热处理工艺对膨胀管组织和力学性能的影响

采用两相区热处理工艺研究了膨胀管用低碳中锰钢组织演变规律和力学性能。结果表明:采用两相区热处理工艺的低碳中锰钢组织为回火索氏体+富碳马氏体/贝氏体+少量铁素体的复相组织+残余奥氏体,残余奥氏体分布在原奥氏体晶界上和马氏体/贝氏体板条界上,残余奥氏体主要通过临界淬火富集C和Mn元素达到稳定,室温下稳定的残余奥氏体含量最高可达12%。由于残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应,低碳中锰钢具有良好的塑性,断后总延伸率高于40%,均匀延伸率高于20%。     

等温处理对中碳超高强度弹簧钢组织与力学性能的影响

研究了等温处理对中碳超高强度弹簧钢组织与力学性能的影响.结果表明,在325～375℃等温可以获得无碳化物贝氏体/马氏体复相组织;奥氏体化温度对贝氏体/马氏体复相组织的影响很大,从875℃升高到930℃,强度升高,但其塑性、冲击韧性和断裂韧性显著降低.试验范围内,在875℃保温30 min,325℃等温120 s油淬后,在300℃进行回火处理2 h,可获得强韧性配合良好的贝氏体/马氏体复相组织,其断裂韧性KIC值为83MPa·m1/2,是相同强度水平下常规淬火回火马氏体组织的1.5倍.     

1000MPa级高延伸率Q&P钢的实验室研究

以C-Si-Mn系TRIP钢成分为基础,设计了四种不同Si和Mn含量的合金成分,并采用不同两相区奥氏体化温度的淬火—配分(QP)工艺进行处理,得到了兼具高强度和高塑性的QP钢。其中,当奥氏体化温度为820℃时,0.18C-1.8Si-2.2Mn(质量分数,%)钢和0.18C-1.8Si-2.5Mn钢在抗拉强度达到1 000 MPa以上的同时断后延伸率仍不低于20%,显示了极佳的强塑性结合。利用SEM和XRD等对热处理材料的显微组织进行了表征,结果显示,其显微组织为铁素体、板条马氏体和一定量的残余奥氏体,残余奥氏体多呈块状且被铁素体所包围,且奥氏体化温度为820℃时,材料中的残余奥氏体含量和平均碳浓度均较高。更多且稳定的残余奥氏体在变形过程中发生TRIP效应,可以在不显著降低材料强度的情况下更有效地改善材料的塑性,这也是四种试验用钢经820℃的QP工艺处理后显示出更佳强塑性结合的主要原因。     

两次淬火对硼钢力学性能的影响

对冶炼方法不同、硼含量不同的中碳硼钢40MnB所进行的研究结果表明,利用两次淬火处理可以显著提高硼钢的冲击韧性而不降低其强度和塑性。确定了40MnB钢的最佳两次淬火温度,观察了两次淬火处理中显微组织和硼相数量、尺寸等的变化,证明由于一次淬火使硼相充分固溶,二次淬火细化组织,因而使硼钢的韧性提高,获得良好的综合力学性能。     

新型TRIP钢热处理工艺初探

新型TRIP复相钢仅含C、Si、Mn等合金元素,采用临界区等温淬火热处理工艺,获得铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组织。该钢在Ms-Md温度之间菜变,应变诱导相变,相变诱发塑性（TRIP）,其力学性能指标特别是伸长率大幅度提高。     

低合金16Mn(HP)中薄板控制轧制的研究及应用

本文论述了低合金16Mn(HP)钢板,采用不同的控制轧制工艺参数、形变温度(即轧制温度),其次选择合理的形变量及冷却速度等。使钢在r相区再结晶以下及r+α双相区域进行较大变形。以获得细化铁素体晶粒,增加晶粒中的位错密度和细小亚晶的组织结构。从而提高屈服强度,保持塑性(韧性)不变。此工艺应用于冶金工业生产,不但改善产品质量,并可免去热处理,缩短生产周期等,具有显著的社会经济效益。     

淬火-贝氏体区配分工艺及钢的组织性能

 Q&P（Quenching and Partitioning, 淬火配分）工艺在CCE条件下,通过采用[Ms]和[Mf]点之间的最佳淬火温度和低于[Ms]点的配分温度,避免配分阶段的贝氏体形成最终可以得到最高含量的残余奥氏体组织。但试验中得到不足体积分数8%的残余奥氏体含量限制了钢塑性的提高。通过提出淬火-贝氏体区配分工艺,并应用在(0.21～0.29)C-(1.5~2.0)Si-(1.5～2.1)Mn成分钢,得到了体积分数12%左右的残余奥氏体含量和25%左右的伸长率,同时强度保持在1 000～1 100 MPa,强塑积最高达到36.6 GPa·%。不同的淬火温度和配分温度试验结果表明,工艺变化对强度影响较低,伸长率和强塑积随着配分温度的提高而提高,其中270 ℃的淬火温度试样的提高幅度高于245 ℃淬火试样,采用Q&PB工艺得到了无碳贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体的三相组织。淬火和贝氏体区配分得到了优异的强度和塑性的结合,为新一代汽车用钢的发展提供新的思路。     

退火工艺对LED支架用冷轧带钢组织及性能的影响

对LED支架用冷轧带钢采用不同退火工艺及退火后的组织与性能进行研究分析。结果表明:带钢在罩式炉中620℃保温10小时退火,其回复再结晶效果较好,可获得符合要求的具有优异强度和塑性的带钢;保证了LED支架用冷轧带钢产业化的成功。     

组织对低碳高铬钢腐蚀行为的影响

通过中试冶炼、轧制、轧后淬火获得了2种组织形态的低碳高铬钢(5Cr钢,铬的质量分数为5%),采用光学显微镜OM、扫描电镜SEM、XRD、干湿交替实验机、电化学测试等方法研究其相对腐蚀速率,并与Q235碳钢进行比较。结果表明:试样在2%(质量分数)NaCl溶液中周期浸润腐蚀72h后,5Cr钢的不同的组织形态对耐氯离子腐蚀性能影响较大。腐蚀速率的大小为:轧材空冷工艺获得B+M+F复相组织的5Cr钢淬火工艺获得马氏体组织的5Cr钢Q235碳钢;马氏体使得5Cr钢的自腐蚀电位Ecorr高于复相组织。含铬钢锈层中存在铬的氧化物、羟基氧化物、铁的氧化物的分层现象,其中铬的富集最高值(质量分数)为17%,最低为1%。淬火工艺获得的板条马氏体使得低碳中铬钢自腐蚀电位的正移以及γ-FeOOH与α-FeOOH等腐蚀产物的形成,而轧材腐蚀性能较差的主要原因可能为B+F等复相组织的转变以及含铬钢本身"逆反"现象的缘故。     

弹簧钢55SiCrV的微合金化及热处理工艺研究

在弹簧钢55SiCr成分基础上进行钒微合金化处理,获得了55SiCrV,通过淬火+回火正交试验、显微组织观察、力学性能测试和X射线衍射等手段,研究并分析了淬火+回火工艺对弹簧钢55SiCrV微观组织和力学性能的影响,结果表明:0.20%V的添加可使55SiCrV组织中存在大量弥散均匀分布的10～35 nm含钒析出相,强化效果最佳。淬火+回火处理可以改变55SiCrV的显微组织比例,其中的残余奥氏体可以降低强度和增加塑性,55SiCrV获得最佳力学性能匹配(R_m=1 815 MPa、Z=28%)的热处理工艺为900℃淬火+430℃回火,对应其残余奥氏体含量为2.3%。     

结构钢多相复合组织的微观参量对强塑性的影响

研究了30CrMnSiA钢中马氏体(M)+贝氏体铁素体(BF)+铁素体(F)+残留奥氏体(γR)多相复合组织形态、微观参量对强塑性的影响.研究结果表明,纤维状多相复合组织的屈服强度与F的强化状况及可动位错数量有关.极限强度主要受控于高强度相(M+BF),尤其是M量及其强度,而塑性则与F纤维长度、γR量及各相强度差大小有关.采用1050℃预淬火+760℃临界区加热+400℃短时等温热处理,可以获得最佳的强塑性配合,并且最高强塑性积(σb.δ5)可达33561 MPa.%,远高于块状复合组织.     

冷轧中锰钢的成形性能

 研究了两相区退火时间对中锰钢(0.1C-5Mn)的微观组织结构、力学性能及扩孔性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和背散射电子成像技术(EBSD)对退火过程中微观组织结构的演化进行了表征;通过拉伸和扩孔试验测定了不同退火状态下中锰钢的强度、塑性和扩孔率。研究表明,中锰钢在650℃下逆转变退火获得了含有大量奥氏体相的基体为超细晶组织的奥氏体、铁素体双相钢组织,强塑积（Rm·A）达到30GPa·%以上;奥氏体体积分数随退火时间的延长而逐步增加,但过多亚稳奥氏体对钢的综合成形性能不利。     

2 GPa中碳中锰纳米贝氏体钢的相变和塑性机理

 高碳(质量分数为0.78%~0.98%)高硅(质量分数约为1.5%)钢采用低温贝氏体转变(通常为150~250 ℃),可获得不小于2.0 GPa超高强度,但塑性较低(通常不大于8.0%);同时需要非常长的贝氏体相变时间(通常不小于4 d)。采用降低碳含量(Fe-0.30C-1.5Si-1.5Ni)的成分设计,可以显著加速贝氏体相变(300 ℃等温0.5 d),获得优良强度(抗拉强度(1 138±6) MPa)和塑性(伸长率为18.5%±1.5%)匹配的性能;但很难达到超高强度(1 500 MPa)级别。参考高/中碳贝氏体钢的合金设计、显微组织和力学性能特点,采用“中碳、以铝代硅、以锰代镍”的合金成分(Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn)体系,在M_s(马氏体开始转变温度)温度(300 ℃)附近进行贝氏体相变,可以获得强度为2.0 GPa级((2 029±9) MPa),伸长率超过10.0%(11.5%±1.0%)的高塑性纳米贝氏体钢,同时贝氏体相变时间适中(等温2 d),合金制造成本低廉(镍质量分数约为0.5%)。Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn钢具有超高强度主要是由于硬相组织贝氏体铁素体和马氏体总体积分数为85.1%,其中贝氏体铁素体板条宽度为(85±30) nm。具有较高塑性主要是由于软相组织残留奥氏体的体积分数为14.9%,碳质量分数为1.12%,位于贝氏体铁素体板条之间的薄膜状残留奥氏体尺寸为(30±15) nm;同时碳、锰元素能够增加残留奥氏体稳定性,特别是相对于低锰含量,5%中锰元素对残留奥氏体有更显著的稳定性作用,使其在低应力作用下不容易发生相变,但在高应力过程中持续发生TRIP效应以提高塑性。     

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_p 0.2771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_kv2 217～238J, -40℃ A_kv2 137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。     

淬火-等温-回火(Q-I-T)对60Si2CrVA弹簧钢显微组织的影响

研究了淬火-等温-回火(Q-I-T)新工艺对60Si2CrVA弹簧钢显微组织的影响。通过残余奥氏体的测定、金相观测和TEM分析研究,结果表明:淬火-等温(Q-I)处理后获得50%~60%马氏体M(针束状)+30%~40%贝氏体B+大于10%残余奥氏体Ar组织;据统计贝氏体条宽度在100~500 nm之间,亚单元尺寸在50~250 nm之间,残余奥氏体以薄膜状分布于马氏体、贝氏体束条之间;经400℃回火后残余奥氏体大量分解,并析出部分细小碳化物。与传统淬火回火工艺相比,新工艺组织得到分割细化,并获得复相组织。     

淬火分配工艺对低碳低合金钢组织与性能的研究

研究了0.15C-Mn-Si-Cr低碳低合金钢在Ms点以下不同温度预淬火-碳分配工艺(QP工艺)及贝氏体转变对钢组织与性能影响。结果表明,实验钢经QP处理后获得贝氏体/马氏体复相组织,与淬火回火钢相比能获得更多的残余奥氏体量,随着淬火碳分配温度的升高,钢中残余奥氏体量增加,等温温度超过310℃后,钢中析出碳化物,残余奥氏体量减少。在250℃预淬火温度等温碳分配淬火,钢的冲击韧性显著高于传统的淬火回火钢。     

Ti3Al—10Nb—3V—1Mo合金力学性能的研究

研究了 Ti_3Al-10Nb-3V-1Mo 合金的机械性能、拉伸断口和变形行为。结果表明:合金两相区淬火组织中。随淬火温度降低,初生α_2 相的数量逐渐增加,拉伸强度呈下降趋势。室温延伸率在初生α_2相含量为50%时,存在最大值。两相区淬火组织在700～850℃时效处理后 B2相发生分解。与淬火性能比较,合金经时效处理后塑性明显下降,室温拉伸断口及变形行为的研究表明:随淬火温度降低,断口形貌及变形行为呈现出一定的规律性。     

去应力退火处理对301不锈钢0.12mm冷轧带钢力学性能的影响

通过连续去应力退火炉将1.2 mm热轧带钢冷轧成0.12 mm SUS301不锈冷轧带钢(/%:0.13C,0.35Si,1.63Mn,0.033P,0.002S,16.54Cr,6.27Ni,0.051N)在单位张力20 MPa下进行250~400℃、退火速度8.0~15.0 m/min的去应力退火对该钢力学性能影响。试验结果表明,去应力退火前301钢0.12 mm冷轧带钢的HV值、抗拉、屈服强度和伸长率分别为498,1 623 MPa,1 498 MPa和6.9%;随退火温度升高,301钢冷轧带钢的强度和硬度增加,同时伸长率下降,在给定的温度下,随退火速度的增加该冷轧带钢的伸长率增加。在400℃8.0~12.5m/min退火时,因产生马氏体相和位错的攀移,冷轧带钢的HV硬度值≥525,抗拉强度和屈服强度分别为1 771.7~1 790.0 MPa和1 566.7~1 623.3 MPa。     

锻造工艺对新型低成本钛合金组织和性能影响

研究准β锻造工艺和两相区锻造工艺对新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金显微组织和力学性能的影响规律。采用金相显微镜(OM)观察新型低成本钛合金不同锻造工艺后的退火态组织特征,采用扫描电镜(SEM)分析合金的断口形貌,并测试合金的拉伸性能、断裂韧度等主要力学性能。结果表明:合金采用两相区锻造工艺(895℃),获得双态组织,β基体上均匀分布着约占40%的等轴初生α相;合金的强度和塑性较高,其中抗拉强度σb=1054 MPa,延伸率δ5=17%,断面收缩率ψ=51%;但断裂韧度偏低,KIC=63 MPa(1/2)m。采用准β锻造工艺(940℃),获得网篮组织,细小的板条状次生α相交织分布,无初生α相;合金的强度和塑性有所降低,抗拉强度σb=1008 MPa,延伸率δ5=13%,断面收缩率ψ=33%;但断裂韧度较高,KIC槡=86 MPa m。随着锻造温度从两相区895℃升到β单相区940℃,新型低成本Ti-Al-Mo-Cr-Zr系钛合金强度变化幅度小,而断裂韧度、塑性,特别是断面收缩率性能指标对锻造温度变化反应敏感。     

一次淬火马氏体对Q&P钢组织和性能的影响

 研究了一次淬火马氏体对低合金钢经淬火和配分(Quenching and Partitioning,Q&P)工艺后微观组织和单轴拉伸性能的影响,用扫描电镜进行微观组织表征,用X射线法测量残留奥氏体量。试验结果表明,随着一次淬火马氏体比例的增加,二次淬火马氏体的尺寸和数量逐渐减少,残留奥氏体体积分数呈先增加后减少的趋势,一次淬火马氏体体积分数为40%时获得最大残留奥氏体体积分数为16.92%。一次淬火马氏体体积分数为30%～70%时试验钢获得了较高的塑性和强塑积,马氏体基体为钢提供了高强度,残留奥氏体在变形过程中的TRIP效应提高了钢的塑性。