600MPa级热轧双相钢的动态连续冷却转变行为及其热轧卷取工艺的优化

在传统600 MPa级双相钢成分的基础上,通过适当降低铬、钼元素的含量,设计了中温卷取型热轧双相钢的化学成分,采用热模拟试验研究了试验钢的动态连续冷却转变行为;根据热模拟结果对热轧卷取工艺进行优化,并进行现场工业试制,研究了优化前后的显微组织和性能。结果表明:当冷却速率大于15℃·s-1时,试验钢显微组织主要由贝氏体、马氏体和少量铁素体组成,且随着冷却速率的增大,贝氏体由粒状变为板条状,马氏体含量增加;采用优化的中温卷取全程密集冷却工艺生产的热轧双相钢较优化前的晶粒更细小,马氏体含量更高;采用优化工艺生产的热轧双相钢的屈服强度、抗拉强度、硬度均高于优化前的,断后伸长率和扩孔率均低于优化前的,但仍满足标准要求,说明试制的热轧双相钢具有良好的综合力学性能。     

退火和卷取温度对590 MPa级冷轧热镀锌双相钢板组织与性能的影响

在实验室制备了590MPa级冷轧热镀锌双相钢板,采用SEM、TEM和拉伸试验等方法考察了退火温度、卷取温度等工艺参数对该钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:经750～820℃保温100s退火后,可以获得抗拉强度615MPa以上、伸长率高达21%的综合性能良好的钢板;随着退火温度的升高,抗拉强度和屈服强度都会增大,伸长率则以820℃退火的最好,其次是800℃退火的,而750℃和780℃退火的则差一些;热轧后650℃卷取的钢板经冷轧和热镀锌退火后,其强度明显高于690℃卷取的。     

应变速率对Q460钢及其埋弧焊接头拉伸行为的影响

利用埋弧焊技术对Q460钢进行焊接,研究了应变速率(0.001～100 s^-1)对母材及焊接接头拉伸性能和断口形貌的影响。结果表明：焊接接头的室温准静态(应变速率为0.001 s^-1)屈服强度、抗拉强度与母材均接近,但断后伸长率明显减小;随应变速率增大,母材屈服强度和抗拉强度的增大,对应变速率敏感;当应变速率在0.01～0.1 s^-1时,焊接接头的屈服强度和抗拉强度与准静态相当,当应变速率在1～100 s^-1时,强度明显提高,即强度对高应变速率敏感;母材、焊接接头的断后伸长率均先降低后增大,最小值分别出现在应变速率为0.01,0.1 s^-1,焊接接头变化幅度很小;应变速率的增加使焊接接头拉伸断口中的韧窝先变小变浅随后变大变深,但未改变微观断裂机制,接头均为韧性断裂。     

07MnNiMoDR钢火灾后力学性能及组织研究(二)——拉伸性能

对07MnNiMoDR钢进行不同温度、保温时间和冷却速率的热处理来模拟材料的受火过程,对经历不同热处理后的材料进行了拉伸试验。结果表明,07MnNiMoDR钢受火后其拉伸性能急剧变化的温度临界值为650℃;当温度高于650℃时,07MnNiMoDR钢从有屈服变为无屈服现象;当温度低于临界值时,保温时间对拉伸性能影响不明显;在同一温度和保温时间下,水冷时的屈服强度和抗拉强度分别高于空冷时的强度;抗拉强度和硬度具有较好的线性关系。当温度高于临界值时,空冷下屈服强度和抗拉强度随温度升高而下降,850℃时屈服强度和抗拉强度分别下降到260MPa和550 MPa;水冷下抗拉强度随温度升高而增大,850℃时增大到775 MPa,而屈服强度随温度先下降后增大,800℃时达到最小值390 MPa,随之增大到850℃时的550 MPa。     

冷却速率和碳含量对铁-铜-镍-钼-碳烧结材料组织与性能的影响

以部分扩散预合金铁-铜-镍-钼-碳粉为原料,利用模壁润滑温压工艺获得高密度压坯,采用烧结硬化处理工艺烧结,研究了冷却速率和碳含量对烧结材料力学性能和显微组织的影响。结果表明:冷却速率对Fe-2Cu-2Ni-1Mo-xC(x=0.6,1.0)材料的力学性能影响显著,其抗拉强度、屈服强度和硬度均随冷却速率增大而提高;在2.8℃·s~(-1)冷却速率时,1.0%C材料的抗拉强度为935 MPa,屈服强度为747 MPa,硬度为298 HB;0.6%C材料的抗拉强度为962 MPa,屈服强度为828 MPa,硬度为285 HB;伸长率均随冷却速率增大而下降;材料的显微组织均为马氏体、贝氏体、珠光体和残余奥氏体等的混合组织,快速冷却下主要为马氏体、贝氏体,慢速冷却时出现少量铁素体;碳含量对马氏体的类型影响较大,1.0%C时主要为片状马氏体,0.6%C时主要为板条马氏体。     

淬火加热速率对980MPa冷轧双相钢显微组织和力学性能的影响

用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机等研究了淬火加热速率对980 MPa双相钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：在5～150℃·s-1加热速率范围内加热后淬火时，随加热速率的增大，铁素体晶粒有细化的趋势，马氏体尺寸更加均匀，抗拉强度增加到1 300MPa后基本保持不变，其屈服强度和伸长率先增加后减小，当加热速率为100℃...     

0.18C-0.4Si-2.0Mn冷轧先进超高强度钢的连续退火水淬工艺

在连续退火水淬模拟试验装置上对0.18C-0.4Si-2.0Mn微合金化超高强度冷轧薄带钢进行了不同工艺的连续退火水淬试验,并对其显微组织与拉伸性能进行了研究。结果表明:保温温度低于800℃时,保温时间对组织和性能的影响显著,其组织主要为片状马氏体;当温度高于830℃时,保温时间对抗拉强度和伸长率影响较小,组织主要为板条马氏体;随保温温度和水淬温度的升高,试验钢的抗拉强度由1 150 MPa逐渐升至1 700 MPa,屈服强度由600 MPa增至1 600MPa,断后伸长率则由8.5%逐渐降至2%;水淬工艺的保温温度和水淬温度分别在830℃和750℃或保温温度在850℃和水淬温度高于700℃时,试验钢的抗拉强度可达1 500MPa以上,屈服强度可达1 200MPa。     

控轧控冷工艺参数对冶金锯片用65Mn热轧带钢组织与力学性能的影响

通过实验室热轧试验研究了控轧控冷工艺参数(开轧温度、终轧温度、卷取温度以及卷取后冷却速率)对冶金锯片用65Mn热轧带钢组织、硬度和抗拉强度的影响,并得到了最佳的控轧控冷工艺参数。结果表明:在较高的开轧温度和终轧温度、较高的卷取温度和较低的卷取后冷却速率下,65Mn钢的原始奥氏体晶粒尺寸和珠光体片层间距均较大,抗拉强度和硬度较低,其中卷取后冷却速率对组织和力学性能的影响最为显著;最佳的控轧控冷工艺参数为开轧温度(1 180±10)℃、终轧温度(910±10)℃、卷取温度(710±10)℃、卷取后平均冷速小于0.05℃·min-1。     

控轧控冷工艺中终冷温度对高强建筑用钢组织与拉伸性能的影响

对高强建筑用钢进行控轧控冷处理,研究终冷温度(350～650℃)对该钢显微组织与室温拉伸性能的影响。结果表明:在终冷温度为650,550℃下控轧控冷后,试验钢的显微组织都为贝氏体铁素体+马氏体-奥氏体(M-A)岛;当终冷温度为450℃时,组织仍为贝氏体铁素体+M-A岛,但是M-A岛的含量比终冷温度为650,550℃时的低;当终冷温度为400,350℃时,组织主要为板条状贝氏体铁素体,局部板条间分布着少量薄膜状M-A岛;试验钢的屈服强度、抗拉强度和屈强比均随着终冷温度的降低而升高,而在终冷温度为350,450,550℃时的断后伸长率均大于16%;终冷温度为450℃时,试验钢的拉伸性能符合780MPa级高强低屈强比建筑用钢的要求,此时贝氏体铁素体组织中弥散分布着细小、圆整度较高的M-A岛,使得试验钢具有高的强塑性和低的屈强比。     

冷却速率对X80管线钢显微组织及力学性能的影响

将X80管线钢加热到奥氏体化温度以上(920℃)并保温7min后,在不同冷却介质(质量分数10%NaCl溶液、自来水、机油、空气,冷却速率依次降低)中冷却,研究了其显微组织和力学性能。结果表明:随着冷却速率的降低,试验钢的强度和硬度降低,塑性增大,冲击功先增大后减小;在较高速率下冷却(NaCl溶液和自来水)后,组织中生成了贝氏体铁素体和少量马氏体板条,马氏体板条内有大量位错结构和少量碳化物,试验钢具有高的强度和低的变形能力;在较低速率下冷却(空气)后,组织中形成了多边形铁素体、贝氏体铁素体和少量块状马氏体-奥氏体组织,试验钢的强度和冲击韧性较低;在适中冷却速率下冷却(机油)后,组织中形成了贝氏体和铁素体的双相组织,多位向分布的细小贝氏体和邻近贝氏体的高密度位错铁素体使得试验钢具有良好的综合力学性能和较高的抗大变形能力。     

卷取温度对0.8设计系数X80管线钢显微组织与力学性能的影响

采用拉伸试验机、冲击试验机、扫描电镜、激光共聚焦显微镜、透射电镜等研究了0.8设计系数X80管线钢在不同卷取温度下的力学性能和显微组织。结果表明:试验钢的显微组织都以针状铁素体为主,随着卷取温度的升高,M/A岛体积分数逐渐降低,针状铁素体含量逐渐增多,板条贝氏体逐渐消失;当卷取温度达到480℃时,准多边形铁素体的比例逐渐增大,且晶粒尺寸逐渐增大;钢中析出相受卷取温度的影响较小,均为典型的(Nb,Ti)(C,N)复合型析出粒子;随着卷取温度的升高,试验钢的屈服强度和伸长率先升后降,而抗拉强度呈下降趋势,卷取温度对试验钢低温冲击韧性的影响较小,370℃卷取后试验钢的显微组织和力学性能较佳。     

冷却工艺对热轧65Mn钢显微组织和力学性能的影响

结合65Mn钢连续冷却转变(CCT)曲线,采用硬度计、光学显微镜及拉伸试验机研究了终轧温度、终轧至卷取的冷却速率及卷取后的冷却速率对热轧65Mn钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:在冷却速率相同的情况下,随着终轧温度的升高,65Mn钢的晶粒尺寸增大,强度和硬度降低;在终轧温度及卷取后冷却速率相同的情况下,加快终轧至卷取区间的冷却速率,可以细化65Mn钢组织,提高其强度和硬度;在终轧温度和终轧至卷取区间冷却速率相同的情况下,降低卷取后冷却速率,促进了65Mn钢珠光体晶粒的长大,降低了其强度和硬度。     

新型高强轴承钢的热压缩变形行为与热加工图

以自行开发的贝氏体轴承钢为研究对象，采用热模拟试验机在变形温度900～1 200℃、应变速率0.01～5 s^-1条件下进行单道次热压缩试验，研究了该钢的热压缩变形行为，基于真应力、真应变数据，建立热变形本构方程，并绘制热加工图。结果表明：当变形温度不低于1 000℃、应变速率低于0.1 s^-1时，试验钢在热压缩过程中的动态再结晶较明显。在相同应变速率下，变形温度越高，峰值应力越小，到达峰值应力的真应变也越小；在相同变形温度下，应变速率越大，峰值应力越大，达到峰值应力的真应变也越大。试验钢的变形激活能为479.119 kJ·mol^-1,明显大于传统GCr15马氏体轴承钢，说明在相同变形温度下试验钢更难以变形。试验钢适宜的热加工区间为变形温度900～1 100℃、应变速率1.4～2 s^-1。     

800MPa级冷轧相变诱发塑性钢的组织与性能

采用全自动热模拟试验机测定了新开发的800 MPa级相变诱发塑性钢的CCT曲线,据此制定了12种工艺对试验钢进行退火处理;通过拉伸试验测定了经不同工艺退火处理试验钢的力学性能,确定出了最优热处理工艺;对经最优工艺退火处理钢的显微组织和残余奥氏体的稳定性进行了研究。结果表明:各种工艺处理钢均获得了800 MPa以上的抗拉强度,获得最佳综合力学性能(强塑积最大)的热处理工艺为830℃退火120 s后,先以20℃.s-1的速率缓冷至700℃,再以40℃.s-1的速率冷至400℃,并在400℃等温处理400 s,最后以20℃.s-1的速率冷至室温;经最优工艺退火处理后钢的显微组织为50%铁素体+38%贝氏体+12%残余奥氏体,残余奥氏体主要分布在铁素体晶界处,或铁素体与贝氏体的晶界处,还有小部分存在于大的铁素体晶粒内;在拉伸过程中试验钢中残余奥氏体的相变大部分发生变形量为10%~20%阶段。     

不同工艺两相区淬火后高马氏体含量双相钢的显微组织与力学性能

采用扫描电镜、光学显微镜、洛氏硬度计、拉伸试验机等研究了两相区淬火时间和温度对高马氏体含量双相钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:在785℃淬火时,随保温时间的延长,双相组织中马氏体体积分数增加,铁素体体积分数减少,碳化物数量减少并发生固溶扩散,试验钢的硬度、屈服强度、抗拉强度均呈上升趋势,伸长率和断面收缩率均呈下降趋势;在785~830℃保温30min淬火后,随温度升高,淬火组织中铁素体体积分数减少,马氏体体积分数增加,碳化物数量减少,当淬火温度为815℃时,组织基本全部为马氏体,试验钢的硬度、抗拉强度均呈上升趋势,伸长率和断面收缩率均呈下降趋势,屈服强度则先上升后略有下降。     

淬火冷却速率对Zr-4合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

将Zr-4合金加热至1 000℃保温5 min后分别以200,20,2,0.2,0.02℃·s^-1的速率冷却到室温,研究淬火冷却速率对合金显微组织以及在360℃/18.6 MPa水中腐蚀行为的影响。结果表明：随着冷却速率由200℃·s^-1降至0.02℃·s^-1,合金中α相板条的平均宽度由1.4μm增加到28.0μm,第二相颗粒平均粒径由38 nm增大到580 nm;当冷却速率为200,20,2℃·s^-1时,第二相颗粒主要分布在α相板条晶界处,而当冷却速率为0.2,0.02℃·s^-1时,在α相板条晶界和晶内均有分布;当冷却速率由200℃·s^-1降到0.2℃·s^-1时,第二相颗粒尺寸的增大有助于释放氧化膜中的压应力,提高合金的耐腐蚀性能;当冷却速率为0.02℃·s^-1时,第二相颗粒周围萌生大量微裂纹,耐腐蚀性能降低。0.2℃·s^-1冷却速率下的耐腐蚀性能最好,氧化膜断口中的ZrO₂     

卷取温度对X80管线钢组织和性能的影响

在实验室450 mm轧机上用控制轧制和控制冷却的方法制备了X80管线钢板,采用光学显微镜、透射电镜和力学性能试验机等研究了卷取温度对该钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:当卷取温度在463～597℃范围内变化时,随着卷取温度的升高,该钢组织中针状铁素体含量增加,M-A岛更细小均匀,显微组织明显细化;在597℃卷取时,该钢的屈服强度达到650 MPa,抗拉强度达到790 MPa,伸长率达到30%左右。     

连续退火工艺参数对超高强度双相钢组织和力学性能的影响

在Gleeble-3500型热模拟试验机上模拟冷轧超高强度双相钢的连续退火,采用扫描电镜和拉伸试验机研究了连续退火过程中退火温度、退火时间和过时效温度对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,该钢的屈服强度和抗拉强度下降,伸长率提高,显微组织(铁素体+马氏体和少量的粒状非马氏体组织)中粒状非马氏体增多;退火时间对该钢力学性能的影响较小;随着过时效温度的升高其抗拉强度呈下降趋势,屈服强度、伸长率和屈强比呈上升趋势,当过时效温度高于360℃时,则出现了屈服平台。     

回火温度对35CrMo钢显微组织和力学性能的影响

对35CrMo钢进行860℃淬火和不同温度(450,500,550,600℃)回火热处理,采用万能试验机、扫描电子显微镜等研究了回火温度对该钢显微组织、拉伸性能与断裂韧性的影响。结果表明:随着回火温度的升高,过饱和α相中析出碳化物并发生球化,马氏体板条状特征逐渐消失;试验钢的屈服强度和抗拉强度均随着回火温度的升高而降低,伸长率增大,当回火温度为600℃时,其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为1 014MPa,933MPa,16.8%;随着回火温度的升高,试验钢的断裂韧度增加,断口启裂区由快速启裂扩展特征变为更明显塑性变形特征。     

正火工艺参数对轨道交通用20MnV弹簧钢显微组织与力学性能的影响

对轨道交通用20MnV弹簧钢进行了不同温度(780,830,880,930,980℃)和不同时间(0.5,0.75,1,1.25h)的正火处理,研究了正火温度和正火时间对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着正火温度升高,20MnV弹簧钢组织由不均匀铁素体和粒状贝氏体转变为等轴铁素体和块状铁素体;当正火温度低于830℃时,随着正火温度的升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度降低,断后伸长率和低温冲击功增大;当正火温度高于830℃后,试验钢的屈服强度和抗拉强度均随着正火温度升高而增加;在不同正火时间下,试验钢的显微组织均为等轴铁素体和块状珠光体;随着正火时间的延长,试验钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、低温冲击功均先增后降;当正火温度为930℃、正火时间为1h时,试验钢的力学性能最佳。