45钢等径弯曲通道变形及组织细化研究

研究了等径弯曲通道(ECAP)变形后45钢中先共析铁素体及珠光体组织的演变特征.结果表明,ECAP变形4道次后,片层状的珠光体组织演变成了超细的渗碳体颗粒均匀分布于亚微晶铁素体基体的组织.先共析铁素体由原始的平均晶粒尺寸约为30 μm演变为大角度晶界分离的、平均晶粒尺寸约为0.4μm的超细晶组织.ECAP变形后,先共析铁素体首先在其内部会形成具有薄片层界面(LBs)的板条位错胞甚至亚晶组织.进一步变形时位错胞或亚晶可继续细化.再进一步变形时通过晶界滑移和晶粒旋转的方式可以获得具有大角度晶界分离的、等轴的超细晶组织.     

退火温度对20MnSi钢ECAP变形组织的影响

采用C方式等径弯曲通道变形（ECAP）法制备了平均晶粒尺寸-0.20 μm的亚微晶20MnSi钢,研究了退火温度对ECAP变形组织的影响.结果表明,随退火温度升高,ECAP变形获得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织,300～500℃退火1 h后,亚微晶铁素体组织稳定,晶粒无明显长大.退火温度高于500℃后,铁素体晶粒开始明显长大,650℃退火后的铁素体平均晶粒尺寸-8μm.经ECAP变形的珠光体组织在较低温度退火时,渗碳体具有较强的球化能力.     

工业纯钛ECAP变形组织与织构演变的EBSD分析

利用电子背散射衍射(EBSD)对采用90°模具以C方式制备的等径弯曲通道变形(ECAP)各道次工业纯钛(CP-Ti)试样的组织及织构演变进行表征。结果表明:1道次变形后,ECAP组织并不均匀,既有拉长的粗晶,又有细小的等轴晶。随着道次的增加,组织变得细小均匀,从而达到细化晶粒的效果;工业纯钛ECAP变形初始阶段,粗大的晶粒破碎,产生位错缠结和位错胞,使小角度晶界增加。随着道次的增加,位错不断地向亚晶界运动,亚晶间产生相对滑动和转动,最终形成具有大角度晶界的超细晶组织,使小角度晶界减少,大角度晶界增加。工业纯钛原始试样具有双峰基面织构,晶体的c轴由法向方向(ND)向挤出方向(ED)偏转约15°,4道次变形后变为剪切织构,晶体的基面与剪切面平行,最终形成织构组分为(1120)[1101]。     

等径弯曲通道变形对超低碳钢组织及性能的影响

 研究了室温下C方式等径弯曲通道变形(ECAP)对超低碳钢组织及性能的影响。结果表明：第1道次ECAP变形后，组织细化效果最显著；随变形道次的增加，组织由取向差小的板条状亚晶演变成取向差大的等轴晶；第4道次ECAP变形后，晶粒平均尺寸约03 μm；变形道次继续增加，晶粒尺寸变化不显著，而晶粒取向差不断增大。这表明第4道次ECAP变形为超低碳钢细化极限；ECAP变形可大幅度提高超低碳钢的强度，并保持较高的塑性。     

Q235碳素钢多道次热变形中的组织演变及性能

利用热模拟压缩变形实验研究了Q235碳素钢多道次热变形及后续处理过程的组织演变规律.结果表明,采用高温奥氏体的形变再结晶及过冷奥氏体的形变强化相变,可以使Q235低碳钢的铁素体晶粒细化至4-5μm,材料的屈服强度达到400MPa级,延伸率达到40%.经适当的后续处理后,渗碳体、珠光体等第二组织弥散分布于细晶铁素体晶界上,使Q235低碳钢在保持细晶钢原有强度级别和塑性的基础上,屈强比有效降低.     

普通碳素钢在CSP连轧过程中的组织演变

在CSP机组上，通过普通碳素钢(Q235)的轧卡试验研究了该钢在连轧过程中的组织演变过程。结果表明：高温区的两道次大变形使原始铸造树枝晶通过再结晶基本实现了奥氏体的等轴化和组织的均匀化；进一步变形可继续细化原始奥氏体并最终获得晶粒尺寸约为30μm的、均匀的等轴晶组织。在CSP工艺中，原始奥氏体组织细化可能与精轧总压下量高、单道次变形量大、应变速率高及钢中出现异常析出物等因素有关。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP）,分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察,测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律,探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明,纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶,随着挤压道次的增大,孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向,激发进一步位错滑移,辅助塑性变形过程,使纯钛显微组织有效细化,经过4道次ECAP变形,平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著,平均晶粒尺寸比变形前减小约94%;随着变形道次的增加,晶粒细化效果减弱,4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时,大量位错、孪晶和亚晶的形成,使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强,显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度,4道次变形后,屈服强度从215 MPa增加到600 MPa,增幅为179%;显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著,并且出现大量孪晶和位错,屈服强度与硬度的增幅也最大。     

原始组织对304L超低碳奥氏体不锈钢等径角挤压变形的影响

304L超低碳奥氏体不锈钢由25kg真空感应炉冶炼,用透射电镜(TEM)研究了该钢铸态组织200℃等径角挤压变形(ECAP)后组织演变和铸态组织1道次ECAP+1150℃1.5 h,AC处理(固溶组织)再进行ECAP后的组织。结果表明,304L钢铸态组织1道次ECAP变形过程中主要的变形机制为滑移变形,同时出现少量的孪晶变形;304L钢固溶组织在ECAP变形过程中孪晶变形数量急剧增加,孪晶和滑移共同进行,细化原始晶粒组织演变。     

工业纯钛板材室温ECAP变形组织性能研究

选取热轧退火态的工业纯钛(CP-Ti)板材为研究对象,采用通道夹角Φ=135°的模具,在室温下进行CP-Ti板状试样1~8道次等径弯曲通道变形(ECAP),利用金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察并分析了纯钛板材在不同道次变形后的组织演变过程。通过力学性能测试实验,分析了X,Y,Z面硬度的变化过程,研究了ECAP变形对CP-Ti力学性能的影响规律。结果表明:CP-Ti板材经过ECAP变形,晶粒逐渐拉长,组织位错大量增加,出现板条状组织;8道次ECAP变形后CP-Ti板材的晶粒明显细化,晶粒尺寸由原始的57.000μm细化到0.668μm;随着挤压道次的增加,组织位错逐渐消失,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒越来越细,最终达到纳米级别。CP-Ti板材1道次ECAP变形后硬度变化程度最大,X,Y,Z面的硬度增幅分别达32.6%,33.8%和32.9%;随着道次增加,8道次ECAP变形后,力学性能显著提高,X,Y,Z面的硬度最终达到1910,1943和1911 MPa。     

等径弯角挤压制备超细晶亚稳Ti-25at.%Nb合金研究

在中温550℃对Ti-25 at.%Nb合金进行ECAP挤压4道次处理后,合金的微观组织为拉长晶粒,不能得到细小的等轴晶粒。挤压温度降低至400℃,ECAP挤压后合金的晶粒可得到明显细化,其中,经过2道次ECAP挤压后,微观组织以拉长态的晶粒为主,局部区域出现晶粒尺寸约为500 nm的细小等轴晶粒;在400℃经过ECAP挤压4道次,组织进一步细化为200~300 nm等轴细小晶粒。     

剪切变形方式下低碳钢表面纳米结构的形成

对低碳钢板材进行表面球磨处理，利用电子显微术研究剪切变形方式下深度方向的组织演变。结果表明，低碳钢的纳米化过程包括：位错通过增殖、运动、湮灭和重组形成位错墙；位错墙逐渐转变成小角度和大角度晶界，将原始粗晶分割成亚微晶；亚微晶内重复上述过程使晶粒继续细化，最终形成等轴状、取向接近随机分布的纳米晶组织。外力作用方向并未改变...     

普通碳素钢超细晶临界奥氏体控轧工艺研究

通过在Gleeble-2000热变形模拟机上模拟实验,研究了低温变形条件下的工艺参数对普通低碳钢Q235获得微米级超细晶组织影响规律。利用实验研究结果在型钢轧机上轧出晶粒尺寸约为5μm的400MPa级钢筋,研究表明对于低碳钢Q235利用形变诱导铁素体和铁素体动态再结晶机制在Ae3-Ar3℃附近的临界（亚稳）奥氏体温度范围内变形,可以获得4－6μm等轴均匀的超细晶铁素体。     

激光冲击对TC17钛合金微结构和力学性能的影响

利用激光冲击强化工艺（Laser Shock Processing,LSP）对TC17钛合金板材进行单次冲击强化。TC17钛合金经激光冲击后得到了表层晶粒显著细化的梯度显微组织,最表面细化晶粒尺寸达到亚微米级（389 nm）。透射电子显微镜（TEM）照片显示微观组织细化机制为位错墙细分原始粗晶为位错胞亚结构,并最终转变为亚微米级等轴晶粒。晶粒细化造成的晶界强化效应以及变形组织内部高密度位错引起的位错强化效应是激光冲击后TC17钛合金表层硬度提高的原因。     

铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形研究

 研究了铸态304L奥氏体不锈钢在等径角挤压(ECAP)变形过程中显微组织的演变过程。结果表明,经4道次剪切变形后树枝晶破碎、原始粗大晶粒碎化。显微组织的变化过程可归纳为：原始粗晶粒→晶粒被滑移带分割→位错发展形成高密度位错墙,与滑移带共同作用形成胞块结构→应变增加形成层片状界面→形成大角度晶界的细小晶粒。表明铸态304L奥氏体不锈钢经ECAP变形后塑性变形机制主要由滑移完成。     

等通道热挤压变形制备奥氏体不锈钢纳米级组织

 通过采用700 ℃等通道挤压法(ECAP法)对00Cr19Ni10奥氏体不锈钢实施变形,制备出晶粒尺寸在200~300 nm的超细晶组织,由此可使其抗拉强度与屈服强度显著增加。同时探讨了ECAP细化机理,对试验钢在等通道挤压变形中的微观组织演变过程进行了分析,发现其组织演变与滑移、孪晶以及动态再结晶有关。     

ECAP过程中TWIP钢的组织演变

 研究了 TWIP钢（30Mn-3Si-3Al）在等径角挤压冷变形过程中的组织演变。试验结果表明：经1道次变形后,产生大量10～40 nm宽的形变孪晶,同时出现的微观剪切带对孪晶进行了切割。随着道次的增加,孪生系统增多,形变孪晶相互交割,孪晶板条出现弯曲和断裂;同时剪切带的数量和宽度都增加,产生相互交错并切割孪晶板条,使基体的细化面积增大。4道次变形后,组织变成由碎化带和割裂开的孪晶相互交织的变形结构。碎化部分超细晶晶粒尺寸为40～120 nm,而未碎化孪晶板条宽度降至5～20 nm。     

CSP连轧过程中低碳钢的组织变化规律

对珠钢CSP生产现场同一低碳钢轧件的铸坯及不同道次变形后室温组织的研究表明：铸坯组织由细晶区（急冷层）和树枝晶区组成，随轧制道次增加，变形后轧件的室温组织细化，沿铁素体晶界分布的珠光体变得均匀，弥散，连轧前铸坯表面和心部的组织差异随着轧制道次增加逐渐减小，珠钢成品板组织细化的原因可以归结为大压下连轧工艺，钢中大量弥散析出的氧化物，硫化物和终轧后的层流冷却。     

形变对奥氏体中温等温转变组织与性能的影响

报道了对含微量Nb、Ti、B的极低碳Si,Mn高洁净钢和成分相近的工业钢X60及XTE355的研究结果,并讨论了奥氏体形变对γ→α转变、转变组织及力学性能的影响.试样加热到1200℃均匀化处理后,快速冷却到奥氏体的非再结晶温度区变形70%再经500℃中温等温处理,能够获得微米甚至亚微米级的细化组织.纯净钢和工业钢的平均晶粒尺寸都在3μm以下,780℃变形的X60试样得到了最小的平均晶粒尺寸:X方向为0.99μm,Y方向为1.02μm.显著的晶粒细化效果是由于形变奥氏体的晶界面积大幅度增加以及变形带和其他晶体缺陷提供了大量的有利形核地点,使γ→α转变时α相的形核率提高的结果.     

TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊界面特性

对TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊进行了研究.研究结果表明:采用累积叠轧焊方法能够制备出结合性能较好的钛/碳钢复合板,其结合强度随着累积变形量与首道次变形量的增加而提高,叠轧过程中经磨床打磨与喷丸处理获得洁净、新鲜并具有一定加工硬化程度的结合界面,会促进复合板结合强度的提高.800℃以下热轧后,Q235钢的组织呈明显的条带状;而850℃以上热轧后,Q235钢条带状变形组织逐渐转化为等轴状,界面附近的Q235钢脱碳,出现明显的排列整齐且粗大的铁素体晶粒带.钛侧的组织主要有等轴α组织和魏氏α组织.综合考虑轧制温度对钛与Q235钢组织与界面结合性能的影响,累积叠轧温度应控制在800~850℃之间.     

表层组织细晶化Q235中板疲劳性能的研究

采用化学成分C为0．13％～0．19％、Si为0．15％～0．25％、Mn为0．50%～0．70％、P为0．01％～0．025％、S为0．01％～0．03％的连铸坯，在首钢中厚板厂3500mm轧机上试制表层组织细品化的Q235钢中板。与正常生产同规格Q235钢中板一起进行了疲劳性能对比实验。采用扫描电镜观察了疲劳断口形貌。结果表明：表层组织细化的Q235钢中板，铁素体平均晶粒尺寸14．1μm．表层晶粒尺寸11μm，而正常生产钢板表层铁素体晶粒度25．8μm，平均26．4μm，表层与中心无明显差异。与正常生产同规格Q235钢板材比较，屈服强度提高40MPa左右。表层细晶化中板的疲劳性能优于正常生产晶粒较粗的板材。相近应力状态下，表层细晶化钢板的疲劳寿命是通常钢板的3．5倍以上，疲劳裂纹扩展第一阶段延长，扩展第二阶段的疲劳纹尺寸也减小。在承受比通常钢板应力高40MPa的前提下．表层细晶化钢板的疲劳寿命仍比通常钢板的长37％。因此，表层细晶化可使钢板的疲劳性能明显提高。