马氏体岛的体积分数、形状及强度对粒状组织钢力学性能的影响

考虑马氏体岛的塑性变形,采用Eshelby等效夹杂模型对粒状组织钢单向应力状态下的弹塑性变形行为进行了数值模拟.结果表明:粒状组织钢的屈服强度及马氏体处于弹性变形阶段的加工硬化率均随马氏体岛的体积分数的增加而增加,并呈一定的非线性;马氏体岛的形状对粒状组织钢均匀变形阶段的应力-应变曲线影响较小;马氏体岛的强度对粒状组织钢的屈服强度影响不大;马氏体岛的体积分数越低,马氏体岛越难发生塑性变形.     

The phase transformation residual stress in granular structure

在假设马氏体岛形态和分布的基础上, 采用有限元法计算了粒状组织形成过程中的相变残余应力, 并讨论 了相变残余应力对宏观变形行为的影响. 结果表明: 粒状组织形成过程中, 奥氏体转变为马氏体后将在铁素体基体中产生静水张应力, 而马氏体岛承受压应力作用; 残余应力随马氏体体积分数和铁素体基体强度的增加而增大, 存在临界马氏体体积分数, 此时铁素体完全屈服; 残余应力是导致空冷粒状组织钢出现连续屈服现象的原因之一, 但对屈服强度的影响较小.     

The influence of martensite volume fraction, shape and strength on the mechanical properties of granular structure steels

考虑马氏体岛的塑性变形, 采用Eshelby等效夹杂模型对粒状组织钢单向应力状态下的弹塑性变形行为进行了数值模拟.结果表明: 粒状组织钢的屈服强度及马氏体处于弹性变形阶段的加工硬化率均随马氏体岛的体积分数的增加而增加, 并呈一定的非线性; 马氏体岛的形状对粒状组织钢均匀变形阶段的应力-应变曲线影响较小; 马氏体岛的强度对粒状组织钢的屈服强度影响不大; 马氏体岛的体积分数越低, 马氏体岛越难发生塑性变形.     

粒状组织的相变残余应力

在假设马氏体岛形态和分布的基础上,采用有限元法计算了粒状组织形成过程中的相变残余应力,并讨论了相变残余应力对宏观变形行为的影响.结果表明:粒状组织形成过程中,奥氏体转变为马氏体后将在铁索体基体中产生静水张应力,而马氏体岛承受压应力作用;残余应力随马氏体体积分数和铁素体基体强度的增加而增大,存在临界马氏体体积分数,此时铁素体完全屈服;残余应力是导致空冷粒状组织钢出现连续屈服现象的原因之一,但对屈服强度的影响较小.     

卷取温度对热轧高扩孔钢FB590组织及性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等设备,研究了卷取温度对首钢热轧高扩孔钢FB590组织、拉伸性能、扩孔率的影响。结果表明,卷取温度可显著改变高扩孔钢FB590基体组织类型、铁素体晶粒尺寸及强化相Nb C形态。随着卷取温度的降低,屈服强度及扩孔率升高。通过组织观察发现,较高的卷取温度促进了珠光体生成。低温卷取时基体组织为铁素体和粒状贝氏体双相组织,铁素体晶粒尺寸较小,且强化相Nb C细小弥散分布,铁素体基体屈服强度显著提高,缩小了铁素体相与贝氏体相间的硬度差进而提高了扩孔率。     

Mo对耐火钢显微组织和力学性能的影响

采用万能试验机、金相显微镜、扫面电镜和透射电镜等方法表征了无Mo耐火钢和含Mo耐火钢显微组织和力学性能。结果表明,含Mo耐火钢室温屈服强度、室温抗拉强度和高温屈服强度均高于无Mo耐火钢;含Mo耐火钢正火后粒状组织较多,铁素体晶粒尺寸随正火温度变化不大;无Mo耐火钢正火后粒状组织较少,铁素体晶粒长大;Mo元素主要存在于粒状组织中,以偏聚形式存在,固溶在铁素体中含量较少;含Mo耐火钢高温组织稳定性较好,M-A分解较少。     

Si对580 MPa级热轧高扩孔钢组织性能及表面质量的影响

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机等手段,研究了Si元素对580 MPa级高扩孔钢(580HE)组织、性能及表面质量的影响。结果表明:580HE钢的基体组织为铁素体和粒状贝氏体,较高含量的Si细化了铁素体晶粒尺寸,降低了贝氏体含量,提高了钢的屈强强度和抗拉强度,这与Si元素的固溶强化、细晶强化等作用相关。由于Si强化了铁素体基体,增加了铁素体基体的硬度,缩小了铁素体与贝氏体两相之间的硬度差,从而提高了产品的扩孔率。同时,随着Si含量的增加,氧化铁皮厚度增加,且与基体界面不规则、呈凹凸不平状,导致热轧带钢表面红锈的数量增多。     

超快冷工艺对高强建筑钢组织和力学性能的影响

使用真空感应炉冶炼了试验钢,采用不同的控制轧制+超快冷工艺将试验钢轧成12 mm厚的钢板,对钢板金相组织进行了观察,对拉伸和冲击性能进行了检测。结果表明,试验钢组织均为贝氏体+铁素体+少量M-A岛;随着开冷温度升高,铁素体含量减少,抗拉强度和屈服强度明显提高,屈强比略有增加,伸长率降低,冲击功显著提高;随着终冷温度升高,组织中板条贝氏体转变为粒状贝氏体,M-A岛尺寸和含量增加,抗拉强度和屈服强度降低,屈强比显著降低,冲击功先提高后略有降低;随着冷却速率提高,铁素体含量减少,贝氏体板条细化,抗拉强度逐渐升高,屈服强度先升高后降低,屈强比小幅波动,伸长率先下降后保持不变,冲击功略有提高。     

硅对热轧低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

对不同硅含量的低碳贝氏体钢进行轧制,对轧制后的试样进行组织检验和拉伸试验,分析了该钢的显微组织和力学性能。结果表明:Si含量从1.0 wt%增加到1.5 wt%时,试样的微观组织基本相同,均为粒状贝氏体+M/A岛,其屈服强度、抗拉强度略有增加,伸长率基本相同,强度的增加主要来源于Si的固溶强化作用。Si含量从1.5wt%增加到2.0wt%时,该钢的显微组织明显变化,含硅2.0 wt%钢的显微组织为粒状贝氏体+板条马氏体+等轴铁素体,该钢的屈服强度及抗拉强度显著增加,但相比于含Si量1.5wt%的钢,伸长率、强塑积均下降,强度的提高主要是固溶强化、相变强化等的综合作用。比较三种低碳贝氏体钢,若只考虑钢的强度因素,则Si的添加量应达2.0 wt%;若只考虑钢种塑性及强塑积,则Si的添加量应为1.5 wt%。     

0.02%Nb空冷仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢的相变及强韧性

采用Gleeble-1500D热模拟机进行热模拟实验和轧制实验,研究了添加0.02%Nb对仿晶界型铁素体(F_(GBA))/粒状贝氏体(B_G)复相空冷钢相变及力学性能的影响.结果表明,0.02%Nb使该钢的连续冷却转变曲线右移,淬透性增加;0.02%Nb抑制了γ→α相变,细化了仿晶界铁素体,促进了粒状贝氏体转变,细化了粒状贝氏体及其内部的铁素体片条及马氏体-奥氏体(M-A)岛.与不含Nb的F_(GBA)/B_G复相钢相比,由于组织细化及强化相体积分数的提高,含0.02%Nb的复相钢经轧后空冷后抗拉强度上升了157 MPa,屈服强度增加了93 MPa,强化效果显著.分析了添加0.02%Nb使复相钢的组织细化及强化相体积分数增加的原因.     

母材不等强焊接接头强度研究

以不等强钢焊接结构为研究对象，采用MAG焊，通过试验研究了不等强钢焊接接头强度与母材强度、填充金属强度、板厚及焊接工艺参数间的关系，给出了上述各参数间的数学关系模型。研究结果表明，采用建立数学模型的方法对焊接接头进行全面分析是可行的。为保证焊接接头综合性能，焊接热输入有最佳范围值。     

氢对高强度钢缺口拉伸强度的影响

利用慢应变速率拉伸试验方法研究高强度钢SCM435的氢脆敏感性.结果表明,SCM435钢经淬火回火抗拉强度为1450MPa时具有高的氢脆敏感性.经充氢后试样的缺口拉伸强度降低,并且随可扩散氢含量的增加,缺口拉伸强度呈幂函数方式下降.不同应力集中系数试样的试验表明,氢致断裂与局部氢浓度峰值和应力峰值有关.     

On strength

Penze, Sept. 21–23, 1993.     

Mechanical clinching of ultra-high strength steel sheets and strength of joints

Ultra-high strength steel sheets having low ductility were joined by mechanical clinching with dies for control of metal flow. The diameter and depth of the die were modified to relieve concentration of deformation of the sheets for avoidance of the occurrence of sheet fracture. As the tensile strength of the steel sheets increased, the interlock decreased due to small metal flow. Two kinds of the ultra-high strength steel sheets having different ductility were used. The ultra-high strength steel sheets having large ductility were successfully joined using die having modified shape, whereas the sheets having small ductility were not joined. The static and fatigue strengths of the mechanically clinched joint were compared with those of the resistance spot welded joint. Although the static load of the mechanically clinched joint was smaller than that of the resistance spot welded joint in both tension-shearing and cross-tension tests, the fatigue load of the clinched joint was larger in the large number of cycles. It was found that mechanical clinching has superior fatigue strength due to the large yield stress of the sheets and relaxation of the stress concentration.     

屈服强度900 MPa级高强钢焊接工艺

针对煤矿机械用屈服强度900 MPa级高强钢板焊接工艺特点,研究了该钢材焊接热影响区组织转变规律、焊接冷裂纹敏感性及焊接工艺参数对焊接接头组织性能的影响.结果表明,SHT900D钢有较强的淬硬倾向,焊接过程中应采取必要的措施防止焊接冷裂纹的产生;焊接工艺参数对焊接接头组织和性能均有一定的影响,为确保焊接质量,应合理控制焊接热输入量及焊道间温度.研究成果已成功应用于高端液压支架的焊接.     

高强钢规定塑性延伸强度测定方法

以13Cr4Ni高强钢材料为例,探讨在室温拉伸变形过程中曲线无明显屈服平台,且初始阶段加工硬化率较高,通过常规检测,其拉伸曲线弹性段曲率不一致,使得规定塑性延伸强度并不是一个稳定的值。采用区别于GB/T 228.1的新滞后环法,选择滞后环起点为高于材料弹性极限值,低于预期的规定塑性延伸强度,滞后环下反向点为滞后环起点的10%应力值,在这个区间内进行试验,均得到较稳定的规定塑性延伸强度值。试验结果表明：高强钢及具有相似特征的材料在室温拉伸时,可采用本试验给出的方法,选取对应取值范围中的滞后环起点及滞后环下反向点,得到稳定的、可参考的规定塑性延伸强度值。     

时效温度对超高强度不锈钢缺口抗拉强度的影响

借助轴对称光滑和缺口拉伸试验,研究了时效温度对超高强度马氏体时效不锈钢固溶和冷拔状态弹簧钢丝缺口抗拉强度的影响。研究结果表明：时效前的冷加工具有增强时效动力学的作用,降低了光滑和缺口拉伸抗拉强度峰时效温度,而且冷加工具有明显的强化效应,但强化效果随时效温度的提高逐渐衰减。从提高材料和构件的可靠性考虑,推荐500 ℃和480 ℃分别为固溶态和冷拔态钢丝的时效温度。     

不同热处理工艺对S890高强钢强韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射XRD,对比分析了S890钢水淬、油淬、空淬、550℃和420℃等温淬火不同工艺处理后的淬火、以及600℃回火组织;并测试了硬度和冲击性能。结果表明,水淬试样得到全马氏体组织,回火后硬度32.5 HRC,-40℃低温冲击功118 J;经过油淬和550℃等温淬火试样,马氏体组织中混有贝氏体,硬度略低但韧性显著下降;空淬和420℃等温淬火得到全贝氏体组织,韧性最低。分析表明,S890钢中马氏体在回火过程中,板条上析出的大量弥散的纳米级碳化物使S890钢具有优良的强韧性;而贝氏体铁素体和碳化物的结构、位向、形态等决定了其贝氏体的本征脆性。     

高强度低合金结构钢焊缝与母材的强度匹配研究

焊缝金属与母材的强度匹配系数是焊接接头力学性能非均匀参数之一，匹配方式不仅取决于焊缝金属和母材的名义强度，还取决于它们的分布形式和特征参数。试验和统计计算结果表明，12Ni3CrMoV钢和10Ni5CrMoV钢母材和焊缝金属的抗拉强度都服从正态分布。12Ni3CrMoV钢和其焊缝金属的强度匹配属于低强匹配，其低强、等强和超强匹配的概率分别为59.33%,37.03%和3.64%,低强匹配特征明显。10Ni5CrMoV钢和其焊缝金属的强度匹配属于等强匹配，其低强、等强和超强匹配概率分别为47%,48%和5%，其等强匹配分布比较明显。对应的两种钢的焊接接头，其超强匹配概率分别为3.64%和5%，在结构、焊接材料、工艺设计中值得注意。由于强度匹配系数的随机性，如何确定强度匹配系数，在什么范围内分别属于超强、等强、低强匹配，特别是等强匹配的界定方式应有别于低强和超强匹配，都是有特研究的问题。