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。     

相变能及相变诱发塑性增量的测试

利用亚稳态材料的拉伸曲线,通过产生应变诱发马氏体相变前的奥氏体硬化曲线段外推,提出了相变能及相变诱发塑性增量的测试方法;并以铬镍系奥氏体不锈钢为例进行了测试.结果表明:奥氏体不锈钢在-196℃时,随应变量的增加单位体积分数(1%)马氏体的相变能基本保持恒定,其值为11.3×106J·m-3;单位体积分数(1%)马氏体相变诱发的塑性增量为0.205%.     

两相区部分奥氏体化对连续退火双相钢相变过程的影响

将连续退火双相钢部分奥氏体化与完全奥氏体化后的CCT曲线进行对比分析,讨论了部分奥氏体化的影响。结果表明:部分奥氏体化后,该钢铁素体和贝氏体转变区的范围扩大,珠光体转变受到抑制且晶粒尺寸减小,马氏体转变的开始温度从368℃下降到349℃;部分奥氏体化时马氏体的转变温度区域大于完全奥氏体化时的。     

VC析出相对Fe-Mn-Si-Al相变诱导塑性钢微观组织演变及力学性能的影响

Fe-Mn-Si-Al相变诱导塑性钢因具有较低屈服强度和良好低周疲劳性能,有潜力替代现有抗震用低屈服点钢制造钢阻尼器。对试验用钢进行准静态拉伸和低周疲劳试验,并借助多种组织表征方法研究试验用钢变形前后的微观组织演变,揭示VC析出相及奥氏体晶粒尺寸对其力学性能的影响规律及作用机理。结果表明:奥氏体晶粒粗化可以促进ε马氏体生成交叉状多变体,从而在准静态拉伸过程中,提高试验用钢断后伸长率;而在低周疲劳变形过程中,交叉状多变体削弱ε马氏体相变可逆性,使其疲劳寿命降低。VC析出相有助于提高试验用钢的屈服强度和抗拉强度,但其对ε马氏体生长具有抑制作用,使断后伸长率降低。在低周疲劳变形过程中,VC析出相钉扎ε马氏体/奥氏体两相界面,抑制ε马氏体逆相变,从而使试验用钢的循环加工硬化程度显著提高,低周疲劳寿命降低。     

两相区淬火温度对HSLA100钢显微组织及屈强比的影响

研究了HSLA100钢在两相区二次淬火时淬火温度对组织和屈强比的影响。结果表明:HSLA100钢在两相区二次淬火后形成了铁素体和M/A岛的混合组织;700℃淬火时,沿板条状铁素体分布着少量岛状组织;随淬火温度的升高,岛状组织数量增多且粗化,同时铁素体形貌从单一的板条状逐渐向多边形状转变,且其中的位错密度降低;当淬火温度升到820℃时,其显微组织又恢复到板条贝氏体;试验钢的屈强比在700～740℃温度范围内从0.94持续下降至0.67,而在740～780℃区间内波动很小(约为0.67),当温度超过780℃后又大幅上升。     

弛豫-析出-控制相变工艺生产热轧TRIP钢的显微组织与力学性能

采用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜和拉伸试验机等,研究了通过弛豫-析出-控制相变工艺制备的热轧TRIP钢显微组织与力学性能。结果表明:通过对轧后TRIP钢在弛豫阶段保温时间的控制可准确得到设定比例的铁素体;在铁素体量较多,贝氏体量较少的情况下,较强的TRIP效应使得试验钢的抗拉强度并没有下降;较多的残余奥氏体和较高的残余奥氏体力学稳定性,使得热轧TRIP钢的强度和塑性得到良好匹配。     

Fe24Mn0.5C形变孪晶诱发塑性钢的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机等研究了Fe24Mn0.5C形变孪晶诱发塑性钢的组织和力学性能.结果表明:该钢在室温下为单一的奥氏体组织,拉伸时产生形变孪晶诱发塑性效应,开始产生形变孪晶,并且随着应变量的增加形变孪晶逐渐增加;随着拉伸速度减小,该钢的均匀伸长率呈轻微上升趋势,但屈服强度、抗拉强度和断后伸长率明显升高;与高强度应变诱发塑性590钢相比,该钢具有较高的能量吸收值.     

Q&P钢的显微组织及力学性能

采用盐浴炉对硅-锰系Q&P(quenching and partitioning)钢进行了Q&P工艺处理,研究了分配时间对热处理后试验钢显微组织、力学性能、残余奥氏体含量及残余奥氏体中碳含量的影响。结果表明:试验钢的显微组织为板条马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体以两种形态分布在不同位置,一种是以薄膜状分布在马氏体板条间,另一种是以块状分布在原奥氏体晶界处;在300℃的分配温度下进行较长时间保温能取得较好的强塑积,随着分配时间的延长,试验Q&P钢的残余奥氏体含量及残余奥氏体中的碳含量均不断增加,分配时间为1 200 s时所得试验钢的强塑积最高,可达37 300 MPa.%以上。     

两相区加热对45钢的过冷奥氏体转变及淬透性的影响

研究了两相区加热对４５钢的过冷奥氏体转变及淬透性的影响。试验结果表明，与完全奥氏体化加热相比，两相区加热使过冷奥氏体铁素体－珠光体，贝氏体的转变提前，而向马氏体的转变推迟，两相区加热使钢的淬透性降低。     

奥氏体区压缩变形对低碳贝氏体钢贝氏体相变的影响

通过热膨胀相变仪得到热膨胀曲线,结合显微组织和硬度测试结果,绘制Si-Mn-MoCr-V低碳贝氏体钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线;利用热模拟试验机在奥氏体区对试验钢进行不同变形量的压缩变形,随后冷却到不同温度保温150s再空冷至室温,研究了奥氏体区压缩变形对贝氏体相变和显微组织的影响。结果表明:未经奥氏体区压缩变形、奥氏体区单道次压缩变形40%、奥氏体区两道次压缩变形58%条件下,试验钢贝氏体相变起始温度分别约为400,385,300℃;奥氏体区压缩变形后试验钢在冷却过程中的贝氏体相变延迟,相变起始温度降低,且变形量越大,贝氏体相变的起始温度越低;与未奥氏体区压缩变形试验钢相比,奥氏体区变形后试验钢在冷却过程中形成的贝氏体组织明显细化,晶粒取向增多,且硬度明显升高。     

超级贝氏体组织中残余奥氏体的TRIP效应研究

针对超级贝氏体组织中残余奥氏体的应力诱发相变及对钢的力学性能影响,设计试验钢60Mn2SiCr,经900 ℃完全奥氏体化保温30 min,在260 ℃盐浴炉中等温处理12 h后,将试样在疲劳试验机上进行加载试验;利用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)、透射电镜(Transmission electron microscope, TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffracmeter, XRD)和拉伸试验机等仪器设备对加载前后的样品,分别进行显微组织形貌观察和相组成的定性定量检测分析以及力学性能测试;结果显示,等温处理后样品的显微组织为超级贝氏体(贝氏体铁素体BF+残余奥氏体AR),残余奥氏体体积分数为9.4%,其含碳量为1.296%;经加载后试样显微组织中残余奥氏体体积分数下降至6.1%,含碳量达1.439%;钢的强塑积提高近20%。这说明等温处理获得超级贝氏体组织的钢,经施加载荷给予应力作用,显微组织中残余奥氏体发生转变,即超级贝氏体组织中的残余奥氏体能够通过相变诱发塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)效应的产生,提高钢的力学性能。     

高强中锰TRIP钢的残余奥氏体含量及其稳定性

设计了一种中锰相变诱导塑性(TRIP)钢,利用全新的热处理工艺对其进行处理,研究了其残余奥氏体含量及其稳定性,并对该钢的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:中锰TRIP钢退火后的残余奥氏体体积分数均在39%以上,且奥氏体在变形过程中绝大部分转变为马氏体,提高了钢的塑性和强度;在630℃退火可使该钢的抗拉强度大于1 000 MPa,伸长率大于30%,强塑积大于30GPa.%,残余奥氏体体积分数为51.4%。     

Microstructure Development after Coiling Process in Low-Si Content TRIP-Assisted Steels

The present work aimed to investigate the effect of coiling process conditions on microstructure development in a low-Si content TRIP （transformation-induced plasticity）-assisted steel after thermomechanical processing. In this framework, compression samples which were deformed above Tnr and then intercritically annealed were held isothermally for different durations at temperatures below bainite transformation start temperature. Microstructure of samples were characterized by optical and electron microscopy, XRD （X-ray diffraction） and M6ssbauer spectroscopy. The results indicated that due to low-silicon content of the present steel, the incomplete bainite reaction phenomena was not observed and, hence, the maximum carbon enrichment of residual austenite was achieved in the samples which held for short durations. It was also shown that the maximum carbon enrichment and volume fraction of residual austenite were achieved at intermediate bainite hold temperature of 450 ℃ as the result of competing phenomena, such as microstructural refinement, dislocation density, carbide precipitation and growth.     

弛豫时间对X100管线钢组织和力学性能的影响

采用拉伸试验、冲击试验以及显微组织观察等方法研究了轧后弛豫时间对X100管线钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:随着弛豫时间延长,贝氏体铁素体板条变宽,板条内部位错密度降低,碳氮化物析出量增多,屈服强度呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度缓慢增加,屈强比与断后伸长率先降低后升高然后再降低,-20℃下的冲击功先升高后降低;弛豫时间为52s时能够获得较高的强度、韧性和均匀伸长率,可满足X100管线钢抗大变形的要求。     

GCr15SiAlMo贝氏体轴承钢球化退火工艺研究

通过对新型无碳化物贝氏体轴承钢-GCr15Si Al Mo的球化试验研究,优化出一种适于轴承钢的循环球化退火新工艺。利用扫描电镜对球化后的显微组织进行观察,用X射线衍射仪对碳化物类型进行分析。结果表明,GCr15Si Al Mo无碳化物贝氏体轴承钢具有优良的碳化物球化特性。试样通过四周期的循环球化退火(大约6 h)后,组织中的碳化物基本球化完全,但是在700℃等温10 h的普通球化退火处理试样中仍存在大量的片状碳化物,由此证明,循环球化退火工艺比普通球化退火工艺的球化速度更快,球化更完全。球化处理后钢中碳化物的平均直径均达到了0.55μm以下,直径在1μm以下的碳化物百分比在93%以上,甚至达到99%。同时研究表明,Al可有效提高轴承钢的A1点,抑制球化过程中网状渗碳体的生成,并且适量的Al还能够改善轴承钢的球化特性,抑制碳化物的长大。     

500 MPa超级钢的强化方式与显微组织

以两种不同成分的低碳钢为研究对象,通过工业轧制及不同工艺的实验室热轧使材料获得不同的显微组织,对其力学性能及显微组织进行了分析研究。结果表明：在晶粒为3μm左右的铁素体基体上引入5％～10％的贝氏体,对屈服强度影响不大,但可以使抗拉强度提高20MPa;添加0．02％的铌,并通过合适的轧制工艺,可以改善细晶强化和沉淀强化的效果,使屈服强度达到520MPa以上,抗拉强度达到620MPa以上。500MPa超细晶钢的强化方式应以细晶强化为主,配合相变强化和沉淀强化,显微组织应为在超细（3～5μm）的铁素体基体上分布适量的贝氏体。