9Mn27Al10Ni3Si低密度钢的高温压缩变形行为及其机制

使用Gleeble热模拟试验机、XRD、OM、SEM和TEM等手段研究了9Mn27Al10Ni3Si低密度钢在850~1050℃和0.01~5 s^-1条件下的热压缩变形特征及其机制。结果表明,对这种钢在850~950℃进行低应变速率(0.01~1 s^-1)热压缩时,κ-碳化物的析出和粗化以及在热压缩过程中摩擦系数的增大使其应变达到临界值后流变应力明显增大;随着应变速率的提高,实验钢的孪生显著增强,显著加快了奥氏体的动态再结晶过程,使其在高应变速率热压缩时动态再结晶的程度比低应变速率压缩时更为显著。再结晶的软化作用,使上述流变应力异常增大的现象逐渐减弱甚至消失。     

Fe-Mn-Al-C系低密度钢及其强韧化机制研究进展

汽车行业的迅速发展使得能源消耗、环境污染等问题日益严重,而开发高强度且轻量化的汽车用钢对节能减排具有重要意义。目前正在研发的第三代先进高强钢包括轻质（Lightweight）钢、Q&P(Quenching and partitioning)钢和中锰钢（Mn质量分数为5%～10%）。其中,Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢由于Al元素的加入,在密度降低的同时保持着良好的力学性能,满足第三代汽车用钢对轻量化的要求。同时,由于大量Al、Mn和C元素的添加,Fe-Mn-Al-C系低密度钢的冶炼连铸、微观结构、变形机制、加工过程及应用性能与传统钢种大不相同。本文系统阐述了Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计及其中合金元素的作用,介绍了低密度钢的微观组织结构特征;重点讨论了单一铁素体钢、奥氏体基钢、奥氏体基双相钢和铁素体基双相钢的各种强韧化机制,包括固溶强化、细晶强化、沉淀强化及其独特的应变硬化机制,如相变诱导塑性（TRIP）、孪晶诱导塑性（TWIP）、微带诱导塑性（MBIP）、剪切带诱导塑性（SIP）和动态滑移带细化（DSBR）等;并就层错能（SFE）对奥氏体钢变形机制产生的影响进行...     

退火温度对冷轧Fe-Mn-Al-C低密度钢性能的影响

在850-1050℃范围内系统分析了冷轧Fe-Mn-Al-C钢的力学性能、金相组织、XRD图谱以及断裂行为,研究其在退火过程中奥氏体、铁素体、碳化物与力学性能的转变规律。结果表明,在850℃退火处理后冷轧Fe-Mn-Al-C钢的组织为奥氏体+带状d-铁素体+a-铁素体+k碳化物,晶间网状铁素体和较高的碳化物含量使钢板具有较高的强度但是塑性极差,发生解理断裂;在900-1050℃钢板的基体为奥氏体组织,a-铁素体含量下降,而带状d-铁素体破碎呈不连续岛状分布;当d-铁素体长大程度超过奥氏体组织时,铁素体含量增大,XRD峰值升高;退火组织的转变导致抗拉强度随温度的升高而下降,断后伸长率提高;在1000℃时强塑积达到最高值,得到强度与韧性的良好组合,抗拉强度为1003.1 MPa,断后伸长率为41.28%,强塑积为41.41 GPa·%。为了使冷轧Fe-Mn-Al-C钢具有良好的强韧性,退火温度不可低于950℃。同时,Fe-Mn-Al-C钢的测量密度为6.55 g·cm-3,减重效果显著,达到16.6%。     

低密度高锰高铝钢的动态变形行为及韧脆转变研究进展

低密度高锰高铝钢具有低密度和超高强塑性,在汽车工业领域具有良好的应用前景。综述了低密度高锰高铝钢的力学响应对温度、应变速率的依赖性,以及在不同应变速率和温度下低密度高锰高铝钢的微观变形机制和韧脆转变机理。同时分析了目前研究中存在的问题,指出了在应变速率和低温下,多缺陷与纳米尺度κ-carbide之间的交互作用机理、高应变速率诱发孪晶机制和局部温升抑制孪晶机制产生的条件等研究尚需进一步完善。随着研究的深入和完善,可以为低密度高锰高铝钢的性能优化和广泛应用提供基础。     

基于热力学理论的Fe-Mn-Al-C系低密度钢层错能计算模型

本研究详细分析了基于热力学相关理论建立的层错能(SFE)计算模型和测定层错能的实验方法,将基于Olson-Cohen热力学理论模型计算的Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的层错能结果与若干文献中的实测值进行了比较,验证了Olson-Cohen热力学理论模型的可靠性,并回溯和修正了模型中各主要参数。使用层错能模型对Fe-(10~30)Mn-(0~12)Al-(0~1.2)C(质量分数/%)系低密度钢进行计算,结果表明,Mn、Al、C含量的增加均会使低密度钢的层错能增加,但层错能对Al元素最敏感,各元素对层错能的影响能力为γSFE,AlγSFE,MnγSFE,C。此外,温度升高会使层错能增加,且高温区间(300~1 000K)相比低温区间(0~300K)层错能增加更快。     

新型汽车用钢——低密度高强韧钢的研究进展

轻量化已经成为汽车用钢的发展方向,近年来对低密度高强韧钢的开发顺应了这一趋势。Al元素的添加,降低钢的密度,同时提高层错能,影响变形机制。从成分设计与制备、变形机制、组织性能及工业化应用等方面,总结Fe-Mn-Al系、Fe-Al系和中锰系低密度高强韧钢的研究成果,并阐述了低密度高强韧汽车用钢的发展趋势。     

贝氏体钢的研究现状和发展展望

综述了国内外贝氏体钢的研究开发和应用现状,分类介绍了Mo-B系、Mn-B系、新型准贝氏体钢、低温贝氏体钢、超细组织空冷贝氏体钢等.贝氏体钢已经在生产中得到广泛推广和应用,是21世纪性能优良的新一代钢种.     

低密度钢中有序析出相的研究进展

随着"减重、节能、降低碳排放"的绿色制造理念越来越深入人心,对传统钢铁材料升级换代的需求显得尤为迫切,第三代汽车用钢已成为各国研发机构和企业关注的焦点。高强度、高韧性、轻量化的先进钢铁材料成为第三代汽车用钢的一个新的研发方向。主要通过在Fe中添加较多的轻质元素如Al、Mn、Si等进行合金成分设计来显著降低钢材密度;同时通过调控基体组织和析出相构成、形态来平衡钢材的强度和塑韧性,从而使钢具有高的强塑积和低的密度。本文针对Fe-Al、Fe-Mn-Al、Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分及组织特征,介绍了低密度钢中Kappa碳化物,(Fe,Mn) Al、Ni Al型B2相,(Fe,Mn)_3Al型DO_3相和β-Mn相的晶格参数及相关性能特征。结合国内外对低密度钢的最新研究,着重对低密度钢相图的热/动力学计算、各有序析出相的元素配分和析出行为(特征、形态、大小)、析出相对钢组织演变与强韧性机制的影响等进行了总结,并基于现有的研究,展望了高强度、高韧性、低密度钢进一步的研究方向。     

退火工艺对冷轧中锰中铝低密度钢组织与性能的影响

钢铁材料的轻量化、增强增韧是目前先进金属材料的重点研究方向.在钢材固有合金元素的基础上,通过添加一些增强其性能的元素及低密度元素等,可以显著改善钢材的综合性能,并降低零件质量.随着汽车工业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越深入和广泛.目前,Fe-Mn-Al-C系低密度钢主要借鉴了中/高锰钢成分设计、热处理工艺、组织性能调控的研究思路,形成性能优异、成本合理的高强韧性钢.本工作针对中锰中铝低密度钢(12. 4% Mn,4. 7% Al,0. 1% C(均为质量分数,下同))的成分特点,通过对冷轧试样在Ac1与Ac3附近进行退火处理,调控基体相稳定性和组织构成.结果表明:γ奥氏体稳定性与原始组织形态、退火条件和拉伸应力有很大的关联,其组织转变遵从γ奥氏体→ε马氏体→α'马氏体规律;在850 ℃退火、保温15 min条件下,获得了抗拉强度、延伸率分别为854 MPa、44. 3% ,强塑积为37. 8 GPa·%的优异性能.     

不同原始组织对GCr15钢性能影响的研究

本文通过预先热处理获得不同原始组织,研究了残余碳化物形态对GCr15 钢淬火组织与性能的影响。试验结果表明,原始组织中的网状碳化物在两相区淬火加热时,大都残存于奥氏体晶粒之中,其周围基体多为位错型马氏体。若该残余碳化物尺寸较大且形状不规则时,将严重损害钢的强韧性;若碳化物网较为细薄,则对钢的强度与韧性影响不大。     

Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展

无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢具有比同等强度马氏体钢更优异的韧性和塑性,被广泛应用到轨道交通、机械、建筑等领域。文章概述了低成本Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢近年来在合金化设计、工艺设计、微观组织、强韧化机理、强塑化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面取得的研究成果。特别介绍了近年来笔者在BQP工艺处理CFB/M复相钢方面的工作进展,经过BQP处理之后,CFB/M复相钢显示了更优异的强度、塑性、韧性和疲劳性能的匹配。最后简单介绍了Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢在不同领域的应用情况,特别是其在重载高速铁路领域的应用现状和前景。     

超高强钢的摩擦焊工艺研究

目的研究某产品摩擦焊的工艺性能。方法研究了超高强钢45CrNiMo1VA钢在不同摩擦焊接工艺参数下的接头组织与性能,以及在不同热处理回火温度下对焊接接头强度的影响。结果在合适的工艺参数下,45CrNiMo1VA钢的高韧性可以有效保证焊接接头韧性,满足产品高指标的要求,使焊接接头组织具有良好的组织性能,焊后热处理工艺的正确确定是保证焊缝组织性能与母材组织性能的重要保证。结论试验证明超高强钢(45CrNiMo1VA)完全可以应用于摩擦焊生产中,并能获得理想的性能指标。     

低合金高强钢薄板的三维全场焊接变形研究

针对低合金高强钢薄板在焊接过程中变形的不确定性及复杂性,提出一种基于数字图像相关法的测量方法。该文以Q345和Q690薄板对比试验进行分析,得到两块薄板的三维全场焊接变形。试验结果表明:Q690和Q345薄板在焊接过程中总体变形趋势一致,都经历中间凸起,恢复,四周翘起,最终成马鞍形;但强度更高的Q690薄板在焊接过程中变形趋势更缓,变形曲线图中的拐点出现得更迟;冷却到最后,Q690薄板关键点变形比Q345薄板小。研究结果可为揭示低合金高强钢薄板焊接变形机理提供可靠依据。     

异种钢的焊接研究现状

异种钢焊接时由于其化学成分与性能的较大差异,容易导致焊接裂纹、焊缝组织不均匀及性能稳定性差等问题,许多研究者对不同强度级别的低合金高强钢、异种不锈钢以及复合钢板的焊接进行了大量试验研究及理论分析。针对不同类型的异种钢焊接研究进行了综述,分析了异种钢焊接的特点,并对常见的问题进行了探讨,概述了国内外异种钢的焊接方法、工艺措施及接头性能等方面的研究现状,并对异种钢的焊接研究及其应用进行了展望。     

船用高强钢焊接技术的研究现状与展望

船用高强钢焊接技术是当下造船行业中的重要技术之一,高效、优质的船舶焊接技术已成为船舶工业制造产业长期战略的关键因素。从船用高强钢传统焊接技术、高效电弧焊接技术、高效新型焊接技术等方面介绍了船用高强钢焊接技术的研究现状,重点讨论了船用高强钢焊接技术的细分领域现状,分析了船用高强钢焊接技术的发展趋势。研究表明,船用钢板的板厚朝着厚板、大厚板方向发展,船用钢板的强度朝着高强度、超高强度方向发展,国内外船用高强钢焊接技术相差不大,高效混合焊接技术、高新焊接技术是未来船用高强钢焊接技术的研究热点。     

制备钢中碳化物萃取复型的探索

萃取复型技术在物相研究中有着广泛的用途但往往因找不到合适的腐蚀脱膜剂而使萃取复型不易制备成功。多年来，我们经过反复试验，获取了对十余种材料进行碳化物萃取的多种腐蚀脱膜剂，并在实际应用中取得了良好的效果。     

时效态Fe-Mn-Al-C钢的性能和变形机制

采用OM、SEM、XRD、EBSD以及TEM等手段分析时效温度对Fe-30Mn-9Al-0.9C-0.45Mo钢中奥氏体的晶粒尺寸和力学性能的影响.结果 表明:时效处理对Fe-30Mn-9Al-0.9C-0.45Mo钢的组织和性能有较大的影响.在450℃时效的实验钢其抗拉强度为863 MPa、断后伸长率为56.1％、强...     

高强耐蚀车体用钢热变形行为及本构方程的研究

使用GLEEBLE 3500研究了高强耐蚀车体用钢在热变形过程中动态再结晶、静态再结晶的规律,建立了变形抗力模型.通过单道次压缩实验,得到了温度与应变速率对变形抗力影响的模型,推导出高强耐蚀钢的动态再结晶发生时的激活能;通过双道次压缩实验,研究了形变温度和道次间停留时间对应力-应变曲线的影响规律,建立了高强耐蚀钢奥氏体静态再结晶动力学方程,计算了高强耐蚀钢的静态再结晶激活能.结果表明:形变温度和应变速率是对单道次压缩应力-应变曲线影响最明显的两个因素.在相同温度下,变形速率越大,高强耐蚀钢的峰值应力越大;在应变速率一致的情况下,温度降低峰值应力增大.变形温度和道次间隔时间对高强耐蚀钢的双道次压缩应力-应变曲线的影响明显.变形温度越高,道次间隔时间越长,高强耐蚀钢的静态再结晶程度越高,软化作用越明显.     

高锰Hadfield钢单向拉伸变形及断裂行为研究

本研究测试了高锰Hadfield钢室温下在大应变速率(分别为6×10~(-3)s~(-1)、6×10~(-4)s~(-1)、3×10~(-5)s~(-1)和6×10~(-6)s~(-1))范围内的单向拉伸变形的力学响应行为,分析了合金的变形行为及裂纹萌生与扩展规律。结果表明:在不同应变速率下均存在动态应变时效现象,且延伸率具有正的应变速率敏感性。拉伸变形后,奥氏体晶粒内产生了大量位错和层错,以及细小且相互平行的形变孪晶。应变硬化率随真应变的增加依次表现为"减小—增大—减小"三个演变阶段。其中,第二阶段的增大现象是形变孪晶的急剧增加而形成孪生硬化所致。垂直于拉伸变形方向分布的高密度滑移带是裂纹萌生的主要区域。裂纹扩展以沿垂直拉伸方向的穿晶形式为主,结合沿孪晶方向进行。高锰Hadfield钢的主要变形机制是滑移与孪生的相互竞争。