Al含量对 δ-TRIP钢热轧态组织性能的影响

通过OM技术、XRD技术分析了两种不同Al含量的δ-TRIP钢的组织成分、形貌、含量;同时进行了拉伸试验,得出了各项力学性能指标。分析结果表明,两种不同Al含量的δ-TRIP钢热轧后其相组成均为铁素体+奥氏体双相组织,但含量和形貌发生了改变,且强度和延伸率随Al含量的增加而升高。     

轻质钢的研究进展(二)——铁素体—奥氏体双相轻质钢和奥氏体轻质钢

首先主要阐述了富Al铁素体—奥氏体双相轻质钢和奥氏体轻质钢的微观组织特征、力学性能和强韧化机制。尽管添加Al可以降低钢的密度和提高比强度,但是它会使钢的弹性模量显著降低。针对这一不利属性,介绍了一种切实可行的提高轻质钢(以及碳钢)弹性模量的措施,即利用凝固过程中原位自生高弹性模量的硬质颗粒(如Ti C和Ti B2等)来增强钢的基体。所形成的颗粒增强钢基复合材料可以具有较常规碳钢和富Al轻质钢更高的弹性模量和比弹性模量。     

Mn含量对δ-TRIP钢组织影响的热力学分析

利用Thermo-Calc软件将Mn含量对δ-TRIP钢组织的影响进行了理论计算,通过对比分析不同锰含量δ-TRIP钢的两相区温度,C、Mn浓度随温度变化,液相线温度等,研究Mn的加入对δ-TRIP钢组织可能产生的影响,为实际生产中提供理论依据。研究结果表明:随着Mn含量增多,双相区温度区间缩小且温度整体下移,同时使液相线温度略微降低;随着Mn含量增多,碳锰化合物最大质量分数以及开始析出温度都相应上升;C在奥氏体中的浓度随着温度升高先上升后下降,Mn的浓度随着温度上升逐渐降低。Mn含量越多,C元素在奥氏体里的浓度整体下降,且达到最高点的温度也有所下降。     

微合金元素B对轻质TWIP钢组织及力学性能的影响

摘要：将质量分数为0.002%的微合金元素B加入至Fe-28Mn-9Al轻质TWIP钢中，以期改善其强塑积及室温冲击性能。利用X射线衍射、扫描电镜、电子万能拉伸试验机和金属摆锤冲击试验机对热轧TWIP钢的物相组成、微观组织、力学拉伸性能及室温冲击韧性进行了研究与分析。结果表明，微合金元素B的添加具有延缓奥氏体向铁素体转变的作用，细化了奥氏体晶粒，提升了钢的力学性能，TWIP钢的塑性、强塑积和冲击韧性均有明显的提高。     

Al对δ-TRIP钢电阻点焊性能及显微组织的影响

通过对不同Al含量的δ-TRIP钢进行电阻点焊试验,和对点焊接头进行显微组织、抗拉剪性能和显微硬度的分析,得知在电极压力为3 kN、焊接时间为7cyc时,δ-TRIP钢T1、T2的可焊电流区间分别为4.5 ～5.5、4.0 ～5.0 kA,并且两者的拉剪力均超过10 kN.研究发现,提高Al含量有利于在熔核区和热影响区获得包含δ铁素体的混合组织,从而避免了形成完全马氏体,改善了与母材之间的硬度差异.通过EDS分析发现,在凝固过程中Al会从液相扩散到δ铁素体中,从而有利于在室温下获得更多较为稳定的δ铁素体.     

Fe-Mn-Al-C系轻质高强钢研究现状及展望

Fe-Mn Al C轻质钢以低密度、高强塑性等优势,高度契合汽车等行业减重、加工和安全性等需求期望,具有巨大应用潜力.然而,当前关于轻质钢制备、加工、服役等相关研究结论不尽一致,制约着轻质钢的开发、应用.因此,以Fe-Mn-Al-C系轻质高强钢中的奥氏体作用机制为着眼点,首先对比了不同学者对轻质钢成分和热机械作用对奥氏...     

Fe-Mn-Al-C轻质高强钢析出相研究进展

Fe-Mn-Al-C轻质钢具有低密度和优良的力学性能,在交通运输、能源化工和航空航天领域有广阔的应用前景。该系列钢种包含多种析出相如：κ-碳化物((Fe, Mn)₃AlC)、β-Mn、B2(FeAl)和DO₃(Fe₃Al)等,这些析出相直接决定了其综合性能和服役寿命。综述了Fe-Mn-Al-C轻质钢析出相的种类、析出机制,探讨了合金元素和热处理制度对析出相影响规律,为Fe-Mn-Al-C钢中的析出相调控和强韧化提供指导。     

Fe-12Mn-7Al-0.6C-(V)轻质钢力学行为

为减轻汽车用钢的质量，实现汽车轻量化设计，研究了冷轧Fe 12Mn 7Al 0.6C (V)轻质钢在不同温度下退火的组织和力学行为。结果表明，随着退火温度的升高，奥氏体体积分数增加，晶粒尺寸增大；合金的强度下降，塑性先增加后下降。材料的应变硬化行为呈现3阶段硬化。在变形过程中，奥氏体中发生平面滑移，铁素体中发生波状滑移。随着变形量的增加，在奥氏体中形成不同方向的滑移带，铁素体中形成胞状结构。钒的添加可同时提高材料的强度和塑性。     

含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的热力学计算及组织性能

为了掌握含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢相组成及组织性能特点,进而提高其综合力学性能,采用热力学计算和试验相结合的方法,研究含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的相组成、微观组织和典型力学性能,分析900～1 100℃固溶处理工艺对其组织性能的影响规律。研究结果表明,试验钢在600～1 200℃时的相组成主要包括铁素体、奥氏体、κ碳化物、Ce₂C₃和NbC等;当温度高于865℃时,碳化物几乎全部溶于基体,奥氏体单相区存在于温度865～915℃,当温度超过915℃时,高温铁素体开始从奥氏体中析出,高温铁素体含量随温度的升高而逐渐升高,915～1 200℃温度区间是奥氏体和铁素体的两相区。热锻试验钢中奥氏体体积分数约为86.4%,只有少量带状铁素体沿奥氏体晶界分布,奥氏体晶粒约为28μm,内部含有大量孪晶。固溶处理后,铁素体含量增加、晶粒开始粗化,大部分带状组织铁素体破碎分离,呈小颗粒状沿奥氏体晶界分布,奥氏体内部有大量孪晶,试验钢抗拉强度显著降低,塑性明显提高。固溶温度为1 000℃时,试验钢的抗拉强度为889.6 MPa,断后伸长率为...     

冷却速率对δ-TRIP钢包晶相变的影响

在钢的凝固过程中冷却速率对钢的相变具有不可忽视的影响。本研究采用Thermo-calc热力学软件,模拟计算了含Al 3.52%（质量分数）的δ铁素体相变诱导塑性（δ-TRIP）钢的相转变过程,并分别使用差示扫描量热法（DSC)和Ohnaka微观偏析模型,分析了不同冷却速率对3.52%Al δ-TRIP钢凝固过程中的包晶相变温度,以及溶质元素偏析的影响。结果表明,冷却速率越小,DSC试验所得的相变温度越接近Thermo-calc计算的热力学平衡值。随着冷却速率从10、30增加到50 ℃·min–1,L→L+δ的转变温度降低,L+δ→L+δ+γ和L+δ+γ→δ+γ的转变温度先降低后升高,前者主要受过冷度的影响,后者主要受元素偏析的影响。冷却速率对C、Mn、S的偏析影响很小,对Si、P、Al的偏析影响较大,并且随着冷却速率的增加,Si、P、Al偏析程度增加。Si和P的偏析会小幅度延缓包晶反应的进程;Al对改变包晶反应进程作用明显,随着冷却速率的增加,包晶反应区域逐渐下移,且下移趋势渐缓。      

Al和Ni对含铜钢高温氧化后界面处富铜相的影响

通过高温氧化试验发现,Al和Ni有利于减少含铜钢高温氧化后氧化皮—内氧化层界面处液态富铜相的生成。从影响界面处富铜相生成和渗透的四个方面——富铜相的熔点、铜在奥氏体中的固溶度、氧化速率和包埋物的形成量,分析了Al和Ni的作用。结果表明,高温氧化时,Al先于Fe被氧化而Ni和Cu则后于Fe,所以钢中的Al因最终形成的Al2O3对富铜相的熔点没有影响,但Ni能溶于富铜相中提高其熔点;Al(含量小于2.0%)会降低铜在奥氏体中的固溶度,而Ni则会增加铜在奥氏体中的固溶度,但随着氧化的进行,Al对降低Cu在奥氏体中固溶度的作用减弱,而Ni对增加Cu在奥氏体中固溶度的作用则会增强;Al和Ni均能促进内氧化,进而促进包埋物的形成。     

Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu轻质钢的热变形行为及热加工图

在“双碳”战略目标背景下,通过降低汽车重量来实现减少汽车尾气排放量,有助于该目标的早日实现。为此,研究者们将研究重心聚焦于高强度低密度汽车用钢的研发中。虽然高强度Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢具有优异的综合性能及显著的减重效果,且在汽车行业备受关注,发展前景非常明朗,但是该钢的屈服强度和抗氢脆断裂性能仍需要进一步提升。通过在Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢中添加Cu元素可以改善上述问题。为研究含Cu奥氏体轻质钢的高温变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对锻态Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢进行了单向热压缩试验,其中应变速率为0.01～10 s^-1,变形温度为850～1 100℃,应变量为0.6,通过试验得到了Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢的流变行为。结果表明,在相同应变速率下,应力随变形温度的升高而降低;在相同变形温度下,应力随应变速率的增加而增加。根据所得真应力-应变曲线并结合Arrhenius模型和Zener-Hollomon模型,构建了Fe-28Mn-10Al-1C-3Cu奥氏体轻质钢的热变形本构方程。基...     

退火温度对热轧0.14C-5Mn钢组织和力学性能的影响

0.14C-5Mn钢(/%:0.14C、5.0Mn、0.008P、0.002S、0.0030N)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成4 mm板材(终轧温度1000℃,空冷)用扫描电子显微镜,X射线衍射法和单轴拉伸试验研究了0.14C-5Mn钢热轧4 mm板550～650℃6 h退火后的组织和力学性能。结果表明,热轧0.14C-5Mn钢退火过程中产生了奥氏体(发生相变诱发塑性-TRIP效应),随退火温度的升高,奥氏体体积分数逐渐增加,钢的伸长率和强塑积(抗拉强度与断后伸长率的乘积)明显增加,650℃6 h退火时奥氏体体积分数达30.11%,该钢的抗拉强度为945 MPa,强塑积为37.3 GPa%     

铝硅合金化的TRIP钢成分设计

人们对TRIP钢中AJ代si合金化以取得极好的机械性能和改善可涂覆性的兴趣不断增加，本文用JMat．ProTM软件进行热力学计算，来评价和比较在多相钢的镀锌过程中加人si和址对相变的影响。多相钢连续镀锌时相中C的富集和合金元素含量，这个模拟软件为si与Al的最佳组合提供了重要用途。发现Al比si会使A1温度显著提高，延性范围更宽。对于一定体积分数的相，用si和Al合金化的钢的奥氏体中C含量相似，但是，由AJ合金化的铁素体中可富C，因而有提高强度的可能性。评价了由Mn、A1和si不同组合合金的退火奥氏体的临界硬化范围。最后，用模拟CCT曲线图预测Al合金化钢相对Si合金化钢，退火过程中会形成更多的铁素体，并且在460oC下保温时间更短。但是，Si—TRIP需要较快的冷却速度以防止珠光体形成并需要较长的等温保温时间完成贝氏体转变以获得较高残余奥氏体的显微组织。     

Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

随着汽车行业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛。抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织,通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式,在基体中形成大量缺陷,导致钢材服役过程中对氢更加敏感,容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆。Fe?Mn?C系、Fe?Mn?Al?C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高,不仅直接决定了其强韧性机制,还对其服役性能有重要影响。在Fe?Mn?C系TWIP钢的成分基础上,添加少量Al元素,形成Fe?Mn?(Al)?C钢,不仅能降低钢材密度,提高钢材的强韧性,也因Al元素改变了钢材的微观组织构成,一定程度上令氢脆得到缓解。但当Al含量较高时,形成低密度钢,其组织构成更加复杂,析出物更多,导致氢脆敏感性更显著。本文从Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发,综述了H在Fe?Mn?(Al)?C钢中的渗透、溶解和扩散行为,H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等。并评述了Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向。      

含磷TRIP钢的CCT图

为了探索合金元素在TRIP钢相变过程中的重要作用,利用金相、显微硬度等方法研究了四种不同合金成分C-Mn-Al-PTRIP钢的CCT图.结果表明:Al元素强烈地缩小奥氏体相区,提高Ac3与Ms;Al元素促使CCT图左移和上移.P元素能够阻碍碳化物生成,当钢中P质量分数达到0.14%时,能显著地将CCT图中的珠光体区与贝氏体区右移;P元素对铁素体相变和马氏体相变没有显著的影响.结果还显示出随着冷却速率的增加,材料的显微硬度随之增加.对于每一种成分,超过其临界冷却速率时,将得到完全的马氏体组织.     

TRIP-相变诱发塑性钢的研究进展

相变诱发塑性钢是一种汽车用钢，通过相变诱发塑性(TRIP)效应使钢板中残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体生核和形成，并产生局部硬化，继而变形不再集中在局部，使相变均匀扩散到整个材料以提高钢板的强度和塑性。典型TRIP钢c含量为0．2％，Mn 1％～2％，Si 1％～2％，通过热轧变形热处理或冷轧 热处理，TRIP钢的组织由50％～60％铁素体，25％～40％贝氏体或少量马氏体和5％-15％残余奥氏体组成。TRIP钢的强度和韧性高于双相钢和微合金钢。介绍了TRIP钢的生产工艺和性能，残余奥氏体、合金元素、热处理对TRIP效应的影响和TRIP钢研究趋势。     

含铝TRIP钢组织和性能的研究

根据镀锌工艺要求设计ω(Al)为1.2%的TRIP钢进行实验研究,使用光学显微镜、SEM、XRD以及拉伸试验对TRIP钢的微观组织和性能进行检测和分析.结果表明,ω(Al)为1.2%的TRIP钢的Ac1达到747℃、Ac3达到930℃,在贝氏体区等温30 s即可得到最大强塑积.实验TRIP钢退火组织中残留奥氏体体积分数...     

铌含量和热处理工艺对TRIP钢组织和力学性能的影响

通过两相区退火和贝氏体转变区等温处理,研究了铌含量和贝氏体等温处理温度对低碳 TRIP钢(w(Mn)=1.38%,w(Si)=0.6%,w(Al)=0.5%)组织和力学性能的影响.实验结果表明:增加铌含量,实验钢的残余奥氏体量减少,抗拉强度和屈服强度增加;当铌的质量分数为0.014%时,实验钢的伸长率和强塑积较高;贝氏体等温处理温度为400 ℃时,实验钢的残余奥氏体量较多,力学性能较好.     

高强度锻件用微合金化钢

过去35年,已经开发出两大类高强度棒材和锻件用微合金化(MA)钢。第一类是1974年开发的,为中碳钢中加入少量的铌或钒。这些早期的中碳钢为珠光体-铁素体组织,具有高的强度和良好的高周疲劳性能。大约15年之后,微合金化多相钢被开发出来,根据材料加工工艺不同,组织由铁素体、贝氏体、马氏体以及残余奥氏体等组成。这类钢可以达到非常高的强度,同时具有良好的疲劳性能和高的断裂性能。在20世纪70年代早期,高强度锻件仅能通过最终的热处理过程实现,热处理包括加热、淬火及回火(QT)。已经不断地被证实由MA珠光体-铁素体钢生产的空冷锻件可以实现与更昂贵的热处理锻件类似的强度和疲劳性能。介绍过去35年来微合金化珠光体-铁素体钢的发展。