固态脱碳法制备高强塑性成分梯度中锰钢

如何打破金属材料强度与塑性的权衡关系一直是材料科学中长期存在的难题。大自然中许多生物体内部都形成了从表面到内部逐渐变化的梯度结构,这使它们更加的坚韧。据此提出了一种利用固态脱碳制备成分梯度钢铁材料的工艺策略,为了证实这一工艺构想的可行性,以厚度为1 mm、成分为2.7%C-12%Mn-Fe(质量分数)合金为研究对象开展固态脱碳研究,试验所制备成分梯度中锰钢获得了良好的强度和延展性。试验结果表明,在H₂O-H₂气氛下50 min可将中锰钢碳质量分数由2.7%脱至0.23%;利用辉光放电光谱仪和光学显微镜检测,脱碳和热轧后的中锰钢板在厚度方向上均形成了明显的成分梯度,并在中锰钢板截面上获得了一种整体性的梯度结构;利用维氏显微硬度仪检测得到中锰钢板厚度方向上呈现了硬度的梯度分布,在固态脱碳作用下中锰钢表面和中心形成了成分和组织的过渡层,使表面到中心硬度由668HV逐渐过渡至747HV,这种中心与表面的硬度梯度也为产生连续的应变硬化奠定了基础;均质钢提高强度而进行变形时,其延展性通常会急剧下降,制备的成分梯度中锰钢板抗拉强度分别达到了1 513.5 ...     

中碳硅锰钢氧化脱碳特性的研究

介绍了不同温度条件下中碳硅锰钢的氧化脱碳性能,研究了裂纹尺寸大小对氧化脱碳性能的影响.     

基于退火路径的中锰钢组织转变与力学性能

为了更好地指导中锰钢工业试制,利用扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜和拉伸试验机等研究了不同退火路径下低碳中锰钢的组织转变及合金元素配分行为,并评价了其对力学性能的影响.结果表明,热轧中锰钢的显微组织主要由铁素体、板条马氏体、粒状贝氏体和残余奥氏体构成.经冷轧变形后,原组织中的铁素体和马氏体晶粒破碎,残余奥氏体和M/A...     

不同热处理工艺对Nb-Mo中锰钢组织和力学性能的影响

摘要：探讨了不同热处理工艺对Fe-0.25C-3.98Mn-1.22Al-0.20Si-0.19Mo-0.03Nb中锰钢组织演变与力学性能的影响。研究发现,与临界退火和淬火配分（IA & QP）工艺相比,奥氏体逆转变（ART）工艺处理后的实验钢获得了更为优异的力学性能;采用ART工艺经过680℃临界退火5h后的实验钢展现出了最佳的力学性能,即抗拉强度为830MPa,伸长率为48.9%,强度与塑性的乘积达到40.6GPa·%;ART工艺实验钢因长时间退火而促进了Mn向奥氏体中富集,有利于奥氏体含量及稳定性增加,在应变中后期可展现更为广泛的TRIP效应,更有利于获得优异的力学性能。另外,微合金元素Nb和Mo在中锰钢主要起析出强化和细晶强化的作用。     

Fe-C-Si合金固态脱碳过程氧化层演变规律

结合钢铁行业综合低碳减排研究现状,提出了电炉+固态脱碳制备硅钢的工艺构想。由于在固态脱碳过程中钢表面会形成氧化层,试验以1 mm Fe-Si-C(Si 1.5%～3.5%;C 0.18%～0.48%(质量分数))合金为研究对象,在H₂O-H₂气氛下开展固态脱碳研究,以此来揭示脱碳过程中表面氧化的规律。利用FactSage热力学软件绘制H₂O-H₂气氛下Fe-C-Si氧化热力学平衡相图,明确了各温度、气氛条件下Fe、Si选择性氧化的热力学规律。在1 423 K温度下开展固态脱碳试验,结果表明,脱碳效果良好,脱碳后碳质量分数可达到0.02%以下;气氛p_H2O/p_H2小于0.31时(p_H2O、p_H2分别为水蒸气和氢气的分压),固态脱碳后Fe-C-Si合金表面氧化物主要为SiO₂,气氛p_H2<...     

奥氏体中锰钢加工硬化的微观机制

应用固体与分子经验电子理论对中锰钢奥氏体的价电子结构进行的计算表明，有Ｃ－Ｍｎ原子的偏聚；用ＴＥＭ组织观察和能谱分析发现奥氏体中有锰元素的偏聚；在ＴＥＭ薄膜原位动态拉伸变形试验中观察到应变诱发马氏体中有锰元素的偏聚；在ＴＥＭ薄膜原位动态拉伸变形试验中观察到应变诱发马氏体的形核与长大及高密度位错产生的过程；能谱分析发现马氏体相变区锰含量较低，从而提出应变诱发马氏体相变强化与高位错强化的双重作用是中锰     

含钛中锰钢淬火-配分组织及力学性能

为了研究淬火配分含钛中锰钢的组织与力学性能,借助扫描电子显微镜,透射电子显微镜、电子背散射衍射技术与万能拉伸试验机、磨粒磨损试验机等,分析与测试了含钛中锰钢在165～240℃淬火380℃配分处理后组织、强度、塑性与磨粒磨损性能.结果 表明,试验钢淬火-配分组织主要为板条状一次马氏体、块状二次马氏体及残余奥氏体,同时含有...     

退火后冷却方式对冷轧中锰钢微观组织和力学性能的影响

采用拉伸试验、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等手段,研究了冷轧中锰钢(0.2C-5Mn)退火后不同冷却方式下的微观组织特点和拉伸性能.实验钢冷轧退火后为铁素体加逆转变奥氏体的双相组织.退火后空冷可以获得稳定性较高的逆转变奥氏体,且其体积分数也明显高于退火后炉冷.退火后空冷实验钢中的逆转变奥氏体在变形过程中产生持续的TRIP效应,提高强度的同时获得了较高的塑性,强塑积可达到26.5 GPa·%。     

Fe-C-Si合金固态脱碳实验

以1 mm厚的Fe-3.0%C-0.84%Si(质量分数,下同)合金薄带和Fe-4.0%C-xSi(x=0,0.84%,1.24%)合金薄带作为研究对象,分析了在H₂O-H₂气氛下Fe-C-Si合金薄带的脱碳行为,重点探究了脱碳过程中的脱碳速率、元素竞争氧化及相关反应动力学.结果表明：在脱碳过程中,试样表面主要为Fe, Si的选择性氧化,且Si优先氧化生成SiO₂;随着φ(H₂O)/φ(H₂)(即炉内水蒸气体积分数与H₂体积分数的比值)的升高,氧化物转变为Fe₂SiO₄,当φ(H₂O)/φ(H₂)=0.42时,脱碳效果最好;随着硅含量的增大,脱碳效果越好,说明硅可促进固态脱碳.通过对动力学的研究及计算可得,当φ(H₂O)/φ(H₂)=0.42时,脱碳的宏观活化能为111.475 kJ/mol,低于碳在奥氏体中的扩散活化能,界面...     

回火温度对中锰钎杆钢微观组织和力学性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜等方法研究了不同回火温度对中锰钎杆钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当回火温度由610升至690 ℃时,试验钢的抗拉强度逐渐升高,屈服强度逐渐降低,断后伸长率呈先升高后降低趋势,强塑积在670 ℃时达到28 GPa·%。经短时回火处理后,试验钢获得的微观组织为板条状马氏体,具有良好的塑性,可以满足钎杆钢对强塑积的要求,但是在耐磨性方面还需要进一步提高。     

两相区退火处理含铝中锰钢的组织和力学性能

 为了研究两相区退火处理对冷轧含铝中锰钢(0.2C-0.6Si-5Mn-1.2Al)(质量分数,%)微观组织和力学性能的影响规律,利用SEM、XRD及单轴拉伸等试验方法表征了不同工艺状态后的微观组织及测试了拉伸性能。结果表明,冷轧试验钢在退火过程中组织发生奥氏体逆转变,在退火温度为670 ℃、退火时间为10 min时可获得较佳的力学性能,即抗拉强度达到1 276 MPa,总伸长率达到51.8%,强塑积高达66.1 GPa·%。随着退火温度升高,残余奥氏体组织逐渐粗化且向马氏体组织转变,机械稳定性逐渐降低。残余奥氏体机械稳定性主要受残余奥氏体中碳质量分数及其晶粒尺寸的影响,而残余奥氏体中锰质量分数对其影响较小。     

中锰钢在球磨机衬板上的应用

通过降低高锰钢中的锰碳含量,获得了中锰钢.研究表明：中锰钢经1050～1070℃水淬后的基体组织为奥氏体＋0～W2级碳化物,在非强烈冲击工况条件下,满足强韧性要求,而耐磨性能优于高锰钢.应用于制造球磨机衬板,每吨铸件成本可比高锰钢降低约420元,而使用寿命提高16%.     

Al对锻态中锰钢组织与性能的影响

摘要：对比研究了锻态0.15C5Mn钢和0.15C5Mn2Al钢在室温下和750℃准静态拉伸条件下的力学性能,并对微观组织利用SEM和EBSD进行表征。研究结果表明,Al的加入引起了室温下的微观组织结构的不同,含铝钢在室温下的组织中存在很少量铁素体,导致含铝钢强度低;锻态0.15C5Mn钢和0.15C5Mn2Al钢在750℃下分别获得了90.5%和101%的伸长率;经750℃拉伸变形后0.15C5Mn钢获得马氏体组织,Al元素的添加扩大了双相区,使0.15C5Mn2Al钢在双相区拉伸变形,最终得到铁素体+马氏体双相组织,双相区变形使0.15C5Mn2Al钢具有较高的伸长率,降低了抗拉强度。     

冷轧中锰钢退火过程中硬度及组织的演化

 利用EBSD技术研究了冷轧中锰钢在退火过程中的组织演化规律,从而揭示了其硬度变化的原因。研究结果表明:冷轧中锰钢在650℃退火,获得了0.3~0.6μm等轴状奥氏体和铁素体的超细晶组织,且随着退火时间的延长组织结构没有发生明显粗化;在550~650℃退火,随着温度的升高,奥氏体含量不断增加;在700℃退火时,奥氏体稳定性降低,出炉空冷过程中发生了马氏体转变,硬度升高;逆转变奥氏体相的稳定性主要受其碳含量控制,碳含量越高越容易获得大量稳定的逆转变奥氏体。     

真空下高碳锰铁固态脱碳规律的研究

通过热力学计算表明,在常压下难以进行的高碳锰铁固态脱碳,真空下可以实现。将高碳氧化锰与高碳锰铁混合,置于管式炉内高温处理,并抽真空,通过温度调节,一定时间后取出产物测定碳含量,并分析影响脱碳反应的因素。试验结果表明:延长反应时间及提高团块紧实度能够显著促进反应的进行,反应物中高碳氧化锰的比例及其反应温度与脱碳反应有一定关系。     

温成形中锰钢的组织性能评价

 热成形零件已在汽车安全件上广泛应用,为了进一步提升零件碰撞安全性、提高表面质量、降低成本,基于中锰钢提出了一种降低加热温度的热成形技术,通过将完全奥氏体化的中锰钢在模具中淬火成马氏体组织获得超高强度力学性能,与22MnB5钢热成形相比,在获得1 500 MPa抗拉强度时,中锰钢温成形的加热温度可降低150 ℃以上,断后伸长率提高30%以上,同时提高零件的表面质量。综述并评价了中锰钢经温成形后的微观组织与力学性能以及冷弯性能、成形性能、电阻点焊等工艺性能,并与22MnB5钢热成形进行了系统地比较,体现出温成形中锰钢节能环保、提高碰撞安全性的技术优势。     

冷轧中锰钢的成形性能

 研究了两相区退火时间对中锰钢(0.1C-5Mn)的微观组织结构、力学性能及扩孔性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和背散射电子成像技术(EBSD)对退火过程中微观组织结构的演化进行了表征;通过拉伸和扩孔试验测定了不同退火状态下中锰钢的强度、塑性和扩孔率。研究表明,中锰钢在650℃下逆转变退火获得了含有大量奥氏体相的基体为超细晶组织的奥氏体、铁素体双相钢组织,强塑积（Rm·A）达到30GPa·%以上;奥氏体体积分数随退火时间的延长而逐步增加,但过多亚稳奥氏体对钢的综合成形性能不利。     

逆相变退火处理Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能

 为了研究奥氏体逆相变(austenite reverse transformation,ART)退火处理对Fe-Mn-C中锰钢的组织与性能的影响,以ART退火处理1、10和360 min后Fe-5Mn-0.2C中锰钢为基础,利用XRD、SEM等手段对其显微组织进行表征,通过WE-300型拉伸试验机和ML-10型销盘式磨料磨损试验机对其拉伸性能和耐磨性进行测试。结果表明,ART退火过程中,残余奥氏体在原奥氏体板条之间形核并长大,原始马氏体组织逐渐转变为铁素体-奥氏体板条交替分布的复合组织。随着ART退火时间的延长,残余奥氏体体积分数增加(由18.4%提高到 33.6%),Fe-5Mn-0.2C钢的综合力学性能和耐磨性随着残余奥氏体体积分数的增加而显著提高,强塑积由25 613提高到44 496 MPa·%,其耐磨性与目前广泛应用的ZGMn13耐磨钢、Hardox450耐磨钢和中碳马氏体耐磨钢相当。     

生铁固态脱碳法制备工业纯铁

本文提出一种铁水粒化-固态脱碳-电炉重熔制备工业纯铁的新工艺。研究了时间,温度,氧化气体成分和粒铁粒度对脱碳的影响,并找出了最佳脱碳条件。在实验室中制备出含碳量低于0.025%合格的工业纯铁。这项新技术有显著的经济效益,它为中小钢铁厂开发新产品找到了出路。     

奥氏体量及预应变量对0.1C-4.98Mn中锰钢力学性能的影响

采用610℃5 h炉冷和800℃20 min水淬+625℃12 h空冷两种热处理工艺和0～20％拉伸预应变等试验方法,分析了 6.9％和13.6％两种奥氏体量及0～20％预应变量对中锰钢5 mm板力学性能变化的影响.利用XRD试验法测量奥氏体的体积分数,拉伸试验法测量力学性能.研究结果表明:在同一预应变量下,奥氏体体积...