N对TWIP钢马氏体相变及力学性能的影响

以传统TWIP钢为对比,测试了含N TWIP钢的力学性能,并利用XRD进行物相分析和TEM进行做观结构表征.结果表明,在由fcc或hcp结构向bcc结构马氏体进行相变时,晶体结构中的最大间隙由0.1047 nm降低至0.0725 nm.间隙原子N的存在显著增大bcc结构的晶格畸变能,提高α马氏体切变的阻力,因而强烈抑制α马氏体相变,导致组织中hcp结构ε相含量大幅度增加,提高了TWIP钢的强度,但也降低了钢的塑性.另外,奥氏体平均和区域层错几率的计算及微观组织分析结果表明,形变增加层错的数量,而马氏体相变消耗层错,从而减少层错数量.     

稀土Ce对42CrMoTiB钢力学性能的影响

研究了稀土Ce对42CrMoTiB钢中夹杂物以及力学性能的影响。结果发现,在42CrMoTiB钢中加入Ce能起到净化钢液,变质夹杂物的作用。随Ce量的增加,钢材的塑韧性得到大幅提高,其中含0.025wt%Ce的42CrMoTiBCe-3钢的夏比冲击吸收能量(KV2)比未检出Ce的42CrMoTiBCe-1钢的提高36.4%。然而,当Ce含量超过0.025wt%时,钢中B类夹杂明显增多,并且在钢中引起明显的混晶;因此,含0.033 wt%Ce的42CrMoTiBCe-4钢的力学性能下降。42CrMoTiB钢中最佳的Ce含量为0.025wt%左右。     

变形对石油膨胀管用TWIP钢力学性能和耐蚀性的影响

将固溶处理的TWIP(Twinning induced plasticity)钢膨胀管在室温下进行约14%的膨胀变形,对钢膨胀前后的微观组织进行观察,研究膨胀变形对TWIP钢的力学性能和电化学腐蚀行为的影响。结果表明:经固溶处理TWIP钢的组织为单相奥氏体并含有退火孪晶,经过膨胀变形后晶粒内出现机械孪晶,膨胀变形提高了钢的强度和硬度,降低钢的塑性和韧性。另外,膨胀变形导致TWIP钢的阴极极化曲线向左移动,自腐蚀电位向负方向移动,自腐蚀电流密度呈现不同程度的降低,膨胀后的极化电阻R_p均大于膨胀前,降低了钢的腐蚀速率,提高了TWIP钢的耐蚀性。     

TWIP钢拉伸过程中微观组织行为及力学性能分析

以Fe-22Mn高锰钢为研究对象,利用实验方法研究了室温和-70℃环境下该材料拉伸后形变组织形貌、加工硬化行为、强度及塑性。结果表明,在室温环境下,Fe-22Mn钢拉伸形变后发生α′-M相变,存在一定的TRIP效应,微观组织中存在细小形变孪晶,材料的力学性能提高。在-70℃环境下,材料拉伸未发生脆性断裂;由于奥氏体形变孪晶的存在,增加了加工硬化率,提高了材料的力学性能。     

TWIP钢拉伸过程中微观组织行为及力学性能分析

以Fe-22Mn高锰钢为研究对象,利用实验方法研究了室温和-70℃环境下该材料拉伸后形变组织形貌、加工硬化行为、强度及塑性。结果表明,在室温环境下,Fe-22Mn钢拉伸形变后发生α′-M相变,存在一定的TRIP效应,微观组织中存在细小形变孪晶,材料的力学性能提高。在-70℃环境下,材料拉伸未发生脆性断裂;由于奥氏体形变孪晶的存在,增加了加工硬化率,提高了材料的力学性能。     

固溶处理对TWIP钢组织和力学性能的影响

用拉伸试验、金相观察、SEM和EDS等方法研究固溶温度和时间对TWIP钢微观组织、拉伸性能及断口形貌的影响,并采用X射线衍射仪测定材料的物相组成。结果表明,固溶温度和时间对TWIP钢塑性的影响程度明显大于强度,伸长率最佳的固溶处理工艺为1000~1050℃固溶60 min。随固溶温度的升高和固溶时间的延长,奥氏体晶粒长大,退火孪晶数量和退火孪晶界面积增加。拉伸时发生典型的延性断裂,拉伸前的组织为伴有大量退火孪晶的奥氏体,在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使TWIP钢的塑性提高。     

先进高强度冷轧TWIP钢的组织和力学性能

采用真空熔炼法制备Fe-20Mn-3.0Cu-1.38C高强度高塑性合金钢,通过单向拉伸、X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）方法研究了不同冷轧变形量(12.8%~73.37%)对该合金钢微观组织、力学性能的影响,分析了冷轧变形量为32.28%该合金钢的拉伸变形微观机制。结果表明,该合金冷轧变形前后均为单相奥氏体组织,无马氏体相变发生。随着冷轧变形量的增加,合金钢的屈服强度、抗拉强度均显著提高,伸长率则减小。当冷轧变形量为32.28%,该合金钢的规定非比例延伸强度高达1383.99 MPa,抗拉强度为1619.83 MPa,达到超强钢的水平,并仍然保留41.12%的伸长率,综合性能优异。该冷轧变量下的合金拉伸变形过程中,产生TWIP效应,位错的塞积、形变孪晶的产生以及位错与孪晶间的交互作用共同提高材料的塑性和强度。     

水淬工艺对TWIP钢显微组织和力学性能的影响

研究了一种用于汽车车体的高强、高塑性中C-高Mn系孪晶诱发塑性(TWIP)钢,有助于达到汽车减排、节能和安全的目的。通过单向拉伸实验和OM观察,分析研究了水淬工艺对TWIP钢的力学性能和微观组织的影响规律,采用SEM和TEM对不同变形程度TWIP钢的精细结构进行了分析。结果表明,随着水淬温度的提高,退火孪晶体积分数和晶粒尺寸增大,塑性、加工硬化性提高,而试件的强度和屈强比降低,可以获得抗拉强度960 MPa,延伸率60.5%,具有优异的综合力学性能(强塑积最高达6.096×10~4 MPa%)的试件;具有大量退火孪晶的奥氏体在变形过程中产生大量的形变孪晶,提高了TWIP钢的强度和塑性。     

表面机械滚压处理对退火TWIP钢组织和力学性能的影响

孪晶诱发塑性变形(Twinning-induced-plasticity, TWIP)钢具有低屈服高塑性的特点,不利于其推广应用。为改善TWIP钢的综合力学性能,本文使用表面机械滚压处理(Surface mechanical rolling treatment,SMRT)在退火态的低层错能单相奥氏体结构TWIP钢表层引入一定厚度的强化层,通过激光共聚焦显微镜、光学显微镜和场发射扫描电镜对表面形貌,内部显微组织和断口形貌进行了对比分析,使用维氏硬度计和MTS万能试验机对样品的显微硬度分布和拉伸性能进行了对比测试。结果表明,经表面机械滚压处理后TWIP钢表层形成约1.4 mm厚的强化层,TWIP钢表面完整性较好。显微组织分析发现,表面强化层晶粒细化,位错和变形孪晶密度升高;力学性能测试发现,TWIP钢滚压后表层硬度达到647.5 HV0.1,相比退火态硬度提升了2倍左右,且硬度由表层逐渐递减至退火态的230 HV0.1。退火态TWIP钢屈服强度为270 MPa,抗拉强度为878 MPa,断裂总延伸率约为73%;经过滚压处理后,TWIP钢屈服强度提升至1008 MPa,提高至退火态的3.7倍左右,抗拉强度提升至1142 MPa,断裂总延伸率约为20.5%,表现出优异的综合力学性能。     

TWIP钢中晶粒尺寸对TWIP效应的影响

冷轧TWIP钢经1073,1173,1273和1373K固溶处理10min后,得到了晶粒尺寸分别为7,13,30和63μm的奥氏体组织.拉伸实验表明,随着晶粒尺寸的增加,加工硬化速率(dσ/dε)与真应变(ε)的变化关系由2阶段变为3阶段.当晶粒尺寸大于30μm时,加工硬化速率与真应变关系中的第2阶段对应的应变长度随着晶粒尺寸的增加而迅速增加.当真应变为0—0.2时,加工硬化指数随真应变的增加而迅速增加;在随后的变形中,与上述4个晶粒尺寸对应的试样的加工硬化指数分别稳定在0.47,0.53,0.56和0.68.OM和TEM观察显示,随晶粒尺寸的增大,变形过程中形变孪晶数量增多.对于较大晶粒尺寸的试样,形变孪晶在拉伸变形过程中形核的临界应力较低,随变形量增加,形变孪晶可持续形成,使其加工硬化能力增加,从而增大了TWIP效应;相反,晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶形核临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

退火温度对孪晶诱发塑性钢的组织和性能的影响

研究了退火温度对孪晶诱发塑性钢的性能和组织的影响。采用XRD,光学和扫描显微镜,硬度和拉伸试验机分析了加热后力学性能和组织之间关系。结果表明,强度和伸长率的最佳组合可以在部分再结晶区温度条件下实现。     

稀土元素对高碳钢组织及力学性能的影响

试验钢经过真空感应炉模拟冶炼、试验测定、金相观察和理论分析,系统研究了稀土在高碳钢中的赋存状态和存量的变化规律及其对钢中硫化物夹杂、微观组织及性能的影响。研究发现,加入大量的稀土并不能无限制地增加高碳钢中固溶稀土含量,在现有试验条件下固溶稀土含量均保持在0.0011%(质量分数,下同)以下。少量的固溶稀土可以改变高碳钢珠光体形貌、细化奥氏体晶粒和珠光体片层结构。在本试验条件下,高碳钢的稀土最佳加入量为0.030%～0.035%,此时高碳钢的组织和性能得到显著改善。     

稀土对金属基金刚石节块力学性能的影响

金属基金刚石工具结合剂中添加少量稀土元素可以细化胎体晶粒,净化金刚石与胎体界面,从而改善结合剂与金刚石的界面结合状态。本研究通过在不同类别金刚石节块中添加或不添加稀土元素,观察其力学性能的变化,并进行比较分析,探讨稀土元素对不同类别金刚石节块力学性能的影响机制。实验结果表明稀土元素对不同类别金刚石节块抗弯强度的影响较为显著,同时,在铜基中加入稀土元素,可以加强金刚石与周围胎体的结合状况,提高胎体对金刚石的把持力。研究成果将有利于促进和推广稀土在金刚石工具制造领域中的应用。     

稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢组织及力学性能的影响

研究了稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢中夹杂物、微观组织形貌及力学性能的影响规律。结果表明,热处理促进稀土Ce在界面偏聚,充分发挥Ce细化珠光体片间距、净化强化晶界及变质细化脆性夹杂的微合金化作用,并使相变过程充分进行,最终获得均匀连续的精细珠光体片层结构。Ce细化热处理过共析轨钢中珠光体片间距细化至87 nm,细化率高达43.8%,同时细化长条状MnS-MgO夹杂并变为近球状稀土夹杂物,使过共析轨钢获得最佳力学性能,抗拉强度可达1378 MPa,硬度达380 HBW,断面收缩率提高至23.95%,拉伸断口呈现韧性断裂特征。     

Effect of rare earth on the microstructure and mechanical properties of as-cast Cu-30Ni alloy

Cu-30Ni-xRE (x = 0–0.213) alloys were prepared by a metal mould casting method. The effect of RE on the microstructure and mechanical properties of the alloys was investigated using optical microscope, scanning electronic microscope with energy-dispersive spectrometer, X-ray diffraction, and mechanical test. The results show that RE has obvious effect on refining dendrite structure and grain size, as well as on purifying the melting of Cu-30Ni alloy. With the increase of RE content, the ultimate tensile strength, yield strength, and elongation increase at first and then decrease after adding RE more than 0.095 wt.%. Cu-30Ni-0.095RE alloy possesses preferable mechanical properties, i.e., the ultimate tensile strength, yield strength, and elongation are 308 MPa, 125 MPa, and 51.2%, respectively. The microstructure and mechanical properties are worsened with increasing RE content more than 0.095 wt.%. The improvement of mechanical properties of Cu-30Ni-0.095RE alloy is attributed to RE refining microstructure and purifying the matrix.     

TWIP钢TIG焊接接头的组织与性能

研究了TWIP(21Mn24Cr5Ni2Al2Si)钢冷轧板手工TIG焊接后的焊接接头组织和力学性能。结果表明,焊接接头和母材组织均为单一奥氏体,且不形成孪晶,拉伸后的组织有少量形变孪晶。母材的抗拉强度和显微硬度远高于焊接接头,母材伸长率略低于焊接接头;母材断口为准解理断裂,无缩颈;焊接接头为韧窝型韧性断裂,有明显缩颈。母材和焊接接头的性能有巨大差异,且TWIP效应不明显,有必要对其整体进行固溶处理。     

Nb微合金化Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的组织与力学性能

向Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加0.35%的Nb,提高钢中C元素含量至0.1%,并配合适当热处理工艺以提高TWIP钢的屈服强度。结果表明:改进后的Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的屈服强度由原来的320 MPa提高至445 MPa,均匀伸长率则由65%降低至55%。Nb元素的添加会强烈阻碍TWIP钢的再结晶晶粒的长大,显著细化TWIP钢的奥氏体晶粒,并且添加的Nb、C元素经退火处理后主要以纳米级Nb C沉淀相的形式弥散分布于奥氏体基体上,这些细小的沉淀相将通过Orowan机制进一步提高TWIP钢的强度。此外,Nb、C元素的添加并未显著改变室温下Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的塑性变形机制,应变诱发孪晶仍然是Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的主要变形机制,奥氏体基体仍然维持着较低的层错能。通过细晶强化和沉淀强化的双重作用显著提高Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的强度,同时奥氏体基体的TWIP效应保证了改进后的TWIP钢仍具有良好的塑性。     

稀土对GDL-1型贝氏体钢的显微组织及力学性能的影响

研究了稀土对GDL-1型贝氏体钢在空冷状态的贝氏体组织、亚结构及其力学性能的影响。结果表明,随混合稀土含量的增加贝氏体条中的亚结构更加细化,亚片条、亚单元数量增加,在稀土含量为0．018wt％-0．022wt％状态,亚片条宽度尺寸0．2—0．9μm,亚单元宽度尺寸30—250nm。亚片条、亚单元之间为稳定的残留奥氏体,并对应强韧性大幅度提高。当稀土含量达到0．042wt％,强韧性降低,与钢中夹杂物显著增加有关。并从激发形核．台阶长大模型出发分析了RE对显微组织影响的原因。