临界区退火时间对冷轧中锰钢组织和力学性能的影响

利用拉伸试验机、扫描电镜和X射线衍射仪研究了临界区退火时间对0.21C-4.1Mn-1.85Si-0.05Nb-Fe冷轧中锰钢组织性能的影响。结果表明,随退火时间增加,铁素体比例降低,残留奥氏体含量先增加后降低,马氏体尺寸不断增加,试验钢的屈服强度先升高后逐渐降低,抗拉强度先降低后升高,伸长率和强塑积先增加后逐渐降低。退火10 min,工程应力-工程应变曲线表现为连续屈服,但加工硬化能力不足导致塑性最差。增加退火时间,工程应力-工程应变曲线出现屈服平台,但较大应变范围内不断出现的TRIP效应使得试验钢保持了持续的加工硬化能力,塑性提升。690℃退火60 min,试验钢的综合力学性能最佳,抗拉强度为1036.9 MPa,伸长率25.6%,强塑积可达26.5 GPa·%。     

1.5Al中锰钢短时临界退火后的组织与性能

应用热力学软件、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及拉伸试验等方法研究了0.2C-5Mn-0.5Si-1.5Al中锰TRIP钢的热力学工艺窗口、微观结构及力学性能,并在此基础上分析了短时临界退火温度对组织演变和力学性能的影响规律。热力学计算结果表明,最佳临界退火温度范围为640～670℃,实际最佳退火温度右移约70℃。低温阶段(700℃)碳化物未完全溶解,高温阶段(760～820℃)奥氏体稳定性降低,组织中出现马氏体,分别对应最佳工艺窗口两侧。730℃临界退火后,碳化物完全溶解且奥氏体足够稳定,组织由铁素体和奥氏体构成,可获得最佳力学性能,抗拉强度约1041 MPa,屈服强度921 MPa,伸长率42%,强塑积接近43 GPa·%。     

1.5Al中锰钢短时临界退火后的组织与性能

应用热力学软件、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及拉伸试验等方法研究了0.2C-5Mn-0.5Si-1.5Al中锰TRIP钢的热力学工艺窗口、微观结构及力学性能,并在此基础上分析了短时临界退火温度对组织演变和力学性能的影响规律。热力学计算结果表明,最佳临界退火温度范围为640～670℃,实际最佳退火温度右移约70℃。低温阶段(700℃)碳化物未完全溶解,高温阶段(760～820℃)奥氏体稳定性降低,组织中出现马氏体,分别对应最佳工艺窗口两侧。730℃临界退火后,碳化物完全溶解且奥氏体足够稳定,组织由铁素体和奥氏体构成,可获得最佳力学性能,抗拉强度约1041 MPa,屈服强度921 MPa,伸长率42%,强塑积接近43 GPa·%。     

卷取温度和退火工艺对热轧中锰钢组织和力学性能的影响

冶炼了含1.0%～1.5%C、5.0%Mn(质量分数)的中锰钢,热轧后水冷至600、630和660℃保温1 h炉冷以模拟卷取工序,并进行了在600、640、680和730℃保温1～16 h后炉冷的退火处理。通过金相分析、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和拉伸试验研究了模拟的卷取温度和退火工艺对钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:模拟不同温度卷取的中锰钢组织均由马氏体、少量贝氏体和4.5%(体积分数)左右的残留奥氏体组成,力学性能变化不明显;退火后钢中残留奥氏体含量显著增加,且随着退火温度的升高和保温时间的延长,残留奥氏体由片条状转变为块状,钢的屈服强度降低,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率升高。经680℃保温10 h炉冷退火的钢中残留奥氏体最稳定,力学性能最佳,抗拉强度为890MPa,断后伸长率达29%。提高退火温度和缩短保温时间使钢中残留奥氏体稳定性降低,TRIP效应减弱,力学性能降低。     

退火温度对0.14C-7Mn热轧中锰钢微观组织和力学性能的影响

针对0.14C-7Mn热轧中锰钢分别在600、620、640℃进行了10 h的退火试验。结果表明,退火后组织均为板条状铁素体+奥氏体,随着退火温度的升高,奥氏体体积分数增加,奥氏体中的C、Mn含量逐渐降低,导致其力学稳定性降低。试验钢退火后拉伸曲线均表现为连续屈服。随着退火温度的升高,奥氏体体积分数升高且稳定性降低,变形时产生的马氏体增多,因此抗拉强度随着退火温度升高而升高。适量的、稳定性适中的逆相变奥氏体在变形过程中持续相变产生加工硬化,延迟了颈缩的产生,增加了均匀延伸率。     

临界区退火温度对中锰钢组织性能和变形行为的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸试验机研究了临界区不同退火温度对Fe-0.21C-4.1Mn-1.85Si-0.05Nb冷轧中锰钢组织性能和变形行为的影响.结果 表明:随着退火温度的升高,试验钢中铁素体含量逐渐降低,马氏体含量增加且尺寸增大,残留奥氏体的含量先升高后降低;随着退火温度的升高,试验钢的抗...     

奥氏体中锰钢多元合金化对耐磨性的影响

通过在奥氏体中锰钢基础上分别或复合加入合金元素Nb、w、Ti、B、N、Cr、Cu,以便在奥氏体中形成适量弥散分布的第二相,从而提高在非强烈冲击工况下的耐磨性。当冲击功为1J时,把合金化的奥氏体中锰钢的耐磨性同Mn13钢及普通中锰钢相比较,得出相对耐磨性的大小。由实验可知多元合金化中锰钢的耐磨性相对Mn13钢的耐磨性提高了68~118%。从微观分析结果,对耐磨性的提高进行了探讨。     

碳含量对冷轧中锰钢双相区退火组织和力学性能的影响

研究了含碳量为0.1%～0.4%的冷轧态中锰钢经650℃退火后微观组织和单轴拉伸性能的变化规律。利用SEM进行了组织形貌表征,采用XRD法测量了残余奥氏体量,通过拉伸试验机测试了钢的单轴拉伸性能。结果表明,冷轧态实验钢在退火过程中都发生奥氏体逆相变,获得具有一定量亚稳奥氏体的超细晶组织;随实验钢碳含量从0.1%增加到0.2%时,钢的抗拉强度(Rm)变化不大(约1000 MPa),而断后伸长率(A)从27%升高到43%时,强塑积(Rm×A)从28 GPa%提高到45 GPa%,而碳含量为0.4%时,钢的强度明显提高(约1200 MPa),但塑性却下降。分析认为,冷轧中锰钢中的碳有利于逆转变奥氏体的形成及稳定,但碳含量过高会形成大量碳锰化合物,不利于奥氏体的形成,从而降低塑性。亚稳奥氏体相的TRIP效应以及超细的晶粒尺寸是获得超高强度、高塑性及高强塑积的主要原因。     

临界退火工艺对冷轧中锰钢微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜和拉伸试验等研究了临界退火工艺对Fe-10.2Mn-0.48C-2.2Al-0.7Si-0.75V的冷轧中锰钢微观组织和力学性能的影响.通过热力学计算确定最佳的退火温度,以便获得最佳的力学性能.结果表明:临界退火后实验钢获得了板条状和等轴状奥氏体晶粒,同时铁素体中存在高密度位错.奥氏体的体积分数受...     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

Fe-8Mn-xAl-0.2C冷轧中锰钢的组织与性能

利用场发射扫描电镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射仪及电子万能试验机等对Fe-8Mn-xAl-0.2C(x=0, 3)冷轧中锰钢的微观组织与性能进行了研究。结果表明,Al的添加使奥氏体化温度明显升高。经高温临界区退火后得到了等轴的奥氏体与铁素体双相组织。添加Al提高了奥氏体的稳定性,影响了试验钢变形过程中的应变硬化行为,材料塑性得到改善。Fe-8Mn-0.2C冷轧试验钢在625℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为1220 MPa,伸长率为44%,强塑积为54 GPa·%;Fe-8Mn-3Al-0.2C冷轧试验钢在710℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为970 MPa,伸长率为58%,强塑积为56 GPa·%。此外,Al的添加扩大了试验钢获得优异力学性能的退火温度范围。     

两相区温度对中锰钢IQ&P处理后组织和力学性能的影响

利用SEM和室温拉伸试验,研究了两相区温度对IQ&P处理0.1C-7Mn钢组织和力学性能的影响。结果表明,随两相区温度升高,试样的力学性能先升高后降低,两相区温度为660 ℃时,试样的力学性能最优,得到最高强塑积21.2 GPa·%。在较高和较低的两相区温度下进行IQ&P处理时,残留奥氏体由于稳定性过高均不会发生马氏体相变。除此之外,两相区温度为660 ℃时,试样的拉伸曲线存在明显的屈服平台,温度升高后,屈服平台消失。     

两相区退火时间对冷轧中锰钢组织和力学性能的影响

研究了650℃下退火时间对冷轧Fe-0.14C-5Mn钢的组织结构和力学性能的影响规律,利用SEM进行了组织结构表征,采用XRD法测量了残留奥氏体量,通过拉伸试验机测试了钢的单轴拉伸性能。结果表明,退火过程中发生奥氏体逆转变,退火1min以后即形成20%以上的亚稳奥氏体;随退火时间的延长,抗拉强度（Rm）逐渐升高,屈服强度逐渐降低;断后伸长率（A）和强塑积（Rm×A）先升高而后降低,在650℃退火10 min时塑性（46%）和强塑积（46 GPa%）获得最大值。分析认为高含量亚稳奥氏体相的TRIP效应以及超细的晶粒尺寸是获得超高强度、超高塑性及高的强塑积的主要原因。     

Dilatometric analysis of austenite formation during intercritical annealing

Dilatometry is a useful method to investigate the transformation kinetics of ferrous alloys. In the present study, a dilatometric analysis procedure that considers the effect of non-isotropic volume change was applied to evaluate the kinetics of austenite formation during the intercritical annealing of TRIP steels. Metallographic analysis was conducted to validate the dilatemetric analysis results. The austenite fractions from the dilatometric analysis showed reasonable agreement with those from the metallographic one. This verifies that the kinetics of austenite formation during heat treatment of low carbon TRIP steel can be reliably analyzed with the proposed procedure.     

含Al中锰TRIP钢原始组织对临界退火后组织与力学性能的影响

利用Factsage软件、SEM、XRD等研究了不同原始组织的0.2C-5.0Mn-0.5Si-1.0Al中锰TRIP钢经临界区退火处理后的显微组织与力学性能。结果表明,经热力学计算、设计的不同预处理工艺处理后试验钢的组织分别为:铁素体+块状残留奥氏体(700 ℃预处理10 min)、铁素体+马氏体+少量残留奥氏体 (800 ℃预处理5 min) 和马氏体+少量碳化物 (900 ℃预处理5 min)。不同预处理工艺处理后试样能获得不同形貌的残留奥氏体,700 ℃预处理+临界退火试样得到块状残留奥氏体,其他两种工艺下为膜状残留奥氏体。800 ℃预处理+临界退火试样拥有最佳力学性能,屈服强度为840 MPa,抗拉强度为1121.5 MPa,伸长率为33.25%,强塑积达到37.29 GPa·%。残留奥氏体形貌对中锰钢的加工硬化性能有显著影响,700 ℃预处理+临界退火试样的块状残留奥氏体稳定性较差,表现出高的加工硬化率,但持续区间较短;而800 ℃预处理+临界退火试样的膜状残留奥氏体稳定性更好,试样呈现较高的加工硬化率且持续区间较长。     

热处理工艺对高锰含铝TRIP钢残留奥氏体和力学性能的影响

设计了新型低碳、5％锰、含铝TRIP钢,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及室温拉伸性能测试研究了不同热处理工艺对试验钢残留奥氏体和力学性能的影响,并借助Therma-Calc热力学软件对试验钢进行了平衡热力学计算.结果表明:1％Al元素的添加,使得试验钢平衡相图中的两相区温度范围扩大并向高温区移动.试验钢在660℃等温5 min后,可以获得15.1％的残留奥氏体,对应的抗拉强度803 MPa,伸长率可以达到24％,即试验钢经过一步简单的短时间两相区退火处理后可以获得数量较多的残留奥氏体和比较理想的力学性能.另外通过在640℃、660℃两个温度进行不同时间的等温退火处理发现,随着两相区等温时间的延长,残留奥氏体的量逐渐增多,最高可以达到20.5％;等温时间越长屈服强度越低,试验钢的加工硬化性能越好.最高强度-塑性匹配出现在640℃等温1h后,抗拉强度720 MPa,伸长率可以达到30％.     

逆转变奥氏体对中Mn钢低温冲击断裂过程的影响

对超低碳7%Mn钢进行了不同温度的回火处理,测定了组织中的逆转变奥氏体含量及其在-60、-100 ℃下的冲击吸收能量,并观察了冲击断口附近的显微组织,进而讨论了逆转变奥氏体含量及稳定性对试验钢低温冲击断裂过程的影响。结果表明:逆转变奥氏体对试验钢低温韧性的影响具有两面性,一方面能够通过相变缓解裂纹尖端的应力集中,改善钢的低温韧性,另一方面,当其稳定性较低时易于在应力作用下大量发生马氏体相变,导致钢低温韧性降低。冲击断口附近产生明显塑性变形的区域都较小,表明在冲击断裂过程中难以通过大范围的TRIP效应实现韧化。     

临界区退火对冷轧TRIP钢组织及力学性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及室温单轴拉伸试验研究了临界区退火温度对低合金冷轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢微观组织及力学行为的影响。结果显示,随着临界区退火温度的升高,TRIP钢组织中铁素体相和残留奥氏体相的含量降低,而贝氏体相的含量不断增加;试验钢的屈服强度和抗拉强度均提高,而塑性则不断下降。高临界区温度下形成了较多的贝氏体相,大量位于贝氏体板条间的片状残留奥氏体因变形过程中过于稳定而无法使TRIP效应得以充分的发挥,从而影响材料加工硬化能力的提高。     

两相区连续退火均热温度对Q&P980钢组织性能的影响

以冷轧Q&P钢的连续退火生产为工艺背景,采用两相区均热保温+缓冷+快冷至Ms与Mf点之间进行配分的热处理工艺,研究了两相区不同均热温度对低碳硅锰系Q&P980合金高强钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着两相区均热温度的升高,铁素体含量降低,马氏体所占比例升高,且板条尺度有所增加;随着均热温度的升高,残留奥氏体含量先升高至最大值(7.2%)后降低;随着均热温度继续升高,基体内部马氏体的含量增加,导致材料抗拉强度增加,而伸长率的变化趋势则与残留奥氏体含量变化趋势相似;在配分温度为310 ℃时,最佳的均热温度区间为765.24~812.56 ℃,其中在790 ℃均热时,抗拉强度为1052 MPa,伸长率为22.9%,强塑积为24 090.8 MPa·%。