T91钢的回火工艺分析及其组织评定

通过不同正火和回火处理获得不同状态的T91钢试样。采用金相、扫描电镜,硬度测试等方法,研究了不同回火条件下T91钢的组织演化过程与硬度变化规律。结果表明,随正火温度升高,T91钢中合金元素逐渐固溶,板条马氏体逐渐粗化,残留奥氏体减少,1050℃正火后获得最佳细小马氏体组织。670～820℃回火时,T91钢的再结晶点(790℃)和相变点(820℃)很近,随着回火温度的升高,正火板条马氏体开始发生回复和再结晶,带来硬度的逐渐降低,其中790℃回火时硬度最低。T91钢交货态采用760～780℃的回火工艺处理,保证了板条马氏体只发生高温回复,没有发生再结晶,所以从转变过程和组织形态看,称T91钢交货态的组织为回火马氏体更合理。     

40CrMnSiB结构钢连续冷却过程相变及组织分析

利用相变膨胀仪分析不同连续冷却工艺对新型低成本含硼结构钢40CrMnSiB相变及组织转变的影响,利用膨胀法测定材料临界点及CCT曲线。结果表明:在试验条件下,40CrMnSiB钢相变温度A_(c1)为750℃,A_(c3)为850℃,M_s为340℃,M_f为175℃。在CCT曲线中,相变区域主要有三部分:高温区域的A(奥氏体)→F(铁素体)+P(珠光体)转变,中温区域的A(奥氏体)→B(贝氏体)转变及低温区域的A(奥氏体)→M(马氏体)转变。随冷却速度增大,铁素体、贝氏体相变开始温度和结束温度均有下降趋势。     

热处理对SIMP钢的显微组织和力学性能的影响

SIMP钢是先进核嬗变系统(ADS系统)散裂靶用候选结构材料,优化热处理工艺可以提高其力学性能。本文研究了正火温度和回火温度对SIMP钢组织与力学性能的影响,结果表明:当正火温度从980℃提高至1050℃时,原奥氏体晶粒尺寸和板条束的宽度增大,材料的冲击性能降低,但蠕变性能却大幅提高;当回火温度从760℃降至700℃时,马氏体板条的回复程度降低,析出相更加弥散,蠕变性大幅提升,但韧脆转变温却明显上升。     

高强度不锈钢中逆转变奥氏体的形成动力学与析出行为

研究了一种超高强度马氏体时效不锈钢在时效过程中逆转变奥氏体的体积分数的变化及其析出规律,并得到相同转变量下的动力学曲线(TTA)。结果表明,实验钢生成逆转变奥氏体的最低温度为450℃,而当时效温度等于(或大于)650℃时所生成的逆转变奥氏体将在冷却过程中发生二次马氏体相变,在540℃时效生成逆转变奥氏体最短时间为11.5 min,经过540℃×4 h处理后实验钢中生成11.0%的逆转变奥氏体,此时强度可达到1940 MPa,断裂韧度大于100 MPa.m1/2,薄膜状逆转变奥氏体沿马氏体板条界上非连续析出或沿着原奥氏体晶界析出,对改善钢的韧塑性起到了重要的作用。     

13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程中的相变动力学

采用淬火相变膨胀仪研究了13Cr15Ni4Mo3N半奥氏体沉淀硬化不锈钢连续冷却过程的相变动力学行为。用改进的K-M方程准确描述了马氏体相变量与温度的关系。结果表明：实验钢的特征温度A_c1和A_c3分别为600和720℃;1040℃奥氏体化后以任意冷速冷却仅发生马氏体相变,冷速为100℃/s时测得的马氏体相变开始温度M_s为99℃,相变结束温度M_f为-75℃。在冷速≥1℃/s时,晶格膨胀法和杠杆法计算得到的马氏体相变量结果相近,而冷速<1℃/s时,晶格膨胀法计算得到的马氏体转变量大于杠杆法计算得到的马氏体转变量。在相变动力学参数α取值0.03258时,K-M方程可简单方便地描述实验钢的马氏体相变动力学过程,但对相变初期的转变量预测精度较低;改进的K-M方程在考虑α随温度变化时,可较准确地预测马氏体转变量。     

高Cr铁素体耐热钢的相变行为研究

利用差热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射分析研究了一种超超临界火力发电机组用高铬铁素体系耐热钢的显微组织和相变行为。结果表明:试验钢加热时在600~1100℃依次发生磁性转变、奥氏体形成、M23C6型碳化物溶解和奥氏体向δ-铁素体转变,奥氏体开始形成温度为853℃,空冷或以40℃/min的速度冷却时发生马氏体转变,马氏体开始转变温度为382℃。含Nb的MC型碳化物非常稳定,在试验温度范围不能完全溶解到奥氏体中。     

氮对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo组织和性能的影响

采用热膨胀仪、光学显微镜以及CM12型透射电子显微镜研究了添加0.04%N(质量分数)对00Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢相变以及正火和回火后不锈钢组织变化的影响;通过拉伸、冲击实验和阳极极化曲线测定研究了N对正火和回火后马氏体不锈钢力学性能以及点蚀点位的影响。结果表明:1050℃正火后,N全部固溶于马氏体基体中,有效提高了实验钢的强度,同时降低了韧性;550℃以上回火后,在马氏体板条内部以及板条之间形成逆变奥氏体,有效提高了马氏体不锈钢的塑性和韧性;N抑制逆变奥氏体的形成,从而抑制了不锈钢在回火过程中的软化;同时,回火过程中,Cr2N在马氏体板条界面及内部大量析出,造成不锈钢韧性和点蚀点位下降。采用传统的正火+Ac1温度以上回火热处理工艺不利于含N马氏体不锈钢获得良好综合性能。     

氮对马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo组织和性能的影响北大核心CSCD

采用热膨胀仪、光学显微镜以及CM12型透射电子显微镜研究了添加0.04%N(质量分数)对00Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢相变以及正火和回火后不锈钢组织变化的影响;通过拉伸、冲击实验和阳极极化曲线测定研究了N对正火和回火后马氏体不锈钢力学性能以及点蚀点位的影响。结果表明:1050℃正火后,N全部固溶于马氏体基体中,有效提高了实验钢的强度,同时降低了韧性;550℃以上回火后,在马氏体板条内部以及板条之间形成逆变奥氏体,有效提高了马氏体不锈钢的塑性和韧性;N抑制逆变奥氏体的形成,从而抑制了不锈钢在回火过程中的软化;同时,回火过程中,Cr2N在马氏体板条界面及内部大量析出,造成不锈钢韧性和点蚀点位下降。采用传统的正火+Ac1温度以上回火热处理工艺不利于含N马氏体不锈钢获得良好综合性能。     

无钛热冲压成形钢的连续冷却与等温转变规律

利用Thermo-Calc热力学软件(TCFE 9数据库)、DIL805A/D变形热膨胀相变仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)研究了连续冷却转变及等温转变过程中无钛热冲压成形钢的微观组织演化规律。结果表明:试验钢的Ac₁=749 ℃,Ac₃=863 ℃。绘制了CCT曲线和TTT曲线;无钛热冲压成形钢的马氏体相变开始温度Ms=385 ℃,马氏体相变结束温度Mf=130 ℃。过冷奥氏体冷却过程中,发生马氏体相变的临界冷却速度为5 ℃/s;当等温温度高于750 ℃时,热冲压成形后可获得全马氏体组织。     

滚珠钢在室温到马氏体点温度范围内等温转变的性质

用电阻法研究了含1.43%Cr,1.02%C的滚珠钢在室温到马氏体点(159℃)温度范围内奥氏体等温转变过程。结果指出在这一温度范围内的等温转变是以马氏体转变的形式进行的,而不产生中温转变形式的等温转变。当样品由1100℃淬火至室温后再“上淬”至低于马氏体点的温度进行等温保持时,部分的残留奥氏体即等温转变为马氏体。根据动力学的考虑,这一转变很可能不是通过形成新的晶核,而是已有马氏体晶体的长大过程。同时,这种转变主要受已有马氏体回火过程的控制。在100℃左右长期等温保持时可以得到最大的残留奥氏体转变量。更高或更低的温度,在同一时间内转变量都较100℃左右为小,这可作为精密量具刃具实际热处理的参考。     

稳恒磁场对马氏体转变的影响

利用自制的磁场热处理设备对中、高碳钢进行了施加磁场与不施加磁场的淬火处理,研究了奥氏体在NaCl溶液中冷却时的组织转变,观察了相变后的组织变化.结果表明,在中、高碳钢发生奥氏体向马氏体转变时,稳恒磁场可使马氏体的形核率增加,提高马氏体的转变开始温度,使相变在更宽的温度区间进行,促进了奥氏体向板条马氏体的转变.     

NATURE OF ISOTHERMAL TRANSFORMATION BETWEEN ROOM TEMPERATURE AND MARTENSITE POINT IN A BALL-BEARING STEEL

用电阻法研究了含1.43%Cr,1.02%C的滚珠钢在室温到马氏体点(159℃)温度范围内奥氏体等温转变过程。结果指出在这一温度范围内的等温转变是以马氏体转变的形式进行的,而不产生中温转变形式的等温转变。当样品由1100℃淬火至室温后再“上淬”至低于马氏体点的温度进行等温保持时,部分的残留奥氏体即等温转变为马氏体。根据动力学的考虑,这一转变很可能不是通过形成新的晶核,而是已有马氏体晶体的长大过程。同时,这种转变主要受已有马氏体回火过程的控制。在100℃左右长期等温保持时可以得到最大的残留奥氏体转变量。更高或更低的温度,在同一时间内转变量都较100℃左右为小,这可作为精密量具刃具实际热处理的参考。     

热变形和淬火配分处理的复合作用对低碳合金钢马氏体相变机制的影响

利用热变形和两步淬火配分(quenching and partitioning,QP)工艺的复合作用制备低碳合金钢试样,设计不同的热变形温度,研究加载(获得30%变形量)引起的应力和塑性变形对QP工艺下马氏体相变开始温度(Ms),残余奥氏体含量和力学性能的影响.结果表明,与传统两步QP工艺相比,复合作用下显微组织细化,尤其是随着变形温度的降低细化更明显,马氏体板条呈现弯曲形貌.随着变形温度升高,Ms升高,但马氏体转变量却有所下降,其原因是应力引起的位错多在奥氏体母相晶界处出现,成为马氏体相变优先形核的位置,而一旦发生相变,一定的塑性应变将提高晶内奥氏体的稳定性,从而促进残余奥氏体含量增加.复合作用下试样的力学性能也有所提高,在650℃变形时试样的硬度最高,而在750℃变形时试样的塑性最好.     

一种新型抽油杆用贝氏体钢模拟锻造热影响区组织的研究

用热膨胀仪模拟抽油杆用0.2C-1.0Si-2.0Mn-0.2Mo-0.06V-0.01Ti贝氏体非调质钢的锻造热循环过程,并测定试验用钢在模拟锻造加热、冷却条件下的相变临界温度。用透射电镜对热轧空冷和模拟锻造热影响区组织进行研究。结果表明,该钢热轧空冷组织为由贝氏体铁素体、残留奥氏体及少量享晶马氏体组成的粒状贝氏体。在模拟锻造加热冷却条件下,测得的相变临界温度为：Ac1≈733℃,Ac3≈850℃,Bs≈465℃,模拟锻造热影响区峰值温度位于Ac1-Ac3之间时,随峰值温度的升高,得到的组织中块状铁素体尺寸增大,板条马氏体数量增多。     

0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的连续冷却相变动力学

采用显微组织表征和硬度测试研究了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢连续冷却转变动力学和显微组织演化规律。结果表明:0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢在1100 ℃×60 min奥氏体化条件下,以0.5~100 ℃/s的速度冷却时仅发生马氏体转变,马氏体相变的开始温度(Ms)约为212 ℃,结束温度(Mf)约为25.3 ℃,组织均为板条马氏体,硬度约为371 HV。冷却速率的变化对相变温度、室温组织和硬度无显著影响。采用K-M方程描述马氏体相变过程,其相变动力学参数α约为0.0317。     

奥氏体化温度对9Cr—1Mo—V—Nb钢组织与性能的影响

研究了不同奥氏体化温度加热后9Cr-1Mo-V-Nb(ASME SA-213 T91)钢正火和正火＋回火后的组织和力学性能,应用电子显微镜和X-ray衍射分析了钢的组织形态和萃取试样的碳化物分布。结果表明在980-1120℃加热正火后,T91钢均得到板条马氏体组织,但马氏体板条束的大小显著不同。奥氏体加热温度对T91钢的奥氏体晶粒大小和室温性能有明显影响。1060℃以下,钢的性能随加热温度增加而提高,在1070℃出现转折,超温度性能变化不大。影响钢的性能的因素主要与合金元素的固溶和奥氏体晶粒长大有关。探讨了碳化物量及其分布对奥氏体形成和晶粒长大的影响以及对钢的性能的作用机制。     

20CrMnTi钢的等温相变行为分析及动力学建模

利用Gleeble-3500热模拟试验机对20CrMnTi钢在不同温度和保温时间进行了等温膨胀试验,得到其相变热膨胀曲线。结合光学显微镜分析了20CrMnTi钢的等温相变行为,绘制了该钢的等温相变曲线(TTT曲线)。引入Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和Koistinen-Marburger(KM)方程分别建立了该钢的扩散型相变动力学模型和非扩散型相变动力学模型。结果表明:20CrMnTi钢的TTT曲线呈“双C型”,鼻温分别为630和530 ℃。在730~580 ℃等温时,奥氏体转变为珠光体+铁素体,随着温度的降低,等温相变速度先加快后减慢;580~430 ℃等温时,奥氏体转变为贝氏体,随着温度的降低,等温相变速度也是先加快后减慢;低于430 ℃等温时,奥氏体转变为马氏体,随着温度的降低,马氏体的体积分数先较快增大后减缓。所推导的20CrMnTi钢的动力学模型计算结果与试验结果一致性较好。     

热处理对高镍铬离心复合铸造球墨铸铁轧辊组织与性能的影响

采用热膨胀法测定了高镍铬离心复合铸造球磨铸铁轧辊的相变点,根据其临界转变温度,进行正火和回火试验,研究了热处理工艺对轧辊工作层性能的影响。结果表明,860℃和890℃正火时,轧辊工作层硬度值较高;正火温度为920℃时,冷却后残留奥氏体(Ar)量增多,硬度明显下降;正火温度为830℃时,出现硬度较低的珠光体组织。860℃正火冷却后,在400℃回火时应力消除比较完全,碳化物尚未长大,细小且均匀弥散的分布在针状马氏体基体上,轧辊工作层硬度较高,有利于阻止裂纹的扩展。     

中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变的影响

对中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变动力学的影响进行了分析。利用SEM、XRD、热膨胀相变仪和EBSD等检测手段,研究了不同原奥氏体晶粒尺寸下马氏体相变速率和马氏体板条组织的变化。通过不同温度的奥氏体化处理,分别得到了尺寸为(190±15)、(36±2)、(11±2)和(4.8±2) μm的原奥氏体晶粒。结果表明:随着原奥氏体晶粒尺寸的降低,马氏体相变开始温度由289 ℃降低到250 ℃,而马氏体的相变速率先升高后降低。分析表明,马氏体的相变速率与马氏体的形核点数量直接相关,而马氏体的形核点数量受原奥氏体晶粒尺寸大小和马氏体板条的宽长比影响。当原奥氏体晶粒尺寸小于5 μm时,马氏体板条的宽长比明显增加,马氏体形核点数目随过冷度增加而增加的速率明显降低,从而造成马氏体相变速率降低。     

0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为

通过热模拟试验、光学和扫描电镜(SEM)观察以及维氏硬度测试,研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律,分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明:奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成,大幅促进了贝氏体和马氏体相变,将全马氏体临界冷速由5 ℃/s降低到3 ℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下,冷速为3 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1;而静态连续冷却条件下,冷速为5 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织,进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下,中碳合金钢中0.6Ni元素的加入,抑制了铁素体和珠光体相变,大幅促进贝氏体和马氏体相变,提高了奥氏体的稳定性,将Ms点从329 ℃降低到304 ℃,马氏体临界冷速从0.5 ℃/s降低到0.3 ℃/s;相对于约0.4Mn元素的加入,0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变,可以将Ms点从320 ℃降低到304 ℃,同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。