超低碳低活化铁素体/马氏体钢的组织与性能

设计了一种超低碳低活化铁素体/马氏体钢,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等方法观察和测定了实验钢调质处理后的显微组织和力学性能,研究了工艺、组织和性能之间的关系。结果表明:经980℃保温1 h完全奥氏体化淬火与750℃保温1 h空冷后,实验钢具有最佳的综合力学性能,室温屈服强度为541 MPa,抗拉强度为668 MPa,伸长率为25%;600℃高温屈服强度为294 MPa,抗拉强度为321 MPa,伸长率为29%。调质处理后实验钢的组织为铁素体与球状析出物组成回火索氏体,其中析出相粒子由纳米级的M23C6和TaC构成。     

超快冷+层流冷却工艺对Mn-Ti钢组织与性能影响

研究了超快冷+层流冷却工艺对一种Mn-Ti钢组织与性能的影响。结果表明:随入超快冷段温度的升高,实验钢的屈服强度和抗拉强度先升高后降低,随层流段出口温度的降低,其屈服强度和抗拉强度先降低后升高。当入超快冷段、出超快冷段及层流段出口的温度分别为830、699及620℃时,实验钢的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为675 MPa、737.5 MPa和20%,力学性能最佳,其组织以铁素体为主,在铁素体基体上存在大量的细小析出物,通过计算,其析出强化量为190 MPa,细晶强化及析出强化有效提高了实验钢的力学性能。     

超高强度复相钢CP800的相变行为及热轧工艺研究

试验研究了超高强度复相钢CP800的相变动力学、热轧工艺和析出行为。结果表明,CP800钢的贝氏体区与铁素体区分离,贝氏体和铁素体区宽广,珠光体区较窄;在400~600℃之间发生贝氏体转变,贝氏体相变的临界转变速率约25℃/s。在不同终轧温度和卷取温度下,CP800钢的屈服强度均高于680 MPa,抗拉强度均高于760 MPa。随着卷取温度的提高,屈服、抗拉强度上升,断后伸长率提高,扩孔率降低。终轧温度由920℃降低至880℃时,强度变化不显著,但断后伸长率显著上升,扩孔率显著下降。随着热处理温度的升高,Ti C的析出导致试验钢的屈服强度和抗拉强度逐步提高,而当热处理温度提高至两相区后,冷却过程中的铁素体相变导致强度急剧降低。     

Mo-Ti微合化热轧高强钢的组织与性能

对一种Mo-Ti微合金钢进行了热轧实验,研究了不同工艺条件下的组织特征、析出行为及低温冲击性能。结果表明,随着终轧温度及终冷温度的降低,实验钢的屈服强度和抗拉强度均有所升高;当终轧温度较高时,细小的析出物主要在冷却及模拟卷取过程中产生,当终轧温度较低时,细小的析出物主要由应变诱导析出及冷却、模拟卷取过程的析出物组成;实验钢的组织以铁素体为主,随着终轧温度及终冷温度的降低,晶粒尺寸明显细化,同时,组织中渗碳体及钛的碳化物等岛状物的尺寸也变小,大角度晶界比例增加,低温冲击裂纹由脆性断裂变为韧性断裂;当终轧温度为800~810℃,终冷温度分别为615℃和500℃时,实验钢的屈服强度分别为738 MPa及768 MPa,抗拉强度分别为857 MPa和872 MPa,伸长率为18%~19%,其韧脆转变温度低于-70℃,实验钢具有良好的强度及韧性指标。     

AlN析出行为对低碳钢深拉拔加工硬化的影响

采用热力学软件Thermo-Calc计算、热模拟及TEM观察的试验方法,分析了低碳钢AlN析出行为以及其对热轧材、拉拔材加工硬化的影响。实验结果表明,未进行工艺调整的试验钢其深拉拔过程中强度增量ΔRm与减面率γ的关系式为ΔRm=33.0+6.02γ,缓冷工艺时对应的关系式为ΔRm1=24.1+5.03γ,缓冷钢的加工硬化明显低于原工艺;低温铁素体区AlN的析出是热轧材屈服强度和深拉拔加工硬化率降低的原因。通过控制低温区固溶N的析出,屈服强度由原来的340 MPa降为300 MPa,屈强比由原来的0.655降为0.610。在此成分体系下,AlN在奥氏体区析出温度范围为900~1000℃,950℃为鼻子温度;在铁素体区主要析出温度范围为650~750℃,700℃析出最多,上述实验结果为现场斯太尔摩线冷却工艺控制提供技术依据。     

添加Al、Cu对40CrNi3MoV钢组织和力学性能的影响

利用OM、SEM、TEM以及力学性能测试等表征手段研究了添加Al、Cu的40CrNi3MoV钢在900 ℃油冷淬火及450~650 ℃回火后的显微组织和力学性能的变化规律。结果表明,试验钢经淬火+回火后的显微组织主要为回火索氏体,同时析出了纳米级NiAl-Cu析出相,最佳回火温度区间为500~550 ℃。由于基体中析出纳米尺度B2结构的NiAl析出相,对添加Al的试验钢中微裂纹的扩展有较强的阻碍作用, 500~550 ℃回火时抗拉强度最高增幅达200 MPa;进一步添加Cu后,富Cu相和位错的相互作用使得试验钢的屈服强度提高了150 MPa。500 ℃回火时抗拉强度为1706 MPa,屈服强度为1505 MPa,试验钢的拉伸和冲击断口呈现出典型的解理断裂特征,有明显的撕裂棱。     

热处理工艺对空气硬化钢S800AH组织及性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、室温拉伸检测等方法研究了热处理工艺对空气硬化钢S800AH显微组织和力学性能的影响。结果表明:空气硬化钢在空冷状态下即获得了大量的马氏体和粒状贝氏体;随热处理温度的升高,空气硬化钢的奥氏体化程度增加,强度先升高后略有下降,屈服强度、抗拉强度在900℃时达到最大,分别为781 MPa和1007 MPa。空气硬化钢具有较高的抗回火性能,当回火温度在500℃以下时,屈服强度和抗拉强度分别仍高于700 MPa和800 MPa。回火过程中细小弥散的析出物抑制了回复与再结晶,同时具有析出强化作用,使得钢具有优良的综合力学性。     

开冷温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却的方式,研究了开冷温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响。结果表明：开冷温度显著影响F/B双相钢的显微组织和性能。开冷温度由747 ℃降至700 ℃时,铁素体体积分数由17.3%增至85.7%,铁素体晶粒尺寸由3.3 μm粗化至3.6 μm,贝氏体中析出的碳化物含量增加。同时,F/B双相钢的屈服强度从594 MPa降至475 MPa,抗拉强度从648 MPa降至532 MPa,伸长率从17.7%升至34.3%,扩孔率从36.4%提高至82.8%。因此,为实现热轧F/B双相钢力学性能和扩孔性能的平衡,开冷温度应控制在730~700 ℃。     

一种800 MPa级高强建筑用钢的试验研究

针对当前我国高强建筑用钢的开发,采用Ti-Nb微合金化技术设计试验钢化学成分,通过热膨胀试验确定了试验钢的动态CCT曲线,基于此设计了实验室热轧试验方案,研究了工艺参数对试验钢组织、性能的影响。结果表明:当水冷终冷温度大于610 ℃时,试验钢的显微组织为铁素体+珠光体;当水冷终冷温度小于390 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体;当终轧温度为810 ℃、水冷终冷温度为350 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体,屈服强度为837 MPa,这是细晶强化、相变强化、析出强化共同作用的结果,为800 MPa高强钢筋的研究开发提供了数据支撑和理论指导。     

快速回火工艺条件下超高强低碳贝氏体钢的组织与性能

采用盐浴热处理试验,结合扫描电镜、透射电镜及室温拉伸试验,研究了快速加热+短时保温快速回火条件下超高强低碳贝氏体钢的组织和性能变化规律。结果表明,快速回火工艺下,超高强低碳贝氏体钢发生碳过饱和贝氏体和马氏体中的碳化物析出、铁素体和马氏体的重构以及微合金析出物的析出等现象,进而影响材料的强塑性;在700℃以下快速回火时,与以板条状贝氏体(LB)组织为主的复相贝氏体钢相比,以粒状贝氏体(GB)组织为主的钢具有更好的回火稳定性;在750～800℃两相区快速回火时,铁素体和马氏体相大量重构,最终形成粗大铁素体和马氏体,抗拉强度大幅提升,屈强强度大幅降低,且以LB组织为主的复相贝氏体钢中重构铁素体晶粒更为粗大,导致其屈服强度更低。     

X70管线钢高温回火工艺研究

通过金相组织观察和室温横向拉伸、-20℃横向冲击及-15℃落锤撕裂性能测试,研究了不同高温回火温度对X70管线钢组织性能的影响。结果表明,500~650℃回火时,X70管线钢的组织主要为针状铁素体,屈服强度在500 MPa以上,抗拉强度在600 MPa以上,完全能满足X70管线钢对强度的要求。而回火温度超过750℃时,X70管线钢含有大量的多边形铁素体,-20℃横向冲击功降到193J,-15℃落锤剪切面积百分数只有82%,850℃回火时,屈服强度只有340 MPa。综合比较,X70管线钢在500~650℃回火、保温25 min的条件下综合性能较好。     

退火工艺对980 MPa级热镀锌双相钢组织及性能的影响

利用奥钢联热模拟试验机模拟980 MPa级双相钢连续退火镀锌过程,利用拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜研究连续镀锌工艺中均热温度和快冷出口温度对双相钢组织及力学性能的影响。结果表明,经热镀锌退火后,980 MPa级双相钢的微观组织为铁素体+马氏体,组织中有Nb,Ti碳氮化物析出。随着均热温度的升高,马氏体体积分数呈逐渐增加的趋势,屈服强度和屈强比不断升高。快冷出口温度从340 ℃升高到430 ℃,马氏体发生回火分解,降低了试验钢的屈服强度,同时改善了伸长率。快冷出口温度为400 ℃时,强塑积达到最大值13.9 GPa·%。当均热温度为840 ℃,快冷出口温度为460~480 ℃时,可以获得抗拉强度在980 MPa级以上的双相钢。     

热处理温度对超高强海工钢组织性能的影响

针对超高强海工钢的研发，采用低碳和较高Ni含量设计了实验钢化学成分，通过力学性能分析及显微组织观察，对比研究了热轧钢板、以及不同热处理温度实验钢板的组织性能，明确了不同热处理温度对超高强海工钢板力学性能的影响规律。结果表明：热轧钢板组织基本为全马氏体组织，经热处理后开始析出碳化物，在热处理温度为650℃时界面处存在一定量的新鲜马氏体或残余奥氏体；经400、500、600℃热处理后，虽然可将实验钢板屈服强度提高至1 000 MPa以上，且断后伸长率大于14%,但由于存在时效脆性，使得钢板在-80℃时发生脆性断裂。经650℃热处理后，尽管实验钢板的屈服强度下降，但仍保持超高屈服强度，为786 MPa;另外，实验钢板的低温冲击韧性得到了显著改善，-80℃冲击吸收功大于125 J,具有最佳的综合力学性能。     

低屈强比590/780MPa建筑用钢DL-T工艺研究

采用Nb-V-Ti低成本成分设计及两相区直接淬火回火(DL-T)工艺,在实验室成功开发了低屈强比590/780MPa高强度建筑用钢。实验结果表明,直接淬火温度在750℃以下时可以得到一定量的铁素体,满足低屈强比双相组织的要求;在600～750℃直接淬火时,随着直接淬火温度的升高,钢板强度增加,伸长率降低;在600～700℃淬火时屈强比基本保持不变,当淬火温度升高到750℃时,组织中的铁素体和贝氏体共同对屈服强度产生影响,造成屈强比由0.76上升到0.82。     

钼对低碳钢高温力学性能的影响

以新一代高炉炉壳用钢的开发为背景,采用低Mo或无Mo的成分设计,研究了Mo对热轧态、回火态和正火态低碳钢组织和高温拉伸性能的影响.结果表明,试验钢热轧态组织均为铁素体+珠光体+M-A岛,其屈服强度可保持至400℃而不明显降低;回火后,岛状马氏体组织消失,试验钢屈服强度在室温～600 ℃范围内随拉伸温度升高而线性下降.Mo的添加提高了回火时第二相的析出温度,并使正火态组织中含有大量M-A岛.含Mo试验钢在回火后具有更高的室温和高温强度,经640℃回火后,其常温屈服和抗拉强度依次为540 MPa和625 MPa,屈强比为0.86,600℃屈服强度保持率为55%.     

回火工艺对低碳贝氏体高强钢组织与性能的影响

采用两阶段控轧控冷工艺轧制低碳贝氏体高强钢,在不同温度下进行一定时间的回火处理,检测回火处理前后钢板的力学性能,并对比分析了显微组织.结果表明,析出强化在回火处理前后起主导作用;随着回火温度的提高,组织从粒状贝氏体向准多边形铁素体过渡;在600 ～750℃进行回火处理,试验钢中的析出相粒子均匀弥散析出,屈服强度上升了90～135 MPa,抗拉强度上升了15 ～ 55 MPa;准多边形铁素体组织在-20℃的冲击功不低于30 J.     

热处理温度对Cr-Ni-Mo-V钢组织和力学性能的影响

利用OM、SEM和TEM等研究了热处理温度(正火温度、淬火温度和回火温度)对Cr-Ni-Mo-V钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:在840~920℃的正火温度和淬火温度范围内,合金钢的原奥晶粒尺寸变化不大(8~17μm),对最终回火态合金钢的力学性能影响较小。随着回火温度(460~660℃)的升高,基体α-Fe的板条宽度从460℃的50 nm逐渐增加到610℃的500 nm,直至660℃板条特征不明显;与此同时,基体α-Fe逐渐分解析出较粗大(500~1000 nm)的条状碳化物,使得Cr-Ni-Mo-V钢的强度逐渐降低,而在510~560℃析出了细小弥散的针状碳化物(50~500 nm)和球状碳化物(50 nm),引起了二次硬化,使得合金钢的强度反而略有增加。此外,合金钢的伸长率逐渐升高,-50℃冲击吸收能量从560℃开始明显提高。采用840~920℃正火+840~920℃淬火+510~610℃回火处理工艺可使Cr-Ni-Mo-V钢获得较好的综合力学性能。     

回火温度与钛含量对低合金耐磨钢组织及性能的影响

对两种不同Ti含量的低合金耐磨钢进行淬火后在160~540℃温度区间回火处理。结合冲击性能、力学性能及磨损实验的测试结果,利用SEM,TEM等对不同热处理状态实验钢的微观组织及析出相的分析,研究了回火工艺及组织演变对性能影响。结果表明,两组实验钢在190℃回火,均得到回火马氏体,回火马氏体形态仍然为板条状,板条间有(Nb,Ti,V)碳化物析出;而500℃回火时,马氏体板条消失,得到回火索氏体组织。两组实验钢淬火后在190℃与500℃回火时-20℃冲击功出现峰值,分别为40 J与60 J,其中Ti含量为0.09%的2号实验钢淬火及在190℃回火后,综合力学性能最佳,其屈服强度为1218 MPa,抗拉强度1507 MPa、硬度429.5 HV,伸长率17.5%,抗磨损性能也优于Ti含量较高(0.18%)的1号实验钢。     

轧后中冷温度对780 MPa级高扩孔钢组织与性能的影响

对轧制后分阶段冷却中冷温度对780 MPa级高扩孔钢组织及其对性能的影响进行了研究。结果表明:中冷温度为560℃时,试验钢组织为单一粒状贝氏体;中冷温度为660℃时,试验钢组织为多边形铁素体和粒状贝氏体,有利于改善钢的韧性,可获得优异的综合力学性能:屈服强度705 MPa,抗拉强度808 MPa,伸长率为16.8%,扩孔率为93.3%。     

回火温度对N80级ERW石油套管钢的组织与性能的影响

研究了N80级电阻焊石油套管钢经不同温度回火的组织和性能的关系。结果表明,在500～650℃范围,随回火温度上升,强度逐渐下降;塑性和韧性在500～560℃变化不大,560～650℃明显上升。回火温度的升高,显微组织由板条状铁素体向多边形铁素体转变,析出的碳化物长大,球化。500～560℃回火得到的组织和性能较佳,屈服强度达到590～705 MPa,抗拉强度达到710～770 MPa。