汽车轻量化用冷轧Fe-17Mn-0.05C高锰钢拉伸性能和氢脆断裂分析

以热轧工艺得到的Fe-17Mn-0. 05C钢作为研究对象,先对其实施退火再冷轧,之后在两相区温度650℃下分析其拉伸性能,并通过慢应变速率拉伸(SSRT)方法测试了氢脆性能。研究结果表明:经过冷轧与650℃退火0. 5 h的Fe-17Mn-0. 05C钢中存在众多位错,组织结构也会发生明显改变;随着退火时间增加到300 min时,几乎所有碳化物都发生了溶解;随着退火时间达到60 min时,基体中奥氏体比例的上升趋势出现了降低的现象。经过冷轧的Fe-17Mn-0. 05C钢可以达到很高的力学强度,但不具备良好的塑性,伸长率通常低于10%,当试样完成退火过程后,其塑性将会明显变大,并在10 min时增加到最大值。退火态充氢试样发生了显著改变,生成实心韧窝,使材料获得更高的氢脆敏感性。     

退火对Inconel718合金氢脆特性的影响

通过实施不同的退火热处理工艺，调整合金中强化相的析出状态，制备具有不同退火状态的几组拉伸试样。对每组试样在未充氢和充氢后按相同的条件进行拉伸试验对该组试样的脆化作用。通过比较不同组试样的脆化表现通过比较未充氢试样和充氢后试样的强度和塑性，评价氢考察退火状态对Inconel 718氢脆倾向的影响。试验结果表明，随着退火程度的加强，强化相体积分数减少，氢引起的塑性损失下降，即抗氢脆性能改善。该结果说明，强化相γ″和γ′对Inconel 718合金的氢脆有促进作用。因此，根据不同工业应用要求，在符合强度要求的前提下，可以通过热处理改善零件的抗氢脆性能。     

回火温度对含V、Nb高强度低合金钢氢脆敏感性的影响

采用氢渗透试验和动态充氢拉伸试验研究了920℃冰水淬火后回火温度(560、600和640℃)对某含0.15%V和0.05%Nb(质量分数)高强度低合金钢的氢扩散系数和氢脆敏感性的影响,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电镜(TEM)观察分析回火试样的微观组织。结果表明,随回火温度升高,氢扩散系数增加,氢扩散激活能降低,同时钢的氢脆敏感性也降低,这是因为随回火温度升高,钢中作为氢陷阱的位错密度减少,从而使得氢陷阱密度减小,在相同的充氢条件下可扩散氢含量减小。     

17-4PH不锈钢的析氢行为

采用电化学测试的方法评价了两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的阴极极化行为;采用充氢试验研究了两种强度的17-4PH不锈钢在-1.1V(SCE,下同)电位下阴极极化15d后的含氢量;采用慢应变速率试验研究了两种强度17-4PH不锈钢在充氢后的氢脆系数。结果表明:两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的析氢转变电位均在-0.90V左右;低强度不锈钢的氢质量分数约为2.55×10~(-4)%,而高强度不锈钢的氢质量分数则高达6.84×10~(-4)%;试样充氢后,高强度不锈钢的脆性明显增加,而低强度不锈钢的脆性增加不明显,高强度不锈钢的氢脆系数远超过25%,此时材料已存在氢脆危险,而低强度不锈钢的氢脆系数约为18%左右,尚处于氢脆安全区。     

原奥氏体晶粒尺寸对低合金高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

通过预充氢拉伸和动态充氢拉伸两种试验研究3种不同温度淬火然后560 ℃回火试样中原奥氏体晶粒尺寸对一种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性的影响。结果表明,电流密度＞1.0 mA/cm²时发生氢诱发裂纹而在发生屈服时就脆断,原奥氏体晶粒尺寸对预充氢拉伸与动态充氢拉伸的氢脆敏感性都没有影响。当电流密度＜1.0 mA/cm²时,发生应力诱发氢致滞后裂纹而断裂,在预充氢后拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性略有影响,氢脆敏感性随原奥氏体晶粒增大而略微增大;在动态充氢拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性基本没有影响。因此,原奥氏体晶粒尺寸对这种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性作用不明显。     

冷轧压下量对汽车轻量化用高锰钢高温退火组织的影响

经过冷轧变形处理后合金基体中的马氏体发生相变,实验测试分析了冷轧压下量对汽车轻量化用高锰钢高温退火组织的影响,同时测试了不同退火温度下α-M发生逆转变的组织特征。研究结果表明:在高锰钢试样基体内的组织基本都是由γ相晶粒构成,还生成部分α-M相;当压下量增大至70%时,合金组织发生了显著细化,试样内形成了与轧制方向保持平行排布状态的组织,此时γ相和α-M相所占的比例保持基本稳定,α-M相的体积比达到了95%左右;经过10 min保温处理后,γ相的比例几乎达到100%。大部分冷轧样品经过退火处理后都存在马氏体逆转变现象,α-M逆转变期间,当保温时间增加后,可以更快地发生逆转变,γ相比例也随之增大。     

高合金二次硬化钢氢脆敏感性研究

用预充氢方法研究了高合金二次硬化钢２３ＮｉＣｏ不同同火温度的氢脆敏感性,充氢６００回火试样没有影响。４８２℃回火,虽然强度较高,组织中存在的沿马氏体板条边界以薄膜状分布的逆转秋氏体,使钢在此温度回火具有较高的氢脆抗力。     

退火温度对TWIP钢组织性能和氢致脆性的影响

采用电化学结合低应变速率拉伸实验(SSRT)的方法和OM、SEM等手段研究了退火温度对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢充氢条件下力学性能和变形行为的影响,并探讨了各类微观组织结构对氢致脆性的作用。结果表明,TWIP钢晶粒尺寸随退火温度的升高逐渐增大,700℃退火板晶界处容易观察到(Fe, Mn)3C渗碳体。900℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的TWIP钢具有最高的强塑积。在电化学充氢和SSRT同时进行下,TWIP钢的强度和塑性大幅下降,随退火温度的升高,强塑积损失率(R)呈增大趋势。高温退火得到的大尺寸晶粒在变形中更容易产生形变孪晶,孪晶/孪晶交叉位置和孪晶/晶界交叉位置是氢致裂纹的主要来源。尽管相对低温退火得到大尺寸晶粒和界面处层错能(SFE)变化使TWIP钢在变形中不容易产生形变孪晶,但其局部粗大的碳化物与形变孪晶间产生的应力集中处极易形成空位,演化成裂纹源,使相对低温退火的TWIP钢本身塑性不高。低于800℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。     

充氚不锈钢焊缝微观组织

用电子显微镜研究了不锈钢电子束、激光束焊缝试样在高温气相充氢氚后断裂的微观行为及显微组织,并用材料试验机测试了其断裂强度.结果表明;不锈钢焊缝试样充氢氚后断裂强度值略有下降,断口组织中出现了明显的氢脆断裂特征:氢脆撕裂岭、准解理断裂形态、沿晶断裂形态和氢致二次裂纹.TEM研究表明,气态氚有与晶界初生析出物交互作用形成氚蚀裂纹趋势;裂纹萌生在形变带和晶界处.     

热处理工艺对TRIP钢组织与力学性能的影响

在实验室利用Multipas多功能连续退火模拟器,对低碳冷轧TRIP钢进行了研究,探讨了退火温度与贝氏体等温温度对600 MPa冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响规律。结果显示：当贝氏体等温温度相同时,随着退火温度的升高,组织中铁素体与贝氏体块尺寸减小,且贝氏体转变的鼻尖温度向较高温度移动。780 ℃退火时,随着等温温度的升高,屈服强度、伸长率与屈强比呈现下降趋势,而抗拉强度呈上升趋势;800 ℃与820 ℃退火时,随着等温温度的升高,屈服强度、伸长率与屈强比先上升后下降,而抗拉强度先下降后上升。在相同贝氏体区等温温度下,780 ℃退火时的屈服强度与屈强比最小,而抗拉强度最高;800 ℃退火时的强塑积与综合力学性能最好。     

基于马氏体区域化形成的免训练铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金 Ⅱ.退火对形状记忆效应的影响

采用OM和铁素体测量仪研究了铸态Fe-18Mn-5.5Si-9.5Cr-4Ni合金的微观组织随退火温度的改变及其对合金形状记忆效应的影响.结果表明,在773-1173 K之间退火处理能进一步提高合金的形状记忆效应.经973 K退火30 min后,合金的可恢复变形量达到了6.4%,比训练4次的常规Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni合金高1.2%.当铸态合金在低于1173 K退火30min后,δ铁素体仍为条状,变形时能使应力诱发ε马氏体以区域化的方式形成,合金具有良好的形状记忆效应;当退火温度高于1273 K时,δ铁素体将固溶到奥氏体中,体积分数减少.当退火温度进一步升高到1423 K时,δ铁素体的体积分数显著增加,形态由条状演变为岛状.条状δ铁素体体积分数的减少和岛状δ铁素体的形成导致δ铁素体不能有效分割奥氏体晶粒,合金的形状记忆效应显著下降.     

退火温度对冷轧Fe-0.4C-10Mn-6Al高强钢组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸试验机、X射线衍射以及背散射电子衍射等技术方法研究了退火温度对冷轧态Fe-0.4C-10Mn-6Al高强钢的组织与力学性能的影响。结果表明,试验钢冷轧后的微观组织主要为δ-铁素体、α-铁素体、奥氏体、马氏体与碳化物,退火后的组织主要由δ-铁素体、α-铁素体、奥氏体与碳化物组成,其中奥氏体含量因马氏体逆转变而随着退火温度升高而增加。随着退火温度的升高,屈服强度、抗拉强度均逐渐降低,伸长率逐渐提高。当退火温度达到800 ℃时,试验钢的强塑积达到27.84 GPa·%,有较好的综合力学性能。     

Effects of Multi-Scale Microstructure on Pitting Corrosion and Mechanical Properties of High-Mn-N Low-Ni Superduplex Stainless Steel

研究了一种包含有多尺度微结构的高MnN低Ni超级双相不锈钢25Cr-2Ni-3Mo-10Mn-0.5N经过冷轧和退火后,多尺度晶粒度对点腐蚀和力学性能的影响。结果表明:多尺度微结构与退火时间密切相关,在1050oC,奥氏体与铁素体平均晶粒大小随着时效时间的增加而增加,时效1min后,奥氏体和铁素体的晶粒大小分别为1.5和7.18μm。随着多尺度晶粒的长大,样品的抗拉强度,屈服强度和断面收缩率下降,而样品的耐腐蚀性能增强。多尺度微结构对该双相钢25Cr-2Ni-3Mo-10Mn-0.5N的点腐蚀性能和力学性能起着重要作用。     

C含量对冷轧Fe-6Mn-1Al中锰钢组织与性能的影响

研究了C含量(质量分数)分别为0.06%、0.15%和0.30%的冷轧中锰钢Fe-6Mn-1Al退火后的组织及室温拉伸后的力学性能变化规律。结果表明,不同C含量的试验钢经660 ℃退火后的组织均为铁素体+奥氏体的双相组织。随着C含量的增加,试验钢中奥氏体的体积分数由19.34%增加到38.70%,且C含量的增加引起了配分到奥氏体中的C、Mn含量的增加,使奥氏体的稳定性得到了提升。C含量较高的试验钢变形过程中的TRIP效应更显著,使试验钢的加工硬化能力得到了提高,获得更好的综合力学性能。C含量从0.06%增加至0.30%,试验钢的强塑积由28.0 GPa·%增加到51.4 GPa·%。     

Fe-8Mn-xAl-0.2C冷轧中锰钢的组织与性能

利用场发射扫描电镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射仪及电子万能试验机等对Fe-8Mn-xAl-0.2C(x=0, 3)冷轧中锰钢的微观组织与性能进行了研究。结果表明,Al的添加使奥氏体化温度明显升高。经高温临界区退火后得到了等轴的奥氏体与铁素体双相组织。添加Al提高了奥氏体的稳定性,影响了试验钢变形过程中的应变硬化行为,材料塑性得到改善。Fe-8Mn-0.2C冷轧试验钢在625℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为1220 MPa,伸长率为44%,强塑积为54 GPa·%;Fe-8Mn-3Al-0.2C冷轧试验钢在710℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为970 MPa,伸长率为58%,强塑积为56 GPa·%。此外,Al的添加扩大了试验钢获得优异力学性能的退火温度范围。     

Plasma Nitriding of Low Alloy Sintered Steels

Fe-3Cr-0.5Mo-0.3C and Fe-3Cr-1.4Mn-0.5Mo-0.367C sintered alloys were plasma nitrided at different temperatures. Characterization was performed by microhardness measurement, optical microscopy, SEM and XRD. Both materials had similar nitriding case properties. 1.4% manganese did not change the as-sintered microstructure considerably.It was observed that monophase compound layer, γ‘, formed with increasing temperature. Compound layer thickness increased with increasing temperature while nitriding depth increased up to a level and then decreased. Core softening was more pronounced at higher temperature owing to cementite coarsening.     

Effect of Quenching Process on Microstructures and Mechanical Properties of Fe-0.9Mn-0.5Cr-2.4Ni-0.5Mo-C Steel

To develop an appropriate quenching process to produce Fe-0.9Mn-0.5Cr-2.4Ni-0.5Mo-C steel, the microstructures and mechanical properties of this steel were investigated under the direct quenching and tempering (DQT) and the direct quenching, reheated quenching and tempering (DQQT) heat treatment processes. The microstructure of the DQQT specimen was basically tempered sorbite with spherical precipitates, while quite a bit of tempered martensite was in the DQT specimen with dispersive nanoscaled precipitates. The yield strengths of the DQT and DQQT specimens were 1154 and 955 MPa, respectively. The yield strength of the DQT specimen was higher than that of the DQQT specimen because of its finer grain size, higher density of dislocations and dispersed precipitates. The DQQT specimen had spherical precipitates, which hindered the propagation of the crack. Moreover, the high-angle grain boundaries in the DQQT specimen took a higher proportion. Therefore, the Charpy impact values of DQT and DQQT specimens at ? 60 °C were 38 and 75 J, respectively. Consequently, the mechanical properties of the Fe-0.9Mn-0.5Cr-2.4Ni-0.5Mo-C steel, which met the standard of 1000 MPa grade steel plate for hydropower station, were acquired by the DQQT process.     

退火温度对Fe-24.38Mn-0.44C TWIP钢组织性能的影响

以冷轧Fe-24.38Mn-0.44C钢为研究对象,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、室温拉伸等试验手段,研究了不同退火温度(部分再结晶退火、再结晶退火以及高温退火)下其微观组织及力学性能的演变。结果表明,随着退火温度降低,试验钢的微观组织由高温退火时粗大的无畸变等轴再结晶晶粒逐渐向纳米级变形孪晶和细小的再结晶晶粒混合组织转变,强化机制逐渐由孪生滑移为主向位错滑移为主纳米孪晶强化为辅的机制转变,导致试验钢屈服强度迅速提高,屈强比由0.36提高到0.49,伸长率有所降低。     

Ultra-Fine Heterogeneous Microstructure Enables High Strength-Ductility in a Cold-Rolled Medium Mn Steel

The objective of the present study is to develop heterogeneous microstructure in cold-rolled medium Mn steels (MMSs) annealing strategy. The cold-rolled Fe-4.7Mn-0.15C (wt%) steel is annealed twice at different temperatures to produce an ultra-fine heterogeneous microstructure with lath-shaped and granular-shaped retained austenite. Excellent mechanical behavior of significant strength enhancement with negligible ductility loss can be achieved. The high strength-ductility properties are attributed to the active transformation induced plasticity effect over a broad strain range owing to dispersive mechanical stabilities of the heterogeneous austenite. Furthermore, the typical yield point elongation phenomenon which is commonly observed in cold-rolled MMSs can be effectively reduced by this microstructural strategy.     

Formation of Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni Nanocrystalline Alloy with Excellent Corrosion Resistance: Phase Transition and Microstructure

In this paper, microstructure characteristics and phase transitions of Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni nanocrystalline alloy are comprehensively studied during the mechanical alloying and hot pressing sintering processes. Corrosion resistance of the sintered Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni nanocrystalline alloy samples is further analyzed. During the mechanical alloying process, Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni nanocrystalline alloy powders mainly composed of metastable ferrite phase are obtained after mechanical alloying for 8, 16 and 24 h, respectively. In the subsequent hot pressing sintering process, the phase transitions(from ferrite to austenite) occur from 650 to 750 °C for Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni alloy powders milled for 24 h. When the sintering temperature is raised to 1050 °C for 1 h, the ferrite phase has transformed into austenite phase completely, and the obtained grain size of sintered Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni alloy is around 40 nm. Electrochemistry test of the sintered Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni alloy has been operated in 0.5 mol L~(-1) H_2SO_4 solution to show the corrosion resistance properties. Results show that the sintered Fe-19 wt%Cr-9 wt%Ni alloy exhibits excellent corrosion resistance, which is proved by higher self-corrosion potential, lower self-corrosion current density and larger capacitive reactance, compared with that of commercial 304 stainless steel.