分是11～14%Mn,l.1～l.4%C,它兼有良好的耐磨性和特好的韧性,以及高加工硬化能力。它可以轻而易举地使用廉价原     

Effects of carbon and niobium on microstructure and properties for Ti bearing steels

The objective of the study described here is to elucidate the effect of carbon and niobium on the microstructure, precipitation behaviour, and mechanical properties of 0·09C–0·11Ti (%) steel and 0·05C–0·025Nb–0·11Ti (%) steel under ultra fast cooling condition. The strengthening mechanisms are also discussed. The ferrite grains size and the size of precipitates in Ti and Nb–Ti steels were measured respectively. The mechanical properties obtained in Ti steel were similar to Nb–Ti steel with yield stress >700 MPa, elongation >20%, and good low temperature impact toughness. The study underscores that addition of higher carbon content by 0·04% under controlled rolling and ultra fast cooling conditions, we can achieve similar strength in the absence of micro-alloying element, niobium.     

微合金元素Nb对低碳铸钢强度和冲击韧性的影响

采用中频炉冶炼制备不同Nb含量的微合金低碳铸钢,用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、液压万能强度试验机、半自动冲击试验机等手段研究了Nb微合金化对低碳铸钢显微组织、强度和冲击韧性的影响.结果表明,添加合适的微合金元素Nb可以使低碳铸钢的晶粒尺寸减小20.8％～34.6％,同时促进细小NbC析出相的形成,能有效提高低碳铸钢的强度和冲击韧性,晶粒细化和析出强化为其主要的强韧化机制.其中,含Nb量为0.044％的微合金铸钢屈服强度为350 MPa,抗拉强度为520 MPa,室温冲击功为119.7 J.与普通低碳铸钢相比,其塑性基本保持不变,但屈服强度、抗拉强度和室温冲击功分别提高了20.7％、7.2％和25.6％.     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

390MPa级Ti+Nb超低碳高强度BH钢组织性能研究

对Ti+Nb+B复合处理超低碳高强度BH钢的热轧、冷轧和连续退火进行实验。结果表明:试制的超低碳高强度BH钢退火板的屈强比为0.536,烘烤硬化值为44MPa,具有较为优良的成形性能和烘烤硬化性能,抗拉强度为394MPa,达到了390MPa级超低碳高强度BH钢板的强度要求。物理化学相分析表明:添加在超低碳高强度BH钢中的B除了析出了2mg/kg的BN,大部分的B在钢中以间隙固溶的形式存在,对超低碳高强度BH钢基体起到了固溶强化的作用。     

Microstructures and Mechanical Properties of Nb-Ti Bearing Hot-rolled TRIP Steels

Nb-Tihot-rolled TRIP-assisted steel with high plasticity and appropriate volume percentage of retained austenite based on fine ferrite grain have been developed in the experiment. The test results showed that niobium tend to exist in solution state in matrix with less precipitation, and niobium-titanium could be precipitated in form of （Nb, Ti）C or （Nb, Ti） （C, N）, which play an important role in increasing yield strength （from 495 MPa to 610 MPa）. Besides, the retained austenite had a positive effect on improving the plasticity by transformation into martensite during tensile deformation.     

Precipitation of MC phase and precipitation strengthening in hot rolled Nb–Mo and Nb–Ti steels

Hot rolled Nb–Mo steel of yield strength 600 MPa and Nb–Ti steel of yield strength 525 MPa with polygonal and acicular ferrite microstructure have been developed. Using physicochemical phase analysis, XRD, TEM and EDS, the distribution, morphology, composition, crystal structure and particle size of precipitates were observed and identified in these steels. The results revealed that the steels containing both Nb and Mo exhibited fine and uniformly distributed MC-type carbides, while the carbides were coarse and sparsely distributed in the steels containing Nb and Ti. The physicochemical phase analysis showed MC-type carbides contain both Nb and Mo, and the ratio of Mo/Nb was 0.41. Meanwhile, the mass% of the fine particles (<10 nm in size) of Nb–Mo steel was 58.4%, and higher than that of Nb–Ti steel with 30.0%. Therefore, the results of strengthening mechanisms analysis showed the higher strength of Nb–Mo steel than that of Nb–Ti steel is attributed to its relatively more prominent precipitation strengthening effect. The yield strength increments from precipitation hardening of Nb–Mo steel attained 182.7 MPa and higher than that of Nb–Ti steel.     

Review of Z phase precipitation in 9–12 wt-%Cr steels

For high temperature applications, 9–12?wt-%Cr steels in fossil fired power plants rely upon precipitate strengthening from (V,Nb)N MX nitrides for long term creep strength. During prolonged exposure at service temperature, another nitride precipitates: Cr(V,Nb)N Z phase. The Z phases lowly replace MX, eventually causing a breakdown in creep strength. The present paper reviews the Z phase and its behaviour in 9–12?wt-%Cr steels including thermodynamic modelling, crystal structure, nucleation process and precipitation rate as a function of chemical composition. The influence of Z phase precipitation upon long term creep strength is assessed from several different 9–12wt-%Cr steel grades and alloy design philosophies.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响.结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用.这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的.钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用.细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性.     

Microstructure characterization of nanometer carbides heterogeneous precipitation in Ti–Nb and Ti–Nb–Mo steel

The influences of micro-alloying elements and hot deformation on the precipitation morphology of Ti–Nb and Ti–Nb–Mo steels were investigated. The nanometer sized carbide particles randomly dispersed in the ferrite matrix are attributed mainly to severe deformation at high temperature and low isothermal holding temperature. Of the two steels with different combinations of the micro-alloying elements, Ti–Nb and Ti–Nb–Mo, the steel with Ti–Nb–Mo was more effective in precipitating hardening due to its slower carbide coarsening rate. Based on observations of micrographs, the nano-sized TiMoC and TiNbC precipitated in polygonal ferrite grains when the Ti–Nb–Mo and Ti–Nb steels were isothermally treated at 650 °C for 3 min and 180 min. The smaller of the two carbides, TiMoC, precipitated in the ferrite grain, and the hardness of Ti–Nb–Mo steel was higher than that of Ti–Nb steel. Moreover, the tiny ferrite grains and high dislocation density in the Ti–Nb–Mo steel were found to provide an attractive combination of strength and toughness.     

Super304H奥氏体耐热钢微观组织研究

为了深入认识新型奥氏体耐热钢Super304H(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)的微观组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等手段,研究了Super304H钢合金元素的分布和析出相的组成及分布形态.试验结果表明,Super304H钢在供货状态下的显微组织由γ-基体和析出相组成.与传统的18-8不锈钢相比,这种奥氏体钢晶粒均匀细小,晶粒尺寸约46μm.析出相主要由Nb(C,N)和富铜相组成,Nb(C,N)有呈方向性分布的条块状和呈弥散分布的细小颗粒状两种形态,条块状的Nb(C,N)是软化过程中残留下来的,而弥散分布的是固溶处理及冷却过程中析出形成的.其中弥散分布的Nb(C,N)与富铜相对细化晶粒和改善钢的高温强度起重要作用,而多种复合强化机制使得Super304H钢具有优异的高温性能.