不同轧制及退火处理0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性

 尽管中锰钢的强塑性等力学性能得到了较大幅度提升,但要大规模地应用于汽车部件制造,仍需解决材料在制造和服役过程中面临的氢脆等系列难题,在此背景下,利用电化学充氢、氢热分析仪、慢应变速率拉伸试验机及扫描电镜等研究了两种不同状态(热轧和温轧)0.1C 5Mn中锰钢在650 ℃保温30 min(两相区退火处理)后的氢脆敏感性。结果表明,热轧和温轧退火样的微观组织分别为板条状及等轴+板条状的铁素体与奥氏体的复相组织。尽管温轧退火样的强度比热轧退火样提高了约150 MPa,伸长率降低了约5%,但两者的强塑积均可达到约33 GPa·%。两种试验材料充氢时吸附的氢绝大部分为对应低温逸出峰的可扩散性氢,温轧退火试验材料的氢脆敏感性低于热轧退火钢。充氢热轧退火样断口起裂处的断裂机制为穿晶断裂+沿原奥氏体晶界的脆性沿晶断裂;温轧退火样的起裂处则为空心韧窝+包括奥氏体(变形后转变为马氏体)晶粒的实心韧窝,后者实际上为沿着奥氏体和铁素体界面起裂的一种脆性沿晶断裂。造成两种试验材料氢脆敏感性不同的原因主要是其微观组织及其所引起的氢致断裂方式的差异。     

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。     

不同处理状态下0.1C-5Mn中锰钢的氢脆敏感性

摘要：对热轧0.1C-5Mn中锰钢进行了3种不同的处理制度：在两相区分别进行5min(TG7样)和30min退火(TG8样),随后将一部分TG8样再500℃回火60min(TG8-500样),其余TG8样则拉伸预变形5%(TG8-5%样),然后利用电化学充氢和慢应变速率拉伸实验研究了3种试样的氢脆敏感性。结果表明,3种试样的奥氏体体积分数均约为12%,然而其氢含量和氢脆敏感性却不同,其中TG8-500样几乎不呈现氢脆敏感性,而TG7和TG8-5%样的氢脆敏感性指数分别为56%和67%。扫描电镜断口分析表明,充氢的TG7和TG8-5%样的拉伸断口呈现穿晶+沿晶的混合断裂机制,而充氢的TG8-500样则呈现韧窝韧性断裂,且存在较多的二次裂纹。3种实验钢氢脆敏感性的这种差异主要与其微观组织特征特别是原奥氏体晶界的逆转变奥氏体有关。     

氮碳锰对介稳奥氏体锰钢加工硬化性能的影响

研究了氮，碳，锰对介稳奥氏体锰钢在冲击磨损条件下加工硬化性能的影响。结果得出。根据位错，层错和晶内孪晶，马氏体，析出物量对该钢加工硬化性的影响。降低1.5C-12.7Mn钢中碳，锰含量和加氮有利于提高介稳奥氏体锰钢的加工硬化性能。     

退火温度对热轧0.14C-5Mn钢组织和力学性能的影响

0.14C-5Mn钢(/%:0.14C、5.0Mn、0.008P、0.002S、0.0030N)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成4 mm板材(终轧温度1000℃,空冷)用扫描电子显微镜,X射线衍射法和单轴拉伸试验研究了0.14C-5Mn钢热轧4 mm板550～650℃6 h退火后的组织和力学性能。结果表明,热轧0.14C-5Mn钢退火过程中产生了奥氏体(发生相变诱发塑性-TRIP效应),随退火温度的升高,奥氏体体积分数逐渐增加,钢的伸长率和强塑积(抗拉强度与断后伸长率的乘积)明显增加,650℃6 h退火时奥氏体体积分数达30.11%,该钢的抗拉强度为945 MPa,强塑积为37.3 GPa%     

回火时间对Fe-0.39C-3.69Mn中锰钢的组织和力学性能的影响

摘要：初始组织为片层珠光体的Fe-0.39C-3.69Mn（wt.%）钢板被快速加热到730℃保温90s后淬火至室温,获得包含13.2%残余奥氏体的板条马氏体组织。借助SEM、TEM、XRD和单向拉伸力学测试等试验手段,研究了在200℃回火时不同保温时间对微观组织和力学性能的影响,特别是对残余奥氏体体积分数和稳定性的影响。结果表明,随回火时间的增加,过渡碳化物逐渐增多并粗化,残余奥氏体含量先减少后不变;硬度、强度和均匀伸长率均逐渐降低,但断后伸长率由于马氏体回复而有所增加。片状残余奥氏体由于富Mn而具有较高稳定性,在200℃长时间回火后基本不发生分解。回火15min后获得最佳的综合力学性能,其屈服强度为1544MPa,抗拉强度为2031MPa,断后伸长率为10.1%。     

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...     

应变强化对奥氏体不锈钢拉伸性能试验研究

选取国产奥氏体不锈钢S30408,在室温下以恒定的应变速率进行应变强化,研究应变量对不同厚度板材力学性能的影响。研究结果表明：采用应变强化处理时,随着应变量的增加,板材的屈服强度不断升高,但抗拉强度的增加幅度却不大;板材的断后伸长率和断面收缩率随着应变量的增加却不断降低。另外轧制工艺不同导致在相同应变量下不同厚度板材的形变量也不相同,基于本实验结果发现,应变量9%是不同厚度板材进行应变强化的最佳选择。     

退火温度对冷轧中锰钢力学性能的影响

在不同温度下对冷轧中锰钢(Fe-0.1C-5Mn)进行退火试验,研究了其力学性能的变化,通过单轴拉伸试验获得了不同热处理条件下的力学性能。研究结果表明:退火温度从550℃升高至800℃,冷轧中锰钢的抗拉强度和屈服强度先降低后升高;断后伸长率和均匀伸长率以及强塑积则先升高后降低,在650℃时达到最大值。在650℃退火后产生较多的逆转变奥氏体,在形变过程中产生持续TRIP效应,冷轧中锰钢获得了较高的强度以及良好的塑性,强塑积可以达到31 GPa%。     

奥氏体组织对低碳中锰钢冷弯性能的影响

采用冷弯直径0～60 mm,弯曲角度180°,研究了20 mm厚度低碳中锰钢的冷弯性能,冷弯后外表均无可见裂纹,判定合格。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射仪等手段分析了显微组织,尤其是奥氏体组织在冷弯过程中对冷弯性能的影响。结果表明,冷弯前显微组织由板条马氏体和奥氏体组成,其中原始奥氏体晶界明显;冷弯直径为0 mm变形后,样品弧顶部分奥氏体的体积分数由12.3%降至1.1%,维氏硬度由295HV1增至364HV1,晶粒尺寸由4.07μm增至4.30μm。主要原因是在冷弯过程在中奥氏体组织发生塑性变形,奥氏体晶界变形消失,沿冷弯方向呈拉伸带状组织形貌,冷弯形变时奥氏体发生TRIP效应显著。     

残余奥氏体对中锰白口铸铁力学性能和抗磨性的影响

研究了残余奥体对中锰白口铸铁力学性能和抗磨性的影响,结果表明,冰冷处理是改变显微组织中残余奥氏体量和马氏体量的可靠工艺。随显微组织中残余奥氏体量的减少,材料的硬度提高、冲击韧性降低。残余奥氏体含量为３０％时,模拟试验的抗磨性最好,用于制造中小型球磨机衬板的中锰白口铸铁,合适的残余奥氏体含量为３０％－３５％,此时可以达到硬度、韧性和抗磨性的最佳配合。     

Ti对中碳高锰钢奥氏体晶粒长大的影响

研究了Ti对中碳高锰钢在不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律的影响。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,含Ti钢的奥氏体晶粒长大速率明显较慢,且相同温度下其晶粒尺寸更为细小。含Ti钢中含有较多的纳米级Ti(C,N)粒子,Thermo-calc计算表明其完全固溶温度约1 450℃,当温度逐渐升高时,Ti(C,N)虽有部分固溶,但尺寸小于100 nm的粒子比例依然较高,起到了阻碍奥氏体晶界迁移的作用,因此高温下含Ti钢的奥氏体晶界迁移速率较慢。建立了含Ti钢的高温奥氏体晶粒长大模型:D_B=729.25t~(0.16)exp(-71 972.3/RT),根据拟合模型所得含Ti钢中的奥氏体晶界迁移能为72 k J/mol,大于不含Ti钢的45 k J/mol,同时生长指数n为0.16,而不含Ti钢为0.25,试验所得奥氏体晶粒尺寸与计算模拟值吻合较好。     

Constitutive Modeling of the Mechanical Properties of V-added Medium Manganese TRIP Steel

In this study, medium Mn transformation-induced plasticity steel with the composition Fe-0.08 pct C-6.15 pct Mn-1.5 pct Si-2.0 pct Al-0.08 pct V was investigated. After intercritical annealing at 1013 K (740 °C), the steel contained coarse-grained ferrite and two ultrafine-grained (UFG) phases: ferrite and retained austenite. The material did not deform by localized Lüders band propagation: it did not suffer from this major problem as most UFG steels do. Localization of plastic flow was shown to be suppressed because of a combination of factors, including a bimodal grain size distribution, a multiphase microstructure, the presence of nanosized vanadium carbide precipitates, and the occurrence of the deformation-induced martensitic transformation of retained austenite. A constitutive model incorporating these effects was developed. The model was used to identify the factors which can lead to a further improvement of the mechanical properties of the UFG medium Mn TRIP steels.     

加热工艺对中锰钢残余奥氏体含量的影响

 研究了不同加热方式对0.2%C-5%Mn钢650℃临界退火后残余奥氏体含量的影响。采用透射电镜TEM、电子背散射EBSD等技术研究了碳化物析出和组织形貌,利用XRD技术测定了残余奥氏体体积分数。结果表明：较低温度下等温一段时间后加热到650℃,或直接快速加热到650℃进行临界退火,可获得较多残余奥氏体。因为快速加热既能抑制升温过程中组织的回复和再结晶,也能抑制粗大渗碳体颗粒的析出;在较低温度等温处理时可析出细小弥散的碳化物并在临界退火时迅速固溶,这些细小弥散的碳化物作为形核核心加速了奥氏体相变。     

Precipitation Effect on Mechanical Properties and Phase Stability of High Manganese Steel

High manganese (Mn) steels are attractive for automotive applications due to their excellent tensile strength and superior elongation. However, the relatively low yield strength of Mn steels compared to other advanced high-strength steels is a critical problem limiting their use in structural parts. In order to increase the yield strength, the precipitation hardening effect of Mn steels was investigated by the addition of carbide-forming elements. Changes in the austenite phase stability were also evaluated in terms of stacking fault energy (SFE). As a result, fine V(C,N) precipitates were found to increase the yield strength effectively but to lower the SFE by the consumption of matrix carbons. For achieving precipitation hardening without sacrificing austenite stability, the soluble carbon content was discussed.     

Effect of Multi-Step Tempering on Retained Austenite and Mechanical Properties of Low Alloy Steel

 The effect of multi-step tempering on retained austenite content and mechanical properties of low alloy steel used in the forged cold back-up roll was investigated. Microstructural evolutions were characterized by optical microscope, X-ray diffraction, scanning electron microscope and Feritscope, while the mechanical properties were determined by hardness and tensile tests. The results revealed that the content of retained austenite decreased by about 2% after multi-step tempering. However, the content of retained austenite increased from 36% to 51% by increasing multi-step tempering temperature. The hardness and tensile strength increased as the austenitization temperature changed from 800 to 920 ℃, while above 920 ℃, hardness and tensile strength decreased. In addition, the maximum values of hardness, ultimate and yield strength were obtained via triple tempering at 520 ℃, while beyond 520 ℃, the hardness, ultimate and yield strength decreased sharply.