变形对超高强贝氏体钢组织和力学性能的影响

采用低温奥氏体预变形+等温贝氏体相变相结合的工艺,研究了变形对中碳贝氏体钢相变和组织的影响,利用热模拟实验、SEM、TEM、XRD和拉伸实验等分析了变形影响残余奥氏体的微观机理及其对强塑性的影响规律.结果表明,过冷奥氏体在300℃变形20％,不仅可以加速随后等温贝氏体相变,细化贝氏体组织,同时还能增加室温组织中的残余奥氏体及其稳定性.残余奥氏体稳定性同时受C含量和位错密度影响,延长等温时间可以增加奥氏体中C含量;变形可以使奥氏体中位错密度增加,有利于获得稳定性较高的残余奥氏体,从而优化超高强贝氏体钢综合性能,制备的中碳超高强贝氏体钢抗拉强度为1733 MPa,延伸率达到15.7％.     

不同碳含量贝氏体合金钢等温淬火后的组织与性能

研究了3种碳含量(0.22C、0.34C、0.45C)的贝氏体钢在960℃奥氏体化+Ms点以上10～50℃等温淬火工艺下碳含量对贝氏体组织转变和力学性能的影响。结果表明,3种试验钢经过等温淬火处理后均获得由贝氏体铁素体和残留奥氏体相间分布组成的无碳化物贝氏体组织;随着碳含量的降低,贝氏体相变时间显著缩短,贝氏体铁素体板条变厚,硬度和抗拉强度呈下降趋势,但冲击性能显著提高,这主要是与低碳钢贝氏体转变温度更高,贝氏体铁素体板条粗大但高碳含量的大块状残留奥氏体减少有关。     

TRIP钢中残余奥氏体及其稳定性的研究

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等对贝氏体等温转变后TRIP钢中的残余奥氏体及其稳定性进行了研究。结果表明,TRIP钢在贝氏体转变区400℃～440℃下保温120～300 s,随着等温温度的升高和保温时间的延长,钢中残余奥氏体的含量不断增多、残余奥氏体碳含量大致呈降低趋势。TRIP钢中的残余奥氏体主要以薄膜状、粗大块状和细小粒状的形态存在。粗大块状的残余奥氏体稳定性最差,薄膜状次之,细小粒状最稳定。残余奥氏体的含量不足,或残余奥氏体的含量偏高造成碳含量的不足,都会导致TRIP钢综合成形性能的降低。此外,贝氏体等温处理时间过长,渗碳体的出现大大降低了残余奥氏体中的碳含量,从而降低了残余奥氏体的稳定性。     

18Cr2Ni4WA钢渗碳层中等温贝氏体对接触疲劳性能的影响

用滚轮试样研究了18Cr2Ni4WA钢渗碳后等温淬火形成的贝氏体对接触疲劳性能的影响。结果表明,由等温形成的下贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成的混合组织的接触疲劳寿命明显低于由马氏体和残余奥氏体组成的混合组织的接触疲劳寿命。分析表明,这既与等温下贝氏体本身的断裂特性有关,也与等温淬火试样中的残余奥氏体的机械稳定性较低有关。     

20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温过程中的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温不同时间所获得的组织形态和相结构进行了研究,并进行了拉伸试验.结果表明,20Mn2SiVB钢经760℃两相区加热后在420℃贝氏体区等温过程中,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体小岛.所获得组织为先共析铁素体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体.拉伸试验表明,在760℃加热420℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,其抗拉强度σb≈970 MPa,伸长率δ6≈14.9%.     

等离子弧增材交织结构的组织与力学性能

采用等离子弧增材贝氏体钢-316L不锈钢异种金属交织构件，该结构件整体无缺陷，成形良好，有良好的综合力学性能，突破了传统材料的“强-韧”性矛盾。通过显微组织观察和力学性能测试，研究了交织金属不同成分比例对交织结构力学性能的影响。结果表明，结构件在贝氏体钢区域的组织为板条状贝氏体和残余奥氏体，不锈钢区域主要为奥氏体和铁素体，交织部分存在重熔区，重熔区晶粒细小，其中贝氏体钢部分组织为粒状贝氏体和薄膜状的残余奥氏体，不锈钢部分组织主要为等轴晶。拉伸和冲击试验表明，随着不锈钢含量的增加，结构件的抗拉强度下降，其冲击性能上升，当不锈钢含量比较低时，其抗拉强度达到1 200 MPa以上，断后伸长率为9.5%，平均冲击吸收能量为159.25 J/cm2，具有良好的强韧性，冲击断口为韧性断裂。     

贝氏体等温温度对980 MPa TRIP钢力学性能和显微组织的影响

利用DIL805A膨胀相变仪、Gleeble-3500热模拟试验机、X射线衍射和拉伸试验等研究了TRIP钢贝氏体区(360~440℃)等温处理对组织和性能的影响。结果表明,贝氏体区等温温度影响残余奥氏体体积分数与残奥中碳浓度,是决定TRIP钢力学性能的关键因素。试验钢在800℃×180 s+400℃×300 s处理条件下,可得到17%残余奥氏体,其碳含量为1.5%,此时可获得较佳的相变诱发塑性和较好的强韧性配合,其强塑积可达到31 200 MPa.%。     

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。     

热处理对42CrMo钢的耐延迟断裂性能的影响

对42CrMo钢进行了淬火回火处理和等温淬火处理，探讨热处理工艺对高强度钢的耐延迟断裂性能的影响，缺口拉伸实验表明，与淬火回火相比，等温处理后42CrMo钢在抗拉强度为1500MPa级时具有优良的耐延迟断裂性能。组织观察发现，42CrMo钢等温处理后由下贝氏体组成，ε－碳化物分布在贝氏体板条内部，原奥氏体晶界无碳化物，因而耐延迟断裂性能较好。随等温温度的降低，贝氏体板条变细，强度增加，耐延迟断裂性能也提高。可见，通过等温处理获得了贝氏体组织是改善1500MPa合金结构钢的耐延迟断裂性能的一种有效途径。     

热处理工艺对Cr-Mo-(V)型轴承钢组织和性能的影响

研究了V和Mo元素的添加以及热处理制度对轴承钢组织与性能的影响。采用SEM、XRD、EBSD和TEM等手段表征和测试了试验钢的微观组织、断口形貌、力学性能、显微硬度和冲击吸收能量,并计算了残留奥氏体的含量。结果表明,经贝氏体等温淬火处理后,相比于淬火+回火处理,不同试验钢的抗拉强度均高于淬火+回火处理,而显微硬度则相反,冲击吸收能量改善最为明显。经贝氏体等温淬火处理后,试验钢的断口具有孔洞聚合型断裂的特征,而经淬火+回火处理后的断口属于解理断裂;加入V和Mo元素后,残留奥氏体的含量均降低,并存在两种形态,一是分布于晶界处的块状残留奥氏体,平均尺寸在500 nm左右;二是分布在贝氏体板条间的薄膜状残留奥氏体,平均尺寸在100 nm左右。     

贝氏体区热处理对马氏体基体冷轧TRIP钢组织与性能的影响

对低碳硅锰试验钢进行水淬和随后的两相区退火与贝氏体区等温处理。利用光镜对热处理后的显微组织进行观察分析，通过拉伸试验测试了热处理后的力学性能，并采用X-ray衍射分析方法检测了拉伸前后残余奥氏体含量的变化。结果表明，热处理后的显微组织是铁素体、贝氏体与残余奥氏体的复合组织，随着贝氏体区等温温度的提高和等温时间的延长，残余奥氏体的体积百分数存在一极大值，在400℃等温5min时残余奥氏体的相对含量最多，此时具有最大的强度、塑性和强塑积。     

中碳贝氏体钢的组织与性能研究

对一种中碳贝氏体钢进行900℃保温1h奥氏体化处理,分别在200、250、300℃进行不同时间的等温处理,测定维氏硬度,观察金相组织,并对其微观结构进行透射电镜分析,研究了试验钢的热处理工艺、硬度和微观结构的相关性。结果表明:试验钢等温处理后的室温组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;随保温时间延长,马氏体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增多,并趋于稳定,相应地,试样硬度逐渐降低,趋于平缓;贝氏体亚结构由纳米级板条状贝氏体铁素体及板条间残留奥氏体构成,没有碳化物析出。     

低碳20Mn2SiVB钢贝氏体相变及其TRIP效应

用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在贝氏体区不同温度等温不同时间所获得的组织和形态进行了研究。试验表明,20Mn2SiVB钢在贝氏体等温转变时,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体岛;在920 ℃奥氏体化,420 ℃贝氏体区等温不同时间后空冷所获得组织为：无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体,各相的体积分数随着保温时间的不同有所变化。在920 ℃奥氏体化420 ℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,具有一定的TRIP效应,其R_m≈ 1090 MPa;A。≈ 15.4%     

700MPa级低碳贝氏体钢微观组织及冲击韧度

在热轧试验的基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及冲击试验机,研究了不同温度下700MPa级低碳贝氏体钢的冲击韧度,并对微观组织、断口形貌及夹杂物进行了分析.结果表明,该低碳贝氏体钢的微观组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、准多边形铁素体及针状铁素体的复合组织.夹杂物较为细小,尺寸多为2～6 μm.当温度较高时,断口呈韧窝状,其冲击韧度较高;当温度较低时,断口主要呈解理特征,其冲击韧度较低.实验钢的韧、脆性转变温度约为-41℃.     

不同热处理条件下无碳化物无贝氏体钢中的残余奥氏体

在不同热处理条件下对无碳化物无贝氏体钢进行处理,研究其微观组织和力学性能,对组织中残余奥氏体的含量与分布进行分析。结果表明,无碳化物无贝氏体钢经过低温回火之后,其屈服强度和冲击韧度明显提高。等温处理和较低的冷却速度能够得到较多的残余奥氏体。     

贝氏体区等温温度对含钒TRIP800钢组织性能的影响

采用CCT-AY-Ⅱ型钢板退火模拟实验机对一种含钒TRIP800钢进行连续退火,研究了贝氏体区等温温度对试验钢的组织和力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等微观分析方法对试验钢进行了组织结构和成分表征,利用XRD法测量残留奥氏体量,通过拉伸试验机测试试验钢的单轴拉伸性能。结果表明,随贝氏体区等温温度升高,贝氏体和残留奥氏体含量增加,伸长率与屈服强度先上升后下降,抗拉强度先下降后上升;经410℃等温处理后,TRIP800钢抗拉强度达890 MPa,伸长率高达29.29%,强塑积达26068 MPa·%,综合力学性能优异;含钒TRIP钢的主要析出物为V(C,N),且主要在软相铁素体中析出。     

等温淬火-回火对建筑用钢组织与性能的影响

研究了回火温度对建筑用钢显微组织、拉伸性能和冲击性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明:未回火的建筑用钢的金相组织为下贝氏体和残余奥氏体;经过(250~400)℃/60 min回火处理后,块状残余奥氏体含量明显减少或者基本消失,而下贝氏体的板条界面发生钝化而变得模糊;块状残余奥氏体在回火过程中发生了分解转变成了贝氏体铁素体组织;回火处理后建筑用钢的强塑积都要高于未回火的建筑用钢;随着回火温度的升高,强塑积呈现先增加而后降低的趋势,在回火温度为300℃时取得强塑积的最大值(33612 MPa·%),且此时的建筑用钢具有较高的冲击韧性;未回火的建筑用钢的冲击断口表现为准解理断裂特征,而回火态建筑用钢的冲击断口都为韧性断裂特征,韧塑性相对更好。     

高氮低镍奥氏体不锈钢的低温性能与组织稳定性

评估[Ni]当量相近、[Cr]当量相同、氮含量不同的奥氏体不锈钢的低温性能和组织稳定性,测试了含氮量分别为0.614%和0.529%的奥氏体不锈钢H1和H2的低温拉伸和低温冲击性能,利用扫描电镜和X射线衍射仪分别对两种试验钢的拉伸断口与冲击断口进行了形貌观察和组织检测,利用TEM分析拉伸断口的显微组织。结果表明：两种试验钢的抗拉强度与屈服强度随着试验温度的降低单调增加,伸长率和断面收缩率逐渐减小,氮含量增加提高材料的强度但降低塑韧性;低温冲击试验的结果是氮含量增加降低试验钢的冲击性能,但对韧脆转变温度影响不大,H1与H2试验钢的韧脆转变温度分别为－122 ℃与－123 ℃。XRD与TEM的检测结果均表明此两种试验钢均具有良好的组织稳定性,低温拉伸与冲击均未发生马氏体相变与氮化物析出。     

等温淬火温度对低碳低合金奥贝铸钢组织和力学性能的影响

研究了等温温度对低碳低合金奥氏体-贝氏体铸钢组织和力学性能的影响。结果表明,在280℃时,组织由细针状下贝氏体、残余奥氏体和少量马氏体组成;在300℃时,得到完全由贝氏体铁素体和富碳残余奥氏体组成的奥贝组织,无碳化物相,硬度稍有下降,冲击韧度大幅度提高,此时综合性能最佳;在320℃贝氏体逐渐分成枝叉状,360℃时,形成带有羽毛状的上贝氏体组织,冲击韧度进一步提高,但硬度较低,材料的综合性能较差。     

回火工艺对1200 MPa级贝氏体钢轨组织性能的影响

对贝氏体钢轨钢不同工艺回火后的组织和性能进行研究.结果表明,350℃回火4h及以上,贝氏体钢轨屈服强度大于1000 MPa,抗拉强度大于1200 MPa,伸长率和断面收缩率分别大于15％和45％,室温冲击功大于150 J;在450～550℃回火时,出现明显的回火脆性.金相显微镜和透射电子显微镜观察表明,贝氏体轨钢以粒状贝氏体组织为主,残留奥氏体在板条间以M-A岛状形式分布.不同回火温度及3％拉伸变形后试验贝氏体轨钢残留奥氏体的测定结果表明,350℃回火时的残留奥氏体机械稳定性最好.贝氏体钢轨的强韧性随回火温度的变化与残留奥氏体的机械稳定性密切相关.