不同锰含量冷作强化非调质钢的微观组织和力学性能

研究两种Mn含量的低碳Mn-B-Ti系冷作强化非调质钢的微观组织和力学性能.结果表明,当Mn含量偏低(B8钢,1.60%Mn)时,其微观组织为铁素体+粒状贝氏体+珠光体的混合组织;而当Mn含量较高(B6钢,2.02%Mn)时,可获得全低碳粒状贝氏体组织.两种钢的微观组织和拉伸性能随拉拔减面率γ的变化规律基本一致,但B6钢的屈强比明显低于B8钢.经300 ℃时效处理后,B6钢的强度可达到10.9级螺栓,而B8钢仅满足9.8级螺栓的要求.这表明,控制钢中的Mn含量以获得强塑性配合较好的低碳粒状贝氏体组织是10.9级螺栓用冷作强化非调质钢的基本条件.     

Si-Mn-Mo系贝氏体钢组织和性能的研究

研究了新型高碳Si－Mn－Mo系贝氏体钢的组织和性能。结果表明，该钢空冷条件下得到贝氏体、马氏体和残留奥氏体的复相组织。其中包括板条马氏体和孪晶马氏体，而贝氏体为变态下贝氏体组织。试验用钢空冷后经250～300℃回火可获得较高的强度、硬度及良好的塑韧性配合。超过300℃回火，强度、硬度明显降低且有回火脆性出现。     

新型Mn系超低碳贝氏体高强高韧钢的开发

在Nb、Ti微合金化超低碳含Mn钢的成分设计基础上,通过控制轧制获得扁平奥氏体,随后控制冷却获得贝氏体组织,开发出新型的高韧性超低碳贝氏体钢.实验结果表明,在0.03C ～ 3.4Mn微合金钢中使扁平奥氏体的厚度细化至4μm左右,超低碳贝氏体组织的屈服强度达到600 MPa,抗拉强度达到780 MPa,上平台冲击功约230 J,实现了强度与韧性的良好配合.利用电子背散射衍射(EBSD)技术对试验钢相变产物的组织形貌进行了表征,并对强韧化机理、成分和工艺的优越性进行了初步的分析.     

20Mn2SiVB钢等温处理的显微组织及硬度

研究了20Mn2SiVB钢在不同温度下进行等温淬火处理后的组织与性能.结果表明：在相同等温温度下,可获得板条状贝氏体铁素体组织,随着等温时间的延长,板条状贝氏体铁素体逐渐长大,形成粒状贝氏体组织,同时硬度略微降低;在不同等温温度下相同等温时间时,随着等温温度的升高,贝氏体铁素体板条变宽,同时硬度逐渐降低.因此,控制等温温度及时间,可使钢获得不同的显微组织与硬度..     

冷却速度对65Mn钢过冷奥氏体组织转变的影响

用热膨胀法对65Mn钢连续冷却条件下过冷奥氏体的转变情况进行了研究.发现在900℃奥氏体化条件下,该钢的M5点为265℃,获得马氏体的临界淬火冷却速度为45℃/s.冷却过程中,奥氏体仅在很窄范围内形成贝氏体,且属于典型的羽毛状上贝氏体组织,没有观察到针片状下贝氏体组织.     

热处理工艺对20Mn2SiVB钢的组织及力学性能的影响

通过控制20Mn2SiVB钢的奥氏体化温度和空冷速度，可得到强韧性配合优良的含粒状贝氏体的混合组织。结果表明奥氏体化温度越高，空冷速度越快得到混合组织的均匀性越好，当组织均匀并以粒状贝氏体为主时，钢的拉伸变形一致，有效地阻碍了裂纹扩展，提高了材料的韧性。     

20Mn2SiVB钢高温等温淬火的显微组织与性能

研究了20Mn2SiVB贝氏体钢经940℃完全奥氏体化后,再进行不同温度和时间的盐浴等温淬火,通过调整贝氏体的相对含量来控制材料热处理后的组织和综合力学性能。结果表明,20Mn2SiVB在420℃等温淬火时,能获得良好的强韧性配合。     

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.     

新型贝氏体钢的研制

以Mn、Si、Cr为主要合金元素,设计并研制了一种新型贝氏体钢.利用膨胀法,结合金相法和硬度法,在DIL805A热膨胀快速相变仪上测定了该钢在不同冷速下连续冷却时的热膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线);研究了该钢连续冷却过程中奥氏体转变过程与组织变化.根据该钢的CCT曲线,在自行研制的特种淬火介质中进行热处理,获得了下贝氏体组织,为生产实践和新工艺的制订提供了参考依据.     

20Mn2SiVB钢等温处理的显微组织及硬度

研究了20Mn2SiVB钢在不同温度下进行等温淬火处理后的组织与性能。结果表明:在相同等温温度下,可获得板条状贝氏体铁素体组织,随着等温时间的延长,板条状贝氏体铁素体逐渐长大,形成粒状贝氏体组织,同时硬度略微降低;在不同等温温度下相同等温时间时,随着等温温度的升高,贝氏体铁素体板条变宽,同时硬度逐渐降低。因此,控制等温温度及时间,可使钢获得不同的显微组织与硬度。。     

碳含量对铸态Mn6系钢奥氏体稳定性的影响

分析了碳含量的变化对铸态Mn6系钢显微组织的影响,探讨了Mn6系钢在铸态下碳含量与奥氏体稳定性的关系。结果表明,当碳含量在0.93%以下时,凝固组织中发生部分珠光体转变和马氏体转变;当碳含量在1.19%时,凝固组织为全奥氏体。而当碳含量达到1.28%时,凝固组织中开始析出第二相碳化物。含碳量1.19%为奥氏体稳定性的一个重要分界点。     

Influence of carbon content on microstructure and mechanical properties of Mn13Cr2 and Mn18Cr2 cast steels

In this paper, a comparison study was carried out to investigate the influence of carbon content on the microstructure, hardness, and impact toughness of water-quenched Mn13Cr2 and Mn18Cr2 cast steels. The study results indicate that both steels＇ water-quenched microstructures are composed of austenite and a small amount of carbide. The study also found that, when the carbon contents are the same, there is less carbide in Mn18Cr2 steel than in Mn13Cr2 steel. Therefore, the hardness of Mn18Cr2 steel is lower than that of Mn13Cr2 steel but the impact toughness of Mn18Cr2 steel is higher than that of Mn13Cr2 steel. With increasing the carbon content, the hardness increases and the impact toughness decreases in these two kinds of steels, and the impact toughness of Mn18Cr2 steel substantially exceeds that of Mn13Cr2 steel. Therefore, the water-quenched Mn18Cr2 steel with high carbon content could be applied to relatively high impact abrasive working conditions, while the as-cast Mn18Cr2 steel could be only used under working conditions of relatively low impact abrasive load due to lower impact toughness.     

稀土Ce对含Cu低温取向硅钢铸态析出物的影响

采用激光共聚焦显微镜和透射电镜探究了稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态组织和析出物的影响。结果表明,稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态的组织能起到细化晶粒的作用;未加Ce的铸锭中存在粗大的(Cu,Mn)S+AlN粗大复合析出物,以及少量MnS和Cu₂S单独析出物;稀土Ce的加入不改变析出物的类型,但使析出物数量明显减少、尺寸有所增大。     

Si、Mn含量对1000 MPa级工程机械用钢组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等手段,研究了Si、Mn含量对电渣重熔工程机械用钢组织和性能的影响。结果表明,Mn含量适量增加虽然会促进晶粒长大,但是由于组织遗传效应明显高于Mn含量变化造成的晶粒度变化故晶粒尺寸仍然较小;而增加Si对原奥氏体晶粒影响较小;增加Mn并未对调质态工程机械用钢中的碳化物析出造成明显影响,增加Si的试样的碳化物虽然仍以颗粒状为主、并含有少量短棒状碳化物,但是碳化物数量明显较少、尺寸更加细小;增加Mn后,工程机械用钢的抗拉强度、规定塑性延伸强度和布氏硬度有所提高,而断后伸长率、断面收缩率和-40 ℃冲击吸收能量都有不同程度减小;增加Si后,工程机械用钢的抗拉强度、屈服强度和布氏硬度有所减小,而断后伸长率、断面收缩率和-40 ℃冲击吸收能量明显提升,但强度和布氏硬度都不满足工程机械用钢的使用规范要求;试验用1000 MPa级工程机械用钢适宜的Si和Mn含量分别为0.35wt%和1.12wt%。     

Q&P工艺对Fe-0.45C-1.6B高硼钢组织和性能的影响

借助Thermo-Calc、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计及冲击磨损试验机对Fe-0.45C-1.6B高硼钢铸态和经Q&P工艺处理后的组织和性能进行分析。结果表明:高硼钢铸态组织由铁素体、马氏体及残留奥氏体构成的基体和共晶硼化物组成。经Q&P工艺处理发现,高硼钢在Ms点以下为马氏体等温转变,随着淬火时间的增加,基体中残留奥氏体越来越多,在淬火时间为120 s时达到极限。随着配分时间的增加,高硼钢中残留奥氏体增加,配分时间为80 s时残留奥氏体量最多,但是由于较多的残留奥氏体不能支撑硼化物,因此高硼钢的耐磨性降低。     

硼含量对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等仪器设备综合研究了硼含量(0.50～2.0%)对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响.试验结果表明:硼元素主要分布在硼碳化物中,并且随着硼含量的增加,合金的基体组织由奥氏体为主变为以铁素体为主,第二相由M3(C,B)为主变为M23(C,B)6和M3(C,B)为主,第二相呈网状分布特征.同时,第二相的体积分数、合金的硬度随硼含量的增加而增加,合金的冲击韧性随硼含量的增加而降低.     

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。     

Effect of Manganese Content on Tensile Deformation Behavior of Fe-Mn-C TWIP SteelsEI北大核心CSCD

Twinning-induced plasticity (TWIP) steels exhibit excellent mechanical properties including high tensile strength and good plasticity owing to their high strain-hardening rate. The high strain-hardening rate results mainly from deformation twinning; in addition, plane slip and dynamic strain ageing also have some contribution to strain-hardening rate. Until now, the influences of some alloy elements such as C, Al and Si on tensile properties of Fe-Mn-C based TWIP steels have received much attention. However, the effect of Mn content on the microstructure and tensile properties of twinning-dominated Fe-Mn-C TWIP steels is still not clear. In this work, the microstructure, tensile properties and strain hardening behavior of two Fe-Mn-C TWIP steels (Fe-13Mn-1.0C and Fe-22Mn-1.0C, mass fraction, %) were studied by using OM, TEM, SEM-EBSD and monotonic tensile tests. The results show that the yield and tensile strengths of the steel decrease while the elongation to fracture increases with the increase of Mn content. At low tensile strains, the increase of Mn content delays the formation of deformation twins. However, at higher strain level, the deformation twinning rate becomes higher and hence more deformation twins are produced in the steel with higher Mn content than that in the steel with lower Mn content. Furthermore, the thickness of deformation twins increases with increasing the Mn content. The twinning and tensile deformation behavior in the two steels are also discussed.     

退火温度对冷轧8Mn钢低温热成形后组织和性能的影响

采用冷轧8Mn钢为试验材料,利用光学显微镜、扫描电镜、电子拉力万能试验机等,结合EBSD和XRD分析技术研究了不同退火温度对低温热成形前后试验钢组织和性能的影响。结果表明,热成形前,试验钢中的奥氏体含量随着退火温度的升高而降低。低温热成形后试验钢的显微组织为马氏体、铁素体和残留奥氏体。不同温度退火并热成形后试验钢的抗拉强度均为1400 MPa左右,屈服强度为900 MPa左右,伸长率为10%左右。退火温度对8Mn钢低温热成形后力学性能影响较小。     

固溶处理对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢组织及碳化物的影响

利用FactSage软件中的FSstel数据库对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的相图进行计算,分析了氮元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,得到了53Cr21Mn9Ni4N耐热钢平衡凝固及冷却相变路径图,并用OM、SEM、XRD、EDS等对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶3、10、20、40和60 min后的显微组织及碳化物演变规律进行了研究。结果表明,53Cr21Mn9Ni4N耐热钢由1600 ℃平衡冷却至300 ℃的过程中完整的平衡相变路径为:液相+气体→液相→液相+δ铁素体→液相+δ铁素体+奥氏体→液相+奥氏体→奥氏体→奥氏体+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体+σ相。M₂₃C₆的析出温度随着氮含量的增加而降低,M₂(C,N)的析出物温度随着氮含量的增加而升高,M₂₃C₆会因M₂(C,N)的析出受到抑制。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的铸态组织非常不均匀,奥氏体呈树枝晶状生长,枝晶间析出大量层片状碳化物。随着固溶时间的增加,分布在枝晶间的层片状碳化物逐渐变成块状及短棒状,碳化物的数量逐渐减少,粗壮的树枝晶也逐渐变得细小。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶后的组织及碳化物均得到明显改善。