Q-P-T处理贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂特性研究

对20Mn2SiCrNiMo贝氏体/马氏体复相高强钢进行淬火-配分-回火(Q-P-T)工艺处理,并采用紧凑拉伸试样进行疲劳实验.结果表明,Q-P-T工艺参数对贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性具有显著影响,经过合理的Q-P-T工艺处理的贝氏体/马氏体复相高强钢具有较高的疲劳门槛值(ΔKth=13.2MPa·m1/2)及较低的裂纹扩展速率.显微组织及裂纹扩展路径观察显示,Q-P-T处理的贝氏体/马氏体复相高强钢的显微组织包括贝氏体、马氏体和残余奥氏体薄膜,其中“柳叶状”贝氏体及纳米级残余奥氏体薄膜可以阻碍裂纹扩展,迫使裂纹转折、分叉或“间断”,这是贝氏体/马氏体复相高强钢疲劳断裂性能改善的主要因素.     

奥氏体化温度和空冷速率对CFB/M复相钢组织和性能的影响

通过Formaster-F热膨胀仪和Gleeble-1500热/力模拟试验机分别模拟了奥氏体化温度为910℃和960℃时不同直径的无碳化物贝氏体/马氏体(CFB/M)复相钢圆棒在空气中的冷却速率,采用光学显微镜和扫描电镜分析了奥氏体化温度和冷却速率对CFB/M复相钢显微组织的影响,测定了CFB/M复相钢的硬度和冲击韧度值.结果表明,在空冷条件下,随圆棒直径增大,CFB/M复相钢的组织由无碳化物贝氏体 马氏体转变成铁素体十无碳化物贝氏体,硬度随之降低,但冲击功却显著增加.提高奥氏体化温度,可抑制铁素体析出,使CFB/M复相钢在更大的冷速范围内获得强韧性好的CFB/M复相组织.     

冷轧对M50钢马氏体/贝氏体复相组织与力学性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM)、室温拉伸和冲击性能测试研究了冷轧对M50钢马氏体/贝氏体(M/B)复相组织和性能的影响。结果表明:20%冷轧变形量的试样经等温淬火后具有最佳的抗拉强度(2535.7 MPa)和冲击性能(96.93 J),相比变形量为0%的试样,冲击吸收能量提高了约21%,抗拉强度提高了约5%。当变形量小于20%时,随着变形量的增加,M/B复相组织逐渐细化且在20%的冷轧变形量下组织最细;当变形量大于20%时,随着变形量的增加,贝氏体束减少,其对马氏体板条的分割作用减弱,导致组织呈现一定的粗化。     

不同前驱体的贝氏体/铁素体复相钢的组织和性能

以低碳硅锰钢退火和淬火制备的不同前驱体为研究对象,经两相区等温-贝氏体区淬火配分(IQPB)工艺处理,采用OM、SEM、TEM、EPMA、室温拉伸等手段,研究前驱体对贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响。结果表明,两相区等温阶段,C、Mn元素由铁素体向奥氏体扩散并富集明显。奥氏体中C、Mn元素富集区域面积分别为10.3%、34.9%,元素浓度最高值分别可达0.62%和5.7%(质量分数)。相对于退火处理,淬火制备的马氏体前驱组织的试验用钢经IQPB处理后,多边形铁素体含量减少,粒状/短棒状贝氏体增多,抗拉强度降低,断后伸长率提高。随着淬火碳配分时间的增加,前驱体为马氏体组织的试验用钢抗拉强度逐渐降低,断后伸长率呈先增加后降低的趋势变化。当淬火配分时间为5 min时,抗拉强度为990 MPa,断后伸长率为30%,强塑积达29700 MPa·%。     

热疲劳对B/M复相H13钢组织及力学性能的影响

为提高其热疲劳性能,对H13钢进行了贝氏体-马氏体(B/M)复相热处理,使其得到了由回火索氏体和贝氏体组成的复相组织。利用OM、SEM、TEM、洛氏硬度计、万能拉伸试验机等设备研究了热疲劳对B/M复相H13钢微观组织、碳化物及力学性能的影响。结果表明:较传统H13钢硬度随疲劳次数增加而迅速降低的现象,B/M复相H13钢的硬度随疲劳次数的增加呈先下降后上升再下降的趋势。拉伸试验表明,较传统H13钢,B/M复相H13钢的强塑性配合更加优异,且在热疲劳后,其断面收缩率反而有所增大。通过显微组织观察发现力学性能变化的主要原因是B/M复相H13钢在热疲劳过程中存在贝氏体板条合并及碳化物析出并长大粗化的行为。     

等温淬火对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响

对H13钢进行不同工艺的等温淬火和回火处理，探讨了等温淬火工艺对H13钢组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明，随着等温温度的降低，显微组织中马氏体板条被逐渐增多的下贝氏体分割、细化；试样的硬度随着下贝氏体的增多而降低；抗拉强度与伸长率具有相同的变化趋势，即随下贝氏体的增加先提高后降低，在340℃等温75 min再进行560℃×2 h和540℃×2 h两次回火后均达到最大值，并相对于普通淬火分别提高了23.5%和36.2%,说明马氏体/下贝氏体(M/B_L)复相组织中下贝氏体对H13钢拉伸性能的影响存在一个临界体积分数值。     

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。     

4330M钢连续冷却过程中的组织转变特征

采用Gleeble-3500热模拟试验机对4330M钢进行连续冷却转变试验,研究了冷却速率在0.8~10 ℃/s范围内连续冷却过程中组织结构转变特征。采用热膨胀、硬度测试及彩色金相等试验测定4330M钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,4330M钢在冷却过程中存在铁素体、贝氏体和马氏体相变区,没有珠光体相变区。随着冷却速率的增加,过冷奥氏体依次分解为铁素体+粒状贝氏体、粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体和完全马氏体,马氏体的临界冷却速率约为3 ℃/s。下贝氏体中铁素体和渗碳体的取向关系为(110)_α//(102)_Fe3C和[111]_α//[201]_Fe3C。结合维氏硬度试验与彩色金相定量分析,建立了4330M钢硬度-体积分数模型HBW=-0.07-4.69f_F+4.02f_GB+4.63f_LB+4.82f_M。     

配分工艺对B/M复相钢组织和性能影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对B/M复相钢的微观组织和力学性能进行测试与分析,研究配分工艺对B/M力学性能的影响,并讨论了残留奥氏体量与试验钢韧性的关系。结果表明:试验钢室温下的组织主要由贝氏体/马氏体和残留奥氏体组成;残留奥氏体的含量对多相钢硬度的影响较小,其硬度值介于45~50 HRC之间,但对多相钢的韧性影响显著,在360℃配分120 s时残留奥氏体量最大达到8.1%,冲击韧性达到31.5 J/cm2;在不同的配分工艺下,冲击韧性与残留奥氏体量的变化趋势基本一致,说明试验钢的冲击韧性主要由残留奥氏体量决定。     

Nb微合金化CFB/M复相钢的晶界遗传性

实验研究了Nb微合金化无碳化物贝氏体/马氏体(CFB/M)复相钢高淬高回试样在正常温度奥氏体时出现混晶现象的原因。发现Nb微合金化无碳化物贝氏体/马氏体(CFB/M)复相钢存在晶界遗传现象。出现晶界遗传的原因在于再次奥氏体化过程中在原晶界处新形核的奥氏体分属于两个原奥氏体晶粒,并且不能跨越原晶界合并或长大所致。     

高强度结构钢复相热处理工艺研究

研究了４０ＣｒＮｉＭｏＡ钢的等温淬火和亚温淬火复相热处理工艺。通过调整工艺参数,获得孙同组织体积比的Ｍ－Ｂ和Ｍ－Ｆ复相组织。结果表明,具有２．０５％Ｆ－９７．９５％Ｍ亚温淬火组织具有良好的综合力学性能。     

渗碳后M—B下复合组织及其力学性能的研究

作者先将5CrMnMo钢渗碳,然后进行马氏体与贝氏体复相处理,研究了其力学性能。研究表明:中碳钢渗碳后进行复相处理,组织中随B量增高,韧塑性连续升高;先M后B下组织性能提高主要是B下的韧塑性较好,而先B下后M组织则兼有B下的韧塑性和B下细化分割M片的作用。所以,中碳钢渗碳后M/B下复相处理为提高中碳钢制工件的强韧性提供了一条新的途径。     

热处理工艺对51CrV4钢组织及性能的影响

研究了淬火回火和等温淬火热处理工艺对51CrV4钢显微组织、力学性能及疲劳性能的影响。结果表明,与淬火回火的传统热处理工艺相比,51CrV4钢等温淬火热处理后显微组织为下贝氏体+马氏体+残留奥氏体的复相组织,抗拉强度、断后伸长率、断裂韧性及疲劳极限分别提高14%、24%、34%和15%,获得高强度、高塑性和高韧性的综合力学性能,以及优良的疲劳性能。     

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA两种等温淬火工艺研究

对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA进行了马氏体和贝氏体等温淬火热处理。结果表明,两种等温淬火工艺都能得到马氏体＋下贝氏体＋少量残余奥氏体的复合组织,使得各项力学性能指标得到良好的配合。本文探讨了40CrNi2Si2MoVA组织性能的变化规律,总结出最合理的热处理工艺参数。     

Mn系贝氏体/马氏体复相钢的研究及应用进展

Mn系贝氏体／马氏体复相钢因其工艺简单、性能良好和价格低廉等优点而得到了广泛的重视。本文回顾了Mn系贝氏体／马氏体复相钢近几年来在微观组织、强韧化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面所取得的研究成果，简要介绍了Mn系贝氏体／马氏体复相钢在不同领域的应用情况与进展。     

壳体用钢30CrMnSiNi2A的强韧化热处理研究

针对壳体用低合金超高强度钢30CrMnSiNi2A，通过贝氏体区短时间等温淬火得到马氏体＋贝氏体＋少量残余奥氏体的复合组织，使强度和韧性得到良好配合。实验考察了等温时间的变化对钢力学性能的影响，得出较优的等温时间范围。     

热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响。结果表明:M2高速钢淬火后的组织为淬火马氏体+残留奥氏体+大量碳化物;随着淬火温度的升高,M2钢淬火后残留奥氏体含量(质量分数)升高,经3次回火后残留奥氏体基本上完全消除,增加冷处理后残留奥氏体的含量相对于3次回火的要多,钢的强度和韧性得到改善。对比M2高速钢在不同热处理工艺条件下的组织和性能,最佳热处理工艺为850 ℃×30 min预热+1160 ℃×30 min淬火+(－65 ℃×1 h)冷处理+560 ℃×2 h回火3次。     

锻造及热处理工艺对耐磨钢组织及耐磨性能的影响

研究了锻造变形量与热处理工艺对一种新型耐磨钢显微组织、硬度和耐磨性的影响,并用彩色金相法定量分析了钢中马氏体+残留奥氏体含量。结果表明:不同变形量下耐磨钢组织均为贝马复合相,贝氏体板条厚度由30%变形量的524 nm降低到70%变形量的292 nm,马氏体+残留奥氏体体积分数由25.4%增加至41.1%;与直接进行260 ℃等温转变时相比,先在Ms点以上的330 ℃保温5 min,再进行260 ℃等温转变时的贝氏体板条厚度减少了357.2 nm,磨损量降低了0.02 g,且平均摩擦因数由0.311降至0.212。