热加工对含氮马氏体不锈钢组织转变和性能的影响

采用Thermal-calc计算了含氮马氏体不锈钢20Cr13的合金相图,据此进行了关键热加工工艺参数设计。采用金相、扫描电镜、X射线衍射、高温热模拟试验、拉伸试验和硬度测试等方法,研究了高温下均热温度对高温组织转变的影响以及高温铁素体对高温塑性的影响,同时研究了退火和淬火工艺对组织和性能的影响。结果表明:铸锭中的少量δ铁素体在单相奥氏体区高温长时间均热后并未消除;δ铁素体的存在降低了马氏体不锈钢的高温塑性;在临界温度长时间退火后,组织为铁素体基体上弥散分布球状碳化物的索氏体及沿晶界呈断续分布的点状碳化物,随退火温度的提高,索氏体晶粒尺寸增大,碳化物选择性地在晶界粗化长大,并呈断续状点状分布;950~1100℃奥氏体化淬火后的组织为板条马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。淬火温度较低时,碳化物和残余奥氏体含量较高,淬火后马氏体硬度较低,提高淬火温度,碳化物充分溶解,奥氏体中的碳含量增加,淬火后板条马氏体硬度升高。     

0.1C-5Mn钢两相区退火后的残余奥氏体与力学性能

通过ART(奥氏体逆相变)热处理工艺,研究了两相区退火温度对0.1C-5Mn钢中残余奥氏体与力学性能的影响。采用SEM、XRD、室温拉伸等分析测试手段,表征了试验钢组织形貌、亚稳奥氏体含量以及力学性能。结果表明,试验钢经ART工艺处理后,室温组织主要由铁素体与残余奥氏体组成;随退火温度升高,试验钢中出现碳化物析出与再溶解,同时板条状形变马氏体回复多边化形成等轴铁素体,颗粒状奥氏体过冷转变为板条状和块状马氏体;630、645、660℃退火1h试样中奥氏体体积分数相近,分别为18.4%、19.5%、18.8%,随温度升高,奥氏体含量骤降,大量逆相变奥氏体转变为马氏体;综合不同退火温度,表明试验钢经660℃退火可获得最佳的综合力学性能。     

1.25C-1.5Cr-5Al轴承钢中合金元素扩散对κ碳化物不均匀形核的影响

采用组织观察、成分检测、热力学计算及结构分析等方法研究了1.25C-1.5Cr-5Al轴承钢离异共析相变过程中Al对κ碳化物不均匀形核的影响,并验证了混合碳化物组成的粒状珠光体对该钢最终硬化热处理组织及性能的影响。结果表明：退火温度由850℃降低至800℃过程中部分未溶解渗碳体溶解入奥氏体基体,未溶解渗碳体含量(体积分数)由(3.1±0.5)vol.%降低至(2.8±0.6)vol.%。高退火温度下的高扩散速度使Al能够在奥氏体中均匀分布,θ/γ界面附近不存在Al偏聚。铁素体中的高Al含量为κ碳化物形核提供成分需求。铁素体中高浓度Al有助于κ碳化物在渗碳体表面成核。     

热时效对16Cr-5Ni-1Mo沉淀硬化不锈钢抗点蚀性能的影响

对16—5—1沉淀硬化不锈钢的试样在10500℃进行1小时的固溶处理，然后在400—750℃的温度范围内时效1—16小时不等。热处理后，在6％氯化铁溶液中进行两种型式(加速的和浸入试验)的腐蚀试验。结果显示出其抗点蚀性能受到奥氏体含量、8铁素体和钼及铬碳化物的析出影响。确定了3个临界温度范围，它们都与形成的相有关：(a)在475℃(δ铁素体和Mo2C)的高腐蚀率；(b)在550—625℃(仅奥氏体和拉弗斯相)的低腐蚀率；(c)在750℃(Cr23C6和TiC)的中间腐蚀率。点蚀的组织形态取决于δ铁素体和碳化物的形式。     

退火温度对冷轧中锰钢组织性能和断裂行为的影响

 为了系统研究临界区退火和全奥氏体区退火对中锰钢性能的影响,为中锰钢的实际应用提供理论基础,在650~900 ℃范围内系统研究了冷轧中锰钢的显微组织和力学性能,并通过断口形貌观察分析了试验钢的断裂特性。结果表明,试验钢在临界区退火的综合力学性能明显优于全奥氏体区退火。650~750 ℃退火时,抗拉强度在1 000 MPa左右,强塑积超过30 GPa·%,发生韧性断裂,宏观上可以观察到明显的层状裂纹,微观下为大量韧窝;在800~900 ℃退火时,抗拉强度在743~1 154 MPa范围内波动较大,强塑积不足10 GPa·%,断口平整,发生脆性沿晶断裂;退火温度为650 ℃时,组织为片层状和等轴状的奥氏体、铁素体双相及大量渗碳体;随着退火温度的升高,渗碳体逐渐溶解消失,等轴状组织所占体积分数明显增加,奥氏体体积分数也不断增加,在750 ℃时达到52.2%;退火温度为800 ℃时,有马氏体产生,奥氏体体积分数下降;退火温度为900 ℃时,组织基本为马氏体,残留奥氏体体积分数仅为14.6%。     

C和Mn元素配分行为对冷轧中锰TRIP钢组织性能的影响

采用冷轧+两相区温轧退火(CR+WR+IA)热处理工艺,研究了两相区退火时间对超细晶铁素体与奥氏体中组织形貌演变、C和Mn元素配分行为以及力学性能的影响。结果表明,冷轧试验钢经两相区形变退火处理后,获得了由铁素体、残余奥氏体或新生马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃随退火时间的延长,形变马氏体向逆相变奥氏体配分的C、Mn元素增多,C、Mn元素富集位置增加,同时富Mn区形变马氏体回复再结晶现象明显;伴随少量碳化物溶解,试验钢的屈服强度由741 MPa持续降低到325 MPa。两相区退火10 min时,试验钢力学性能最佳,此时抗拉强度达到最大值1 141 MPa,断后伸长率及均匀伸长率分别为23.6%和18.1%,强塑积达到26.928 GPa·%。     

冷轧双相钢连续退火组织的转变

采用光学显微镜与扫描电镜观察分析了实验钢冷轧组织在连续退火过程中的再结晶与相变规律,研究了过时效回火对双相钢显微组织的影响.实验表明,在连续退火初期的加热过程中,在600～720℃大量进行再结晶.加热速度对再结晶行为有较大影响,以10℃/s加热,再结晶将持续到双相区.珠光体在低于720℃的加热过程中变化不明显,而铁素体晶界与晶内出现球状碳化物颗粒.双相区退火过程中,奥氏体首先在珠光体处形成,原铁素体晶界与晶内的碳化物颗粒也形成奥氏体岛.800℃保温后缓慢冷却至630～680℃可以得到合理比例的双相钢组织.当过时效温度大于300℃,马氏体分解,碳化物颗粒析出,将对双相钢性能产生不良影响.     

热处理工艺对Fe-Mn-Al-C钢组织和性能的影响

利用SEM、XRD、EPMA等试验方法,对不同退火、固溶以及时效工艺下Fe-Mn-Al-C钢的组织演变规律和力学性能进行研究。结果表明,900～1050℃退火温度对试验钢的组织与性能影响较大,随着退火温度的升高晶粒尺寸增大、碳化物逐渐回溶,强度降低、塑韧性提高,在1050℃保温2 h空冷时抗拉强度为1036 MPa,断后伸长率为39%,冲击功41 J,强塑积40 GPa·%;经1050℃保温2 h水冷固溶后时效处理,试验钢组织为奥氏体+铁素体+κ碳化物,随着时效温度的增高,κ碳化物逐渐析出,使试验钢的强度增加、塑韧性降低。600℃时效时,抗拉强度1145 MPa、断后伸长率22%、冲击功28 J,综合力学性能全部满足设计要求。     

含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的热力学计算及组织性能

为了掌握含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢相组成及组织性能特点,进而提高其综合力学性能,采用热力学计算和试验相结合的方法,研究含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的相组成、微观组织和典型力学性能,分析900～1 100℃固溶处理工艺对其组织性能的影响规律。研究结果表明,试验钢在600～1 200℃时的相组成主要包括铁素体、奥氏体、κ碳化物、Ce₂C₃和NbC等;当温度高于865℃时,碳化物几乎全部溶于基体,奥氏体单相区存在于温度865～915℃,当温度超过915℃时,高温铁素体开始从奥氏体中析出,高温铁素体含量随温度的升高而逐渐升高,915～1 200℃温度区间是奥氏体和铁素体的两相区。热锻试验钢中奥氏体体积分数约为86.4%,只有少量带状铁素体沿奥氏体晶界分布,奥氏体晶粒约为28μm,内部含有大量孪晶。固溶处理后,铁素体含量增加、晶粒开始粗化,大部分带状组织铁素体破碎分离,呈小颗粒状沿奥氏体晶界分布,奥氏体内部有大量孪晶,试验钢抗拉强度显著降低,塑性明显提高。固溶温度为1 000℃时,试验钢的抗拉强度为889.6 MPa,断后伸长率为...     

C和Mn元素配分行为对冷轧中锰TRIP钢组织性能的影响

采用冷轧+两相区温轧退火（CR+WR+IA）热处理工艺,研究了两相区退火时间对超细晶铁素体与奥氏体中组织形貌演变、C和Mn元素配分行为以及力学性能的影响。结果表明,冷轧试验钢经两相区形变退火处理后,获得了由铁素体、残余奥氏体或新生马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃随退火时间的延长,形变马氏体向逆相变奥氏体配分的C、Mn元素增多,C、Mn元素富集位置增加,同时富Mn区形变马氏体回复再结晶现象明显;伴随少量碳化物溶解,试验钢的屈服强度由741持续降低到325MPa。两相区退火10min时,试验钢力学性能最佳,此时抗拉强度达到最大值1141MPa,断后伸长率及均匀伸长率分别为236%和181%,强塑积达到26928MPa·%。     

淬火温度对80mm调质690MPa级低碳贝氏体高强钢板组织性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、力学性能测试,研究了830～930℃淬火+650 ℃回火对690 MPa高强钢显微组织和力学性能的影响.结果表明:实验钢经两相区830 ℃淬火+650 ℃回火后的组织为板条状铁素体和回火索氏体,其屈服强度较低为679 MPa.淬火温度在完全奥氏体化相区为890～930℃时,随着淬火温度升高,材...     

热处理对超硬高速钢M42冷拔材组织和塑性的影响

采用中间退火、炉冷退火及相变退火等工艺处理W2Mo9Cr4VCo8(AISI M42)超硬高速钢冷拔钢丝(Φ5.2 mm、Φ4.96 mm),研究分析了不同组织因素对M42材料形变硬化和塑性的影响规律。结果表明,位错密度、铁素体晶粒度及亚微米级碳化物,在不同程度上影响M42高速钢形变硬化和塑性失稳行为。800℃中间退火和860炉冷退火能够显著降低铁素体位错密度,在一定程度上恢复加工硬化能力、改善M42高速钢加工塑性。860℃加热+750℃等温相变退火能够获得低位错密度、细小晶粒内部弥散分布亚微米碳化物颗粒的均匀复相组织,有利于提高材料加工硬化能力,使M42钢延伸率提升至20%。     

超高强复相钢组织调控及强塑性提升机理

通过调控微观组织形貌及各相组织配比,进一步优化超高强复相钢的综合力学性能,并采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)等表征手段,研究其强塑性提升机理。研究结果表明,在820℃的(γ+α)临界区温度退火工艺条件下,显微组织由约37%铁素体、49%贝氏体以及14%残余奥氏体(体积分数)组成,其中铁素体组织以再结晶铁素体和先共析铁素体两种形态存在;贝氏体呈块状;残余奥氏体呈不规则颗粒状,主要分布在铁素体晶界处或铁素体与贝氏体相界面间,其晶粒大小与其周围“贫碳区”BCC晶粒尺寸大致成正比。在910℃奥氏体单相区退火时,显微组织由约19%先共析铁素体、61%板条束状贝氏体型铁素体以及厚度在60～130 nm范围的20%片层状残余奥氏体组成,其中贝氏体铁素体以再结晶γ晶粒作为相变的块状基准单元且呈不同位向分布;大角度晶界所占比例达85.4%;基体中V(C,N)第二相粒子为相间析出,析出粒子直径为3～9 nm,平均列间距约31 nm,对材料的强度贡献计算值约为281 MPa。超高强复相钢的综合力学性能与其微观形貌特征、晶体结构和晶体取向、第二相析出粒子、高密度位错以及残余奥氏...     

临界退火中锰钢的组织性能和变形行为

 为了研究临界退火中锰钢的微观组织演变规律以及组织对力学性能和变形行为的影响,对冷轧中锰钢(0.1C-7Mn-0.35Si)在570～650 ℃范围内进行了临界退火处理。研究结果表明,随着退火温度升高,双相“奥氏体+铁素体”组织逐步趋于等轴化且晶粒有粗化的趋势,并且在650 ℃时出现了马氏体组织;试验钢的抗拉强度随温度升高而增加,而伸长率和屈服强度均呈下降趋势,局部不均匀变形带随着退火温度升高逐步弱化,在620和650 ℃时完全消失;在相对较高的退火温度下,粗化的等轴奥氏体晶粒中形变诱导马氏体相变的增强和大尺寸的铁素体晶粒中动态回复的减弱,以及更高温度时马氏体的引入等,均改善了屈服阶段的加工硬化能力,从而有效减弱或抑制吕德斯带的扩展。     

退火工艺对0.025C-0.326Mn钢组织、织构和力学性能的影响

 为了优化低合金钢的强度和深冲性能,采用连续退火和盐浴退火+过时效工艺,研究了退火温度和过时效温度对0.025C-0.326Mn钢显微组织、织构演变和力学性能的影响。研究结果表明,提高退火温度有利于α纤维织构向γ纤维织构转变;弥散分布的细小碳化物颗粒阻碍晶粒转动,导致在820 ℃退火后的{113}<110>取向晶粒增强,影响{111}面织构的遗传演变过程;过时效工艺有利于高温退火固溶于铁素体中的碳元素析出,进而净化铁素体;过时效温度的增加改善材料伸长率,其中最佳伸长率为36.9%。连续退火试样最佳r值为1.26,而盐浴退火+过时效处理工艺最佳r值为1.39,并且后者抗拉强度满足500 MPa级的要求。     

退火温度对S700MC强化效果的影响

采用退火试验,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备,研究了不同退火温度对S700MC强化效果的影响。结果表明,退火处理能够显著影响碳化物形貌及变形区补充析出的细小铌和钛复合相的尺寸及分布。随着退火温度升高,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相细化,弥散度提高,试样厚度方向上各检测位置的维氏硬度增大,强化效果显著;当退火温度升高至570 ℃时,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相粗化,强化效果下降;而当退火温度为510 ℃ 时强化效果最佳。     

退火温度对S700MC强化效果的影响

采用退火试验,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备,研究了不同退火温度对S700MC强化效果的影响。结果表明,退火处理能够显著影响碳化物形貌及变形区补充析出的细小铌和钛复合相的尺寸及分布。随着退火温度升高,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相细化,弥散度提高,试样厚度方向上各检测位置的维氏硬度增大,强化效果显著;当退火温度升高至570 ℃时,碳化物及变形区补充析出的铌和钛复合相粗化,强化效果下降;而当退火温度为510 ℃ 时强化效果最佳。     

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。     

15CrMoR钢的显微组织与时效冲击性能

 为探索原始组织形态对15CrMoR钢时效过程低温冲击性能的影响,明确15CrMoR钢具有高时效冲击性能稳定性的原始组织形态,通过控制奥氏体化后的冷却方式获得了15CrMoR钢的3种原始组织,使用OM、SEM、EPMA和EBSD等材料结构表征方法和低温冲击测试研究了15CrMoR钢的显微组织和时效态低温冲击性能。结果表明,15CrMoR钢奥氏体化后分别以炉冷、空冷和风冷的方式冷却至室温,分别获得了粗大铁素体+片状珠光体组织、铁素体+退化珠光体组织和粒状贝氏体组织。片状珠光体组织中碳化物主要呈层片状,退化珠光体中的碳化物主要呈断续短杆状和颗粒状,粒状贝氏体中的富碳M-A岛主要沿晶界分布。3种原始组织形态的15CrMoR钢在循环时效过程中均发生了晶界碳化物析出和长大,导致低温冲击性能不断恶化。当晶界碳化物呈链状分布时,15CrMoR钢的低温冲击性能较差。粗大的铁素体+片状珠光体组织晶界面积较少,导致晶界碳化物容易呈链状分布;粒状贝氏体中主要沿晶界分布的富碳M-A岛也容易导致晶界碳化物呈链状分布。因此,原始组织为铁素体+退化珠光体的15CrMoR钢在循环时效过程中具有较好的冲击性能稳定性,经历6次循环时效后,-10 ℃平均冲击吸收功仍高达196 J;而原始组织为铁素体+片状珠光体和原始组织为粒状珠光体的15CrMoR钢,经历4次循环时效后,晶界处已形成呈链状分布的碳化物,-10 ℃平均冲击吸收功均仅为18 J。     

热轧奥氏体不锈钢带钢的退火工艺机理

总结分析了热轧奥氏体不锈钢带钢的退火工艺机理,研究结果可知：热轧奥氏体不锈钢带钢退火时,在500~870℃之间需快速加热,加热速度为10~31℃/s,以防止碳化物和σ相析出、δ- 铁素体分解,并且在1020℃以上保温一段时间,时间大于11s,以使组织充分再结晶软化,碳化物、σ相充分固溶,δ- 铁素体质量分数降到最低,然后在870~500℃之间需快速冷却,冷却速度为38~100℃/s,以防止已经固溶了的碳化物、σ相重新析出。