两种超高强度钢控制冷速后相变产物及性能的对比分析

研究了两种新型超高强度钢30Cr3SiNiMoWNb和30Cr Ni5Si2MoNb奥氏体化后以30～3.5℃/min速度冷却的相变产物,及其对随后回火材料强韧性的影响。结果表明,30Cr3Si Ni MoWNb钢奥氏体化后以30和15℃/min冷却得到马氏体组织;以7℃/min冷却,过冷奥氏体的相变产物为马氏体和25%～30%的下贝氏体;以3.5℃/min冷却,过冷奥氏体的相变产物为珠光体、贝氏体和马氏体。30Cr Ni5Si2MoNb钢降低冷却速度后回火强度上升,韧性下降不大,在3.5℃/min冷速时强度达到最高值。与30Cr3SiNiMoWNb钢相比,30Cr Ni5Si2MoNb钢因其合金元素含量高,马氏体形成能力强,更难形成贝氏体和珠光体组织。     

27SiMn钢相变规律与强韧化热处理

通过研究连续冷却和等温相变规律,确定了27Si Mn钢贝氏体相变的条件,设计了其两段淬火+低温回火热处理工艺,从而获得贝氏体组织。结果表明:当过冷奥氏体以3~40℃/s连续冷却时,存在贝氏体相变,并且随着冷速增加,贝氏体量先逐渐增加然后逐渐减少;贝氏体等温相变温度区间为390~450℃。910℃加热30 min,油冷至(450±10)℃再空冷至室温分段淬火,然后250℃回火低温40 min,27Si Mn钢获得贝氏体组织,其抗拉强度890 MPa,屈服强度693 MPa,断后伸长率28.0%,断面收缩率67.0%,冲击功64 J,具有良好的强度、塑性和韧性匹配。     

轧后冷却方式及回火对工程机械用高强钢组织和力学性能的影响

采用真空感应炉冶炼了试验钢,并用二辊可逆式轧机进行了轧制,分别用空冷、水淬、油淬三种方式冷却,并对水淬后的试验钢进行了不同温度的回火处理,研究了冷却方式及回火对试验钢组织及性能的影响。结果表明,水淬试验钢的强度最高,而冲击功及塑性最差;油淬钢的强度低于水淬,但冲击功最高,空冷钢的强度最低,塑性最高。空冷钢的组织以粒状贝氏体为主,以及不规则铁素体;水淬钢的组织为细小的板条贝氏体+少量粒状贝氏体;油淬钢的组织为细小的板条状贝氏体。回火对试验钢强度的影响不大,对塑性、韧性的影响则比较明显。强度随回火温度提高先略微升高后降低,韧性则先降低后升高。600℃时获得最高强度及较优的塑性和韧性,550℃时发生脆化。     

石油机械用贝氏体钢的热处理工艺性能试验

研究了正火温度、回火温度、冷却方式和试棒尺寸对石油机械用贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明:正火温度对贝氏体钢的强韧性有一定的影响,随正火温度的升高,钢的强度升高,冲击韧度降低;而回火温度和冷却方式对钢的强韧性影响较大;随冷却速度的增大,钢的屈服强度和屈强比明显增加;随试棒尺寸的增大,钢的强韧性逐渐降低。     

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。     

粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响

研究了粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响。结果表明,热轧或正火连续冷却过程中,形成了大量的粒状贝氏体,显著降低了钢的韧性。热轧直接回火后,粒状贝氏体得到一定程度的分解,改善了钢的低温韧性,-40℃冲击功可达46 J。经过正火加回火处理后,粒状贝氏体得到了充分的分解,低温韧性显著提高,-40℃冲击功达到144 J。     

热处理工艺对新型贝氏体钎具钢组织和力学性能的影响

采用金相组织观察和力学性能测定,研究了热处理对新型贝氏体钎具钢组织与力学性能的影响.结果表明,奥氏体化经不同冷却介质冷却后,新型贝氏体钎具钢具有较高的强韧性配合及淬透性,经900 ℃奥氏体化空冷300 ℃回火后材料具有最佳的强韧性配合;500 ℃回火出现回火脆性,其原因与组织中的贝氏体铁素体及残留奥氏体分解形成的碳化物有关.提出了适合新型贝氏体钢钎具的最佳热处理工艺及应用结果.     

预相变马氏体对超级贝氏体钢组织热稳定性的影响

为明确超级贝氏体组织失稳机制以及探索提高超级贝氏体钢中残余奥氏体热稳定性的方法,通过预相变马氏体工艺,即在等温贝氏体相变前引入预相变马氏体,制备了中碳超级贝氏体钢。对比分析了回火前后中碳超级贝氏体钢显微组织和力学性能的变化,研究了预相变马氏体对中碳超级贝氏体钢中贝氏体组织及残余奥氏体热稳定性的影响。结果表明：预相变马氏体的存在能够细化贝氏体铁素体板条,提高残余奥氏体含量和热稳定性。预相变马氏体的引入及其对超级贝氏体组织的细化作用使得试验钢的屈服强度超过1 000 MPa,伸长率大于20%;300～600℃回火1 h后,高碳薄膜状残余奥氏体首先发生分解,形成细小的碳化物,然后贝氏体铁素体板条发生回复和再结晶,形成沿原板条方向的铁素体晶粒;600℃回火后试验钢的屈服强度仍与回火前相当,主要是预相变马氏体周围的薄膜状残余奥氏体未发生明显分解,能够抑制相邻贝氏体铁素体板条的回复。     

440 MPa级高强度球扁钢的热处理工艺

采用金相显微镜、透射电镜、相分析等实验分析方法,研究了不同热处理工艺对10CrNiMoV球扁钢组织和力学性能的影响。结果表明,热轧或正火连续冷却过程中,形成了大量的粒状贝氏体,显著降低了钢的韧性。正火加高温回火处理后,粒状贝氏体得到了一定程度的分解,虽其屈服强度有所下降,但显著提高了10CrNiMoV球扁钢的低温韧性,?40 ℃冲击功达到117 J。通过正火＋控冷＋高温回火处理后,形成了一定量的多边形铁素体,并且粒状贝氏体得到了充分的分解,获得了良好的综合性能。     

X70QS钢级酸性低温管线管热处理工艺研究

研究不同热处理工艺对X70QS钢级酸性低温管线管微观组织和力学性能的影响。结果表明:淬火工艺对X70QS钢级酸性管线管的组织性能影响较大,随着淬火温度的升高,其贝氏体组织明显粗化,力学性能尤其是低温冲击性能下降明显;相同淬火温度时降低淬火冷却速度,会使铁素体组织逐渐增多并多边形化,强度明显不足。X70QS钢级酸性低温管线管经880～900℃淬火(水淬)+600℃回火后具有最佳的强度和低温韧性匹配。     

细化无碳化物贝氏体无缝钢管组织的热处理工艺

研究了不同热处理工艺下无碳化物贝氏体无缝钢管的显微组织和力学性能。结果表明,热轧态无碳化物贝氏体无缝钢管的组织粗大,强度较高,韧性很低。热轧+低温回火后韧性的提高幅度不大,仍然较低。热轧+正火+低温回火可以改善无碳化物贝氏体无缝钢管的韧性,但仍存在部分粗大的组织。热轧后先长时间高温回火(690 ℃×300 min),再正火和低温回火可以细化无碳化物贝氏体无缝钢管的组织,消除组织遗传性,大幅度提高韧性,冲击断裂特征由脆性断裂转变为韧性断裂。     

冷却介质对高强度贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响。结果表明,轧制、低温回火及热轧后奥氏体化空冷低温回火耐磨板的组织为板条贝氏体铁素体和残留奥氏体,油冷、水冷热处理耐磨板的组织为板条马氏体和残留奥氏体。经轧制、低温回火及奥氏体化空冷低温回火,新型贝氏体耐磨钢板具有良好的强韧性配合。热轧后用控制奥氏体化介质冷却可以获得不同力学性能的耐磨钢板．     

复合金化低碳SiMn3型贝氏体钢的组织与性能研究

研究了符合我国资源特点的复合金化低碳SiMn3型贝氏体钢在不同热处理状态下的组织与性能。结果表明：该类钢空冷获得粒状贝氏体并具有良好的强韧性;空冷后中低温回火具有最佳强韧性组合;空冷后高温回火产生回火脆性。     

17Cr2Ni2Mo钢粒状组织和粒状贝氏体的断裂特性

研究了１７Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ钢粒状组织和粒状贝氏体经低温和高温回火后的断裂特性。结果表明；粒状组织和粒状贝氏体经低温回火后，由于Ｍ－Ａ岛的分布，尺寸及应变诱发相变的影响而具有良好的强韧性，特别是其断裂韧性Ｊ１ｃ值较板条马氏体几乎高了一倍；而经高温回火后，由于Ｍ－Ａ岛分解出来的碳化物的偏聚，呈现出准解理特征，其断裂韧性远低于回火索氏体。     

低碳Mn系水淬贝氏体钢的组织和力学性能

研究了第二代Mn系空冷贝氏体钢合金体系,即低碳Mn系水淬贝氏体钢,为高强结构钢调质钢开辟了一条新途径,给出了试验钢在水淬工艺下的组织和力学性能.结果表明:随着冷却速度的加快,试验钢中将依次出现粒状贝氏体/仿晶界铁素体,粒状贝氏体,粒状贝氏体/马氏体组织,马氏体组织;与传统淬火钢27SiMn相比,试验钢具有突出优良的淬透性,韧性,切削性能,可以水冷,不需要油冷;直径300 mm的圆柱淬火后可得到粒状贝氏体组织,试验钢经中低温回火后,屈服强度大幅上升,抗拉强度变化不大;在300℃回火后具有最高的屈服强度,1/2半径处,σh～900 MPa,σ0.2～630 MPa,AKU(-20℃)～60 J,屈强比约为0.7;试验钢经高温回火后,将析出粒状碳化物,冲击韧度大幅上升,AKU5～65 J.     

热处理工艺对35CrMo钢组织及性能的影响

利用SEM、金相显微镜、冲击试验机研究了淬火+回火、贝氏体等温淬火两种热处理工艺对35CrMo钢组织及性能的影响。结果表明,随回火温度提高或贝氏体含量的增加,材料的强度降低、塑韧性增加;回火索氏体组织的冲击断口表现为塑性韧窝状,而贝氏体/马氏体复相组织的冲击断口的纤维区表现为塑性韧窝状,放射区表现为脆性解理断裂;在等强度、塑韧性条件下,回火索氏体裂纹形成功低于贝氏体/马氏体复相组织,当裂纹形成后,回火索氏体组织裂纹扩展功高于贝氏体/马氏体复相组织。     

热处理对含Mo轴承钢组织和性能的影响

研究了含Mo轴承钢的相变规律及热处理制度对其组织和性能的影响,运用SEM和XRD表征了其显微组织,绘制了动态CCT曲线,测试了其硬度、力学性能和耐磨损性能。结果表明,由于钢中含有Mo,推迟了珠光体组织转变,当冷速≥4 ℃/s时冷却过程只发生马氏体相变;淬火+低温回火后,钢的抗拉强度和维氏硬度分别为1850 MPa和785 HV;而经贝氏体等温淬火后钢的抗拉强度和硬度分别达到2160 MPa和735 HV。淬火+低温回火后残留奥氏体的体积分数约为12.68%,而贝氏体等温淬火后约为3.88%。残留奥氏体含量的降低,有助于提高轴承钢的尺寸稳定性。     

焊后热处理对X80和30CrMo钢热影响区粗晶区韧性的影响

通过冲击、金相试验和扫描电镜分析,研究了焊后热处理(PWHT)对X80钢和30CrMo钢热影响区粗晶区韧性的影响。结果表明,X80钢侧焊态和PWHT后粗晶区组织均主要为板条贝氏体和粒状贝氏体;30CrMo钢侧焊态粗晶区组织主要为贝氏体和低碳马氏体,PWHT后粗晶区组织为贝氏体和回火索氏体。M/A组元的形成是造成X80侧钢焊态粗晶区韧性较低的主要原因,而30CrMo钢侧焊态粗晶区韧性较差是组织粗化及上贝氏体的形成造成的。PWHT后,热影响区粗晶区的韧性明显改善,这主要是由于粗晶区组织细化,脆硬组织数量变少,应力集中程度降低。     

低合金超高强度钢中的相变及组织控制

概述了低合金超高强度钢中所涉及的相变及组织控制方法。马氏体相变是低合金钢获得超高强度的最基本的途径,通过优化热处理或形变热处理工艺获得细化的马氏体板条是保证超高强度的关键。马氏体钢中足够的塑韧性通过适度回火来保障,回火过程中组织控制的关键是避免脆性渗碳体碳化物的析出。对低合金超高强钢起重要作用的贝氏体主要有两种,下贝氏体和无碳化物贝氏体,其中下贝氏体主要与马氏体一起形成复合组织,细化马氏体板条尺寸。无碳化物贝氏体通过得到超细亚结构或超细板条而获得超高强度,同时利用贝氏体转变的不完全性获得稳定的高碳残留奥氏体来保证塑韧性。残留奥氏体在低合金超高强钢韧性改善方面起着重要作用,Q-P(或Q-P-T)钢和TRIP钢中较多的残留奥氏体可赋予低合金超高强钢超乎寻常的高塑韧性。     

轧制工艺对高性能桥梁钢组织与性能的影响

对高性能桥梁钢的成分进行了设计,并通过不同的控轧控冷工艺轧制成不同板厚的钢板。钢板经过回火后,进行了力学性能的测试及组织分析。结果表明,高性能桥梁钢回火后的强度较高,屈服强度达到600 MPa以上,伸长率达到20%以上。由于轧制工艺的不同,不同板厚的钢板冲击性能有较大的差距;显微组织主要由粒状贝氏体和板条贝氏体组成。测定了高性能桥梁钢的连续冷却转变曲线,结果表明：实际生产中,应将冷速控制在10～30℃/s,开始冷却温度约780℃,此时的相变组织为较均匀的贝氏体组织。