冷拉拔变形对纯铜组织及性能的影响

通过工业拉丝机对纯铜棒材进行多道次冷拉拔得到不同变形量的线材.对不同变形量的线材试样进行退火实验(400℃,1 h),研究组织形貌变化对其力学性能和电学性能的影响.试样的变形量由0增加至60％时,在拉拔方向上晶粒尺寸由101.3μm下降至17.6μm,截面方向上晶粒尺寸由103.4μm下降至16.4μm,晶粒呈现等轴状...     

温度和变形量对27SiMn钢组织影响的热模拟研究

采用Gleeble 1500热模拟试验机研究了煤机用钢27SiMn(/%:0.27C,1.20Si,1.25Mn,0.015Mo,0.021Ti)热轧Φ190 mm棒材的变形量(10%~50%)和温度(850~1 000℃)对钢中珠光体、铁素体尺寸和比例的影响。结果表明,随变形量和变形温度的增加,钢中晶粒尺寸减小,尺寸均匀度增加;当27SiMn钢在950℃进行30%形变时,珠光体晶粒尺寸为18~42μm,平均尺寸为28μm,珠光体占54%。     

加热温度对600 MPa级高强钢筋组织及性能的影响

 为了推进高强钢筋工业应用,以Nb-V复合微合金化600 MPa级高强钢筋为研究对象,采用高温激光共聚焦显微镜研究了加热温度对晶粒长大规律的影响,并进行了工业试制。结果表明,随着加热温度升高、保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸增大;加热温度从1 180提高至1 270 ℃,保温60 min,奥氏体平均晶粒尺寸从58.7提高至85.1 μm。工业试制中,加热温度由1 200提高至1 270 ℃,珠光体比例增加,珠光体团尺寸增大,屈服强度和抗拉强度升高,伸长率下降,拉伸断口形貌由韧性断裂转变为准解理脆性断裂;当加热温度为1 200~1 250 ℃时,屈服强度为640~659 MPa,抗拉强度为823~846 MPa,强屈比为1.28~1.30,断后伸长率为16.6%~19.2%,最大力伸长率为10.6%~13.0%。     

热轧参数对粗奥氏体晶粒铌钢变形抗力的影响

通过Thermecmastor-Z热模拟试验机,在900-1 050℃以变形速率1-20 s-1、真应变0-0．7研究了晶粒尺寸800μm的铌钢(％:0．05C、1．44Mn、0．13Nb)奥氏体控轧过程的变形抗力,并建立了变形抗力的回归方程。试验结果表明,随温度增高,铌钢在奥氏体区变形抗力递减;在同一温度下,随变形程度增加,钢的变形抗力增加;同时在给定变形程度下,变形抗力随变形速率增大而增大;变形抗力回归方程计算值与实测值相差≤5 MPa。     

热轧工艺参数对非调质钢F45MnV力学性能的影响

用热模拟实验机Gleeble-1500模拟了F45MnV钢(%:0.44C、1.18Mn、0.10V)热轧过程中的加热、轧制及冷却参数。通过实验发现,加热温度由950℃增至1100℃,钢中奥氏体平均晶粒尺寸由25.7μm增加至84.3μm;加热温度为1000～1050℃时,奥氏体晶粒尺寸为64.0～62.8μm,在该温度范围内轧制,有利于钢的质量控制和保证性能的稳定;随冷速由0.25℃/s增加至2℃/s,变形量70% 900℃,终轧的F45MnV钢的抗拉强度由815 MPa迅速提高至960MPa。     

热处理对14MnVTiRE钢4 mm薄板组织和力学性能的影响

14MnVTiRE钢[/%:0.10～0.15C、0.30～0.60Si、1.20～1.60Mn、0.03～0.09V、0.07～0.16Ti、0.10～0.15RE(加入量)]4 mm薄板的生产流程为180 t顶底复吹转炉-180 mm×1 260 mm连铸板坯-连轧-卷取工艺。在连铸时由结晶器喂φ2.5 mm RE丝。试验研究了950℃正火,950℃正火+690℃1～5 h回火对薄板组织和力学性能的影响。结果表明,正火后钢的组织为铁素体+细珠光体,在正火+690℃回火1～3 h钢中的珠光体片层碳化物发生球化,分布在晶界和晶粒内部,随回火时间进一步增加,碳化物呈点状和三角形,全部分布在晶界,材料的强度降低很大。14MnVTiRE钢薄板的最佳热处理工艺为950℃正火+690℃1～2 h回火,其屈服强度为510～610MPa,抗拉强度630～680 MPa,伸长率22%～25%。     

氮含量对正火型钒微合金化钢强化效果和显微组织的影响

 利用V-N微合金化技术,在Q345钢基础上进行V-N微合金化,将通用型正火容器用钢的强度水平由345 MPa升级至400 MPa。考察了不同N含量对正火型V-N钢组织和强化效果的影响。结果表明,随着N含量增加,正火态V微合金化试验钢的屈服强度明显提高;每加入50×10-6的N,屈服强度提高18 MPa左右,同时屈强比上升。随着N含量提高,V微合金化钢产生明显的晶粒细化效果,试验钢的铁素体晶粒尺寸由13.36 μm逐渐细化至7.89 μm。对比热轧态试验钢和正火态试验钢的强化效果,发现正火态试验钢的析出强化作用相对较弱,而细晶强化作用相对显著。     

FTSR低碳高强钢连续冷却相变和组织细化

用Gleeble-3500热模拟机研究了低碳钢 (%:0.19C、1.15Mn、0.008Mo、0.002Ti、0.032Als) 85 mm FTSR(薄板坯连铸连轧)铸坯在1 000℃以5 s^-1速率变形40%,然后以5℃/s冷却到900℃并以50 s^-1的速率变形30%,再以1～70℃/s冷却到400℃,空冷的连续相转变和组织。结果表明,冷却速度≤20℃/s时连续冷却转变的组织为铁素体和珠光体;冷却速度达30℃/s时,组织中出现少量粒状贝氏体。随冷却速度增加,晶粒尺寸减小,当冷却速度达10℃/s时,钢中的晶粒尺寸≤10μm,当冷却速度≥20℃/s时,钢中晶粒细化程度减弱。     

轧制变形对U75V重轨钢珠光体晶粒度的影响

U75V钢重轨由280 mm×380 mm铸坯经14道次粗轧(BD1)-中轧(BD2)和CCS 6道次精轧(UR₁、ER、UR₂、UR₃、EF、UF)而成。用金相显微镜观察U75V重轨钢不同道次轧制变形试样的组织。结果表明,随重轨钢BD1E、BD2B、UR1和UF道次压缩比的增加,重轨头部、腰部和底部的珠光体晶粒度等级分别由6.0～6.5、6.0～6.5、6.0～6.5升至8.0～8.5、7.5～8.0、8.0～8.5,珠光体片层间距(μm)分别由0.51、0.41、0.49降至0.29、0.27、0.25,从而有利于提高重轨的力学性能。     

φ5.35mm-2100MPa桥梁用锌铝钢丝的工艺与组织性能

 为了制备更高强度级别的桥梁缆索用热镀锌铝钢丝，通过对高碳钢盘条的成分设计、低损伤拉拔技术以及热浸镀锌铝等工艺过程的优化，成功试制出?5.35 mm-2 100 MPa级桥梁缆索用热镀锌铝钢丝。设计的SWRS92Si盘条主要成分为（质量分数）：C 0.90%～0.95%，Si 0.8%～1.1%，Cr 0.20%～0.30%。试制结果表明，?13 mm-SWRS92Si盘条经铅浴处理后，珠光体层片平均尺寸从120下降至90 nm，盘条强度上升约260 MPa。经冷拉拔与热镀锌铝后，层片宽度约40 nm的珠光体层片未明显球化，可制备出2 100 MPa级直径5.35 mm的桥梁缆索用热镀锌铝钢丝。钢丝的平均抗拉强度为2 128 MPa，平均断后伸长率为5.4%，扭转圈数平均值为22圈，断口均为平断口，镀层较均匀致密；其他性能指标均优于交通部标准JT/T 1104—2016《桥梁用热镀锌铝合金钢丝》中的要求。     

980MPa级冷轧双相钢组织性能研究

为研究980 MPa级C-Si-Mn-Nb系冷轧双相钢组织性能,在试验室冶炼该钢并采用临界区保温+两段式冷却+过时效处理的工艺进行热处理。研究表明,试验钢的屈服强度为476 MPa,抗拉强度为1 021 MPa,伸长率为15%,n值为0.29;试验钢热轧组织为(F+P),铁素体晶粒尺寸约为3.3μm;退火组织为(F+M),马氏体体积分数约为63%。微合金元素Nb的添加,起到细晶强化和析出强化的作用。与热轧组织相比,连续退火板带状组织得到明显改善,试验钢表现出良好的强韧性匹配。     

轧制变形对 F-M 双相钢 0.05C-2.8Mn-4.2Ni-2Al- 1.2Mo-1.9Cu晶粒细化的影响

借助EBSD场发射扫描电子显微镜,研究了轧制变形及热处理后的铁素体/马氏体双相钢0.05C-2.8Mn4.2Ni-2Al-1.2Mo-1.9Cu显微组织演变及力学性能。结果表明,经900℃30%+780℃75%变形,500℃退火的F-M钢晶粒尺寸0.97μm,屈服、抗拉强度和延伸率分别为876 MPa,976 MPa和15.2%,经900℃30%+780℃50%变形,500℃退火的F-M钢晶粒尺寸1.54μm,屈服、抗拉强度和延伸率分别为801 MPa,895 MPa和19.4%。由轧制变形导致的晶粒细化、小角度晶界增多,是提高实验钢强度的主要原因。然而,较大的轧制变形量也使过多的小角度晶界阻碍位错运动,从而导致实验钢在塑性变形过程中,延展性略差。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

Mn含量对低碳冷镦钢SWRCH22A组织和性能的影响

分析研究了 Mn含量0.78％～0.92％对0.20％碳冷镦钢Φ20 mm热轧盘条组织和力学性能的影响.盘条热轧的终轧温度为880℃,缓冷.结果表明,Mn含量由0.78％增加至0.92％时,盘条抗拉强度由485 MPa升高至508 MPa,增加了 23 MPa,伸长率由31％降至28％,下降了 3个百分点,断面收缩率由...     

真空热轧法制备不锈钢复合板组织和力学性能

 为了研究轧制温度对复合板界面结合强度的影响,采用真空热轧法制备了不锈钢复合板,利用OM、EPMA观察分析了不锈钢复合板界面组织和合金元素扩散。结果表明,碳钢中碳、铁元素向不锈钢扩散,不锈钢中铬、镍等元素向碳钢扩散,界面处出现Si-Mn-O三元化合物,合金元素扩散随轧制温度的升高而趋于严重。远离界面碳钢的组织为铁素体和珠光体组织,靠近界面碳钢的组织为铁素体组织。碳钢至界面处硬度先减小后升高,界面至不锈钢内部硬度先升高后下降,距界面约40 μm碳钢侧的维氏硬度值最低约为121.8HV,距界面约20 μm不锈钢侧的维氏硬度值最高约为245.5HV。从1 100到1 300 ℃,剪切强度随轧制温度的升高而升高,1 300 ℃轧制获得的界面剪切强度为463 MPa,远远超过基体的剪切强度。     

高氮不锈轴承钢碳化物分布与高温断裂机制

 通过高温拉伸试验研究高氮不锈轴承钢高温断裂行为,探究了170 ℃和470 ℃回火态钢中碳化物分布特征,分析了高温拉伸断裂及组织演变和碳化物分布规律。研究发现,回火温度从170 ℃升高至470 ℃,高氮钢中大于0.8 μm的碳化物明显增加,高氮钢中M₂₃C₆强化增量提高了2.59 MPa,固溶强化增量下降了118.82 MPa,470 ℃回火态钢的室温抗拉强度降低、拉伸断口表现为准解理和少量撕裂韧窝;拉伸温度升高至300 ℃,试样断口表现为等轴型韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.8~3.6 μm和5.5~6.7 μm;450 ℃拉伸断口表现为塑孔韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.7~3.4 μm和5.8~6.4 μm。拉伸温度从300 ℃提高至450 ℃,钢的固溶强化和位错强化作用减弱,金属原子间结合能下降,碳化物与基体不连续应力分布加剧变形不协调性,碳化物承担较高应力而发生断裂。单纯热作用下钢中0.5~0.8 μm尺寸碳化物数量比例增加;在热力耦合作用下,钢中应力所导致的位错增殖为碳元素扩散提供通道,钢中碳化物在晶界和位错线上形核析出0.2~0.8 μm碳化物。裂纹沿着与拉伸方向45°角的最大剪力方向快速扩展而断裂,最终形成锯齿状的断口,小尺寸碳化物增多阻碍位错滑移导致塑性降低;钢中大尺寸碳化物不均匀分布在碳化物间形成大变形塑孔而增加钢的塑性。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

Improving properties of a low-carbon microalloyed steel by means of accelerated cooling of dynamically recrystallized austenite

Ferrite formation from the ultra-fine dynamically recrystallized austenite (d_γ < 5 μm) was investigated on a microalloyed steel with 0.11%C. Hot rolling conditions were simulated by the hot deformation simulator Wumsi. Due to accelerated cooling a corresponding fine homogeneous ferrite grain of d_α < 2 μm was achieved with a pearlite free acicular microstructure after a cooling rate of more than 20 K/s. Excellent mechanical properties (2.0% proof stress of over 700 MPa and impact transition temperature of -180°C) were obtained, superior to those after thermomechanical processing of the same steel without dynamic recrystallization of the low-temperature austenite.     

Nb对V、N微合金化压力容器钢珠光体形态及低温韧性影响

为了在保证强度同时提升压力容器钢低温韧性，以铌(Nb)取代部分钒(V),研究Nb的添加对V、N微合金化正火压力容器钢板显微组织和力学性能的影响。结果表明，Nb+V试验钢相比于V试验钢，在强度保持630 MPa的同时可显著提升低温冲击韧性，-20、-40、-60℃冲击吸收功分别提升59、44、29 J。原因主要为Nb的添加促进了细小铁素体转变，其含量的增加使钢的塑韧性增强。此外V和Nb+V钢中碳原子扩散系数在平均转变温度下分别为2.64×10^-13、2.14×10^-13 cm²/s, Nb的添加降低了珠光体生长速度、增加了珠光体转变过程中的过冷度，从而细化了珠光体团簇和片层间距。EBSD分析可知以Nb取代部分V后试验钢有效晶粒尺寸由7.7μm减小至5.8μm,大角度晶界比例由83.1%增加至85.5%。微合金元素Nb的细晶作用及对大角度晶界比例提升的贡献也可以大幅提高钢的低温冲击韧性。     

Ultrasonic nondestructive evaluation of matrix structures and nodularity in cast irons

The primary purpose of this research was to investigate the nondestructive ultrasonic wave response, in terms of acoustic velocities and attenuation of sound energy, in cast irons with different nodularities and matrix structures and its correlation with mechanical properties. The results indicated that the influences of matrix structures on the acoustic velocities were not apparent in the cast irons investigated. As to the nodularity, when graphites were largely spheroidal in shape (i. e., nodularity over 80 pct), the velocity of longitudinal waves propagation was about 5300 to 5500 m/s. The velocities seemed to decrease linearly down to nodularity of 25 pct, where velocity was approximately 4800 m/s. Below 25 pct nodularity, the values of acoustic velocity dropped rapidly to about 4000 to 4200 m/s. This represented the velocity of longitudinal waves propagation in gray cast iron, in which the graphites appeared in flake form. The analysis of the attenuation of ultrasonic amplitude indicated that when the nodularity of cast irons is low, the echo sound amplitude will decay more rapidly with respect to distance of echo sound travel. As to the matrix structures, ferritic, bainitic, ferritic-pearlitic (low pearlite content) and tempered martensitic matrix structures were found to have similar ultrasonic attenuation characteristics at the testing frequency of 2 MHz. A higher amount of pearlite (over 90 pct) or fresh martensite in the matrix of cast irons has resulted in faster attenuation of ultrasonic energy, with the fresh martensitic matrix being the fastest. At a testing frequency of 4 MHz, the attenuation of the ultrasonic amplitude in pearlitic and fresh martensitic matrices was found to be even greater than that of 2 MHz. However, other matrices exhibited similar attenuation behavior at both 2 and 4 MHz frequencies. The relationship between the mechanical properties of various cast irons and ultrasonic characteristics was also examined. JIA-MING SUEN, formerly Graduate Student, Department of Materials Engineering, Tatung Institute of Technology