热轧不锈钢复合板界面剪切强度测定

 为了相对精确测定复合板结合界面的剪切强度,对热轧不锈钢复合板进行了系列剪切试验。利用扫描电镜和EDS能谱仪对热轧不锈钢复合板剪切后的界面微观特征进行了研究,发现剪切断裂一般发生在界面区域中强度较低的部位,温轧及冷轧复合板的经验公式并不适合预测热轧不锈钢复合板的剪切强度。根据台阶根部加工在不同位置的系列剪切试验可相对准确确定热轧不锈钢复合板的剪切强度。     

层间残余应力对带夹层复合板组织性能影响

利用层间真空涂覆技术在不锈钢复合板间添加充型夹层会产生层间残余应力,在后续热轧成形过程中可能受层间残余应力影响导致复合板组织与力学性能发生变化。不锈钢复合板层间残余应力由充型夹层凝固过程中层间热应力与相变应力共同作用产生,拟通过轧前热处理对层间残余应力进行消除,采用数值模拟与试验验证相结合的方法制定轧前热处理工艺,通过层间真空压差涂覆、轧前热处理及热轧试验制备消除与未消除层间残余应力的2种不锈钢复合板,利用金相观测、硬度测试、界面能谱扫描及拉伸、剪切等表征及性能测试试验分析层间残余应力对复合板组织性能的影响。研究结果表明,在保证基层、夹层、复层组织不变的情况下,消除层间残余应力的轧前处理工艺为加热至400℃,保温3.5 h,缓慢冷却;经过轧前处理,层间残余应力消减了96.3%;相较于未消除层间残余应力的复合板,消除层间残余应力复合板轧后夹层应力显著增强,晶粒细化81.7%,同时,消除层间残余应力能够提升复合板剪切强度13.3%、拉伸强度3.9%、断后伸长率4%及夹层界面显微硬度3.5%。研究内容通过消除层间残余应力提升了带充型夹层复合板的整体性能,可为相关铸造成型构件性能的提升提供理论...     

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。     

真空热轧不锈钢复合板界面结合行为的研究

为了研究真空热轧不锈钢复合板的结合行为,本文以热轧304不锈钢/Q345低碳钢复合板为研究对象,通过剪切试验及组织分析等手段研究了变形量及真空度对不锈钢复合板结合性能的影响规律.结果表明,轧制总变形量从35%增加到75%之后复合板的剪切强度大约可增加100 MPa.真空度降低会导致结合界面氧化程度增加,进而降低复合板的结合性能,当真空由0.1 Pa变为20 Pa时,界面氧化物的比例由约10%提高到约50%,剪切强度由440 MPa降低到了350 MPa左右.最后根据试验结果提出了热轧不锈钢复合板的结合行为.     

热处理对钢复合板材微观组织与力学行为的影响研究

根据不锈钢复合板的双层金属特征,确定了采用高温快冷+低温慢冷的真空热轧成型316L/Q345R复合板的热处理工艺。利用电镜和能谱技术,对热处理前后的复合板样品进行微观组织特性的观测和组分的测量,并对复合界面的微观组织、物相结构和组分的变化进行研究。通过剪切、拉伸和冲击功等实验手段,对两种状态下的样品进行了机械性能的测定,并探讨了微观结构对其机械性能的影响。研究发现,经真空热轧可以获得良好的复合效果,而在热轧样品中,低合金钢的侧面主要是由铁素体、珠光体组成,其机械性能相对较差,而在不锈钢侧面则有更多的铬沉淀。热处理后,样品的微观结构中出现了贝氏体,并使不锈钢一侧的铬再一次发生了固溶。通过热处理,实现多相组织与合金元素界面扩散的协同效应,显著提高板材的强度与抗腐蚀性。     

316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测,通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律,并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明,结合界面碳钢一侧存在约50μm的铁素体带,而不锈钢侧存在约100μm的元素扩散影响区;不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散,碳钢中碳元素向不锈钢中扩散;复合板界面剪切强度为373 MPa,明显高于标准规定的210 MPa,略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2(379 MPa)。     

热轧工艺对不锈钢包覆铁屑复合板性能的影响

 为了研究不锈钢与铁屑的复合性能,采用热轧方式,利用金属固态回收理念制备不锈钢包覆铁屑复合板。通过金相显微镜对不锈钢与铁屑的接触界面进行分析,采用剪切试验及拉伸试验对复合板进行性能测试,研究了热轧工艺条件对不锈钢和铁屑复合性能的影响。研究结果显示,较大单道次压下量仍未使两金属复合的原因是大压下量并不能使铁屑间孔洞完全消失,铁屑在宽展方向仍有流动空间。但当单道次压下量较小而累积压下量达到17 mm时,试件剪切强度为225 MPa,已达到国家规定。因此,一定的累积压下量是影响不锈钢与铁屑复合的关键因素之一。在铁屑中添加石墨粉可以改善材料的力学性能,提高轧后试件的抗拉强度和剪切强度,但会降低其伸长率。     

热轧钛/钢复合板显微组织和性能

为了研究轧制温度和压下率对钛/钢复合板复合强度的影响,采用真空热轧法制备了TA2/Q235B复合板,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪对复合板界面组织特征进行了观察。结果表明,在轧制温度为850~1 050℃时,随着温度的升高,靠近复合界面碳钢侧的铁素体区厚度增加,同时,复合界面上生成的化合物增多,使复合面的剪切强度降低。大压下率更有利于提高复合强度,在轧制温度为850和950℃、压下率为58%和轧制温度为1 050℃、压下率为70%时,复合面剪切强度均达到了国家标准中0类钛/钢复合板标准。     

纯铁做中间材制备不锈钢/碳钢热轧复合板

 针对真空热轧制备不锈钢/碳钢复合板过程中碳钢中的碳元素和不锈钢中的铬元素易形成碳化物影响复合强度的问题,进行了在碳钢和不锈钢之间加入纯铁层的不锈钢/碳钢真空热轧试验研究。测量了不同压下量下复合板的结合强度,并对轧后的复合板进行了金相组织观察和扫描电镜元素分布的分析。试验结果表明,加入纯铁中间层时,纯铁和碳钢容易达到良好的冶金结合,同时纯铁中间层的加入可以阻碍碳钢中的碳元素向复合界面处扩散,减少了碳铬化合物形成,有利于界面结合强度的提高。     

回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响

研究了500~670 ℃回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响,以期为复合板热加工的工艺参数制定提供指导。对轧态和回火态的钛/钢复合板进行了拉伸、冲击和剪切试验测试,并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等研究手段表征了复合板的界面组织、剪切断口形貌及断口反应相。结果表明,回火热处理后,钛/钢复合板的剪切性能降低,随着回火温度的升高,剪切强度呈现下降趋势。轧态和回火态复合板界面反应相均为β Ti和TiC,其中TiC反应相的厚度随着回火温度的升高呈现增厚趋势。TiC脆性相厚度的增加导致了复合板剪切强度的下降,且使得剪切断口呈现脆性断裂倾向增大,撕裂特征减弱,呈现出明显的平滑断裂特征。     

纯铁中间层对热轧不锈钢复合板性能的影响

 为了减少不锈钢和碳钢热轧复合时结合界面形成脆性化合物,提高复合板的力学性能,在轧制温度为1 000、1 100及1 200 ℃,压下量约为70%的条件下,进行了添加不同厚度纯铁中间层的真空热轧复合试验。通过光学显微镜、SEM观察以及拉伸试验等,研究了纯铁中间层对复合板界面微观组织和拉伸性能的影响。结果表明,当加入不同厚度纯铁中间层时,同温度下不锈钢/碳钢复合板拉伸性能都有不同程度的提高。并且在小于70%压下量下,2 mm厚度的纯铁中间层可以完全阻止碳钢中的碳元素向不锈钢侧扩散,避免了碳铬化合物的形成,使结合界面的组织得到改善,力学性能得到提高。     

Influence of Heat Treatment Temperature on Micro-structure and Property of 00Cr13Ni5Mo2 Su-permartensitic Stainless Steel

The microstructural evolution and mechanical property of 00Cr13Ni5Mo2supermartensitic stainless steel(SMSS)subjected to different heat treatments were investigated.Room tensile tests,hardness tests,scanning electron microscopy,transmission electron microscopy and X-ray diffraction were conducted on the heat-treated steels.It is found that the microstructure of the heat-treated steel is composed of tempered lath martensite,retained austenite andδ-ferrite.The austenitizing temperature and tempering temperature have a significant effect on the microstructural changes,which leads to the complex variations of mechanical properties.The fine tempered lath martensite and more dispersed reversed austenite in the microstructure facilitate improving the comprehensive mechanical properties of the studied steel.The optimal heat treatment process of 00Cr13Ni5Mo2SMSS is obtained by austenitizing at 1 000℃for 0.5h+air cooling followed by tempering at 630℃for 2h+air cooling,where the excellent combination of tensile strength,elongation and hardness can be achieved.     

热处理工艺对2%硼304B7不锈钢组织性能的影响

为改善2%硼304B7不锈钢的力学性能,研究分析了含硼304B7不锈钢经不同热处理工艺固溶处理后硼化物的组成、形态、分布及304B7不锈钢力学性能的变化规律。试验结果表明:硼化物由Cr2B和（FeCr）2B两相组成;铸态时硼化物呈网状分布,轧态时硼化物呈块状沿轧制方向带状分布;硼化物的热稳定性较好,经高温固溶处理后硼化物的量变化不大,其中1 150℃保温1 h水冷为304B7不锈钢较合适的热处理制度,处理后析出的硼化物尺寸较小,分布弥散,其整体力学性能相对较好,冲击功达到了 10.4 J,屈服强度达到348 MPa,抗拉强度到达659 MPa。     

Influence of Rotational Speed on Microstructure and Mechanical Properties of Dissimilar Metal AISI 304-AISI 4140 Continuous Drive Friction Welds

 Fundamental investigation of continuous drive friction welding of austenitic stainless steel (AISI 304) and low alloy steel (AISI 4140) is described. The emphasis is made on the influence of rotational speed on the microstructure and mechanical properties such as hardness, tensile strength, notch tensile strength and impact toughness of the dissimilar joints. Hardness profiles across the weld show the interface is harder than the respective parent metals. In general, maximum peak hardness is observed on the stainless steel side, while other peak hardness is on the low alloy steel side. A trough in hardness distribution in between the peaks is located on the low alloy steel side. Peak hardness on the stainless steel and low alloy steel side close to the interface increases with a decrease in rotational speed. All transverse tensile joints fractured on stainless steel side near the interface. Notch tensile strength and impact toughness increase with increase in rotational speed up to 1500 r/min and decrease thereafter. The mechanism of influence of rotational speed for the observed trends is discussed in the torque, displacement characteristics, heat generation, microstructure, fractography and mechanical properties.     

Effect of Thermomechanical Controlled Processing on Mechanical Properties of 490 MPa Grade Low Carbon Cold Heading Steel

Thermomechanical controlled processing (TMCP) of low carbon cold heading steel in different austenite conditions were conducted by a laboratory hot rolling mill.Effect of various processing parameters on the mechanical properties of the steel was investigated.The results showed that the mechanical properties of the low carbon cold heading steel could be significantly improved by TMCP without heat treatment.The improvement of mechanical properties can be attributed mainly to the ferrite grain refinement due to low temperature rolling.In the experiments the better ultimate tensile strength and ductility are obtained by lowering finishing cooling temperature within the temperature range from 650 ℃ to 550 ℃ since the interlamellar space in pearlite colonies become smaller.Good mechanical properties can be obtained in a proper austenite condition and thermomechanical processing parameter.The ferrite morphology has a more pronounced effect on the mechanical behavior than refinement of the microstructure.It is possible to realize the replacement of medium-carbon by low-carbon for 490 Mpa grade cold heading steel with TMCP.     

TMCP工艺对Si—Mn系贝氏体钢组织与性能的影响

研究了轧后中温缓慢冷却与中温等温两种不同的热机械控制工艺(thermomechanical control process,TMCP)对硅锰系贝氏体钢的组织与性能的影响.通过拉伸试验机测试试验钢的力学性能,利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射等分析手段对试验钢进行显微组织结构分析,并利用X射线衍射测定残余奥氏体含量.结果表明:随着轧后连续缓慢冷却开始温度的升高,贝氏体钢的抗拉强度、硬度及拉伸应变硬化指数n值有所提高,伸长率和冲击韧性降低,屈强比先降低后升高.随着轧后等温时间的延长,贝氏体钢的抗拉强度与屈强比先降低后升高,伸长率及冲击韧性先升高后降低.相对于等温制度,连续缓慢冷却可得到更好的综合力学性能,强塑积明显高于前者,伸长率比前者高20%以上.     

高硼不锈钢板的组织演化及制备工艺研究

采用常规“模铸”工艺制备的高硼不锈钢热加工性能差，而且成品板的强度较高但塑性差，难以进行再加工。针对这些难点，分别基于“模铸+复合轧制”以及“薄带连铸+热轧”工艺，成功制备出2. 1%（质量分数）B不锈钢板，研究了不同制备工艺对组织演化和力学性能的影响规律，并对热加工性能和塑性改善的机理进行了探讨。结果表明：与常规热轧相比，“复合轧制”能有效改善高硼不锈钢板的边裂，而且由于复合板包覆层对高硼不锈钢层具有几何约束的作用，成品板塑性显著改善，伸长率为15. 5%，是常规工艺所制备不锈钢板的2. 4倍；在（亚）快速凝固条件下，2. 1%B不锈钢铸带中硼化物的细微化和弥散化效果较为明显。热轧变形后，边部区域的硼化物的平均粒径小于3. 0μm，固溶处理后，薄板的室温伸长率为14. 1%。上述研究结果为难加工、塑性差的金属材料的制备工艺的开发提供了新的思路。     

双相区热处理对430铁素体不锈钢热轧板组织和性能的影响

研究了α+γ双相区热处理对430铁素体不锈钢热轧板显微组织和力学性能的影响,并与工业罩式炉退火后的热轧板显微组织和力学性能进行了对比分析。结果表明:在双相温度区间对430不锈钢热轧板进行热处理,分割了热轧板轧向的条带状组织,抑制了聚集组织的形成。与常规罩式炉退火工艺相比,双相区热处理显著提高了430不锈钢热轧板的伸长率,降低了屈服强度和硬度,有利于改善最终冷轧产品的冲压性能和抗起皱性。     

Nb-V微合金化低钼型Q345耐火钢的开发

 为了推动耐火钢的市场应用,采用低碳、低钼(约0.2%)及铌、钒、钛的复合微合金化成分设计,成功开发出低成本Q345耐火钢。采用Formastor-Digital全自动相变测试仪测定了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了变形后不同冷却工艺对试验钢组织及硬度的影响,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等手段对热轧及600 ℃高温拉伸试样基体组织及纳米第二相进行了详细表征,定量分析了试验钢室温及高温下的强度机制。结果表明,轧后760~780 ℃开始层流冷却、终冷温度为400~600 ℃,试验钢获得铁素体+贝氏体组织。经600 ℃高温拉伸后,试验钢中MC相的质量分数及处于18 nm以下的粒子质量百分比相对于热轧态试样分别提高了16.4%、9.8%,这些新析出的纳米级粒子在高温下起到了良好的沉淀强化作用,一定程度弥补了高温下因剪切模量下降和细晶强化失效导致的高温屈服强度的损失;固溶、沉淀强化为Q345耐火钢主要的高温强化方式。