低碳锰钢强韧化机制的研究

在实验室对低碳锰钢进行了控轧控冷试验.利用光学显微镜和透射电子显微镜等测试手段,对试验结果进行了研究.结果表明,具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢具有较高的强度和良好的韧性.贝氏体相变强化对低碳锰钢屈服强度的贡献可达30%,贝氏体铁素体板条的细化和铁素体亚晶的存在可以降低碳锰钢的脆性转变温度.具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢除了固溶强化之外,主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化.     

高强韧中锰钢研究现状及发展趋势

汽车轻量化的迫切需求使得具有优异性能和较低成本的汽车先进高强钢之一——中锰钢成为了研究热点。针对中锰钢的相关研究成果,分别从热处理工艺、残留奥氏体稳定性和强塑性机制3个方面进行了详细汇总。包括最新的热处理工艺,合金元素、相尺寸及形貌、取向和基体组织等对残留奥氏体稳定性的影响,层错能与变形强化机制等。最后,展望了中锰钢工业化应用的研究和发展方向。     

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·%。     

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·%。     

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。     

淬火后的逆相变退火温度对5%Mn冷轧中锰钢组织与性能的影响

对5%Mn冷轧中锰钢进行930 ℃×20 min淬火后再进行660、665、675、685 ℃保温30 min的逆相变退火处理,并用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究退火温度对中锰钢组织和力学性能的影响。结果表明:5%Mn冷轧中锰钢经过高温淬火和逆相变退火后的组织为超细晶铁素体、板条马氏体和奥氏体。随着逆相变退火温度由660 ℃增加至685 ℃,奥氏体含量先增加后降低并在665 ℃逆相变退火后达到最大值,抗拉强度持续增加,屈服强度先升高后降低并在675 ℃退火时达到最大,伸长率先升高后降低并在665 ℃时达到最大值。综合来看,5%Mn中锰钢冷轧板经过930 ℃×20 min淬火和665 ℃×30 min逆相变退火后的综合力学性能最佳,此时奥氏体体积分数为24.24%,抗拉强度为980 MPa,伸长率为23.68%,强塑积达到了23.21GPa·%。     

汽车用高强塑积中锰钢的研究进展

以高强塑积中锰钢为对象,重点探讨了高强塑积中锰钢合金化、热加工工艺对组织调控的影响机制,以及不同组织对中锰钢强塑积的影响,为高强塑积中锰钢的研发、制备提供参考。此外,对中锰钢组织调控、性能强化的进一步研究也提出了相关建议。     

多元素高碳中锰钢衬板的试制与应用

提高中锰钢的含碳量，加入少量的合金元素，采用适当的工艺措施，在保证良好的韧性同时，提高加工硬化能力，获得在非强烈冲击工况用的新型耐磨材料。用其替代Ｍｎ１３做颚板，衬板，耐磨必珂提高１．６倍以上。     

退火时间对冷轧中碳Cr-Mo钢微观组织的影响

通过SEM观察和EBSD技术研究了冷轧中碳Cr-Mo钢在600 ℃退火不同时间后的组织演变规律。结果表明,随退火时间的延长,渗碳体颗粒分布越弥散,并且球化越来越明显,变形后的铁素体条带转变为铁素体等轴晶粒。晶粒内部渗碳体颗粒较小,晶界处渗碳体颗粒较大,部分呈连续分布,且晶粒尺寸不断增大,但在退火时间小于240 min时,晶粒长大不明显,进一步延长保温时间后,晶粒尺寸增长变快。当保温时间从15 min延长到120 min和480 min时,铁素体平均晶粒尺寸从0.670 μm长大到0.732 μm和2.000 μm。在退火0~120、120~240、240~360和360~480 min时段的晶粒长大速率分别为55.7%、9.7%、74.3%和42.9%,其中0~15 min时晶粒尺寸的增长比例高达42.6%。在退火0~120 min时段,晶粒长大速率相对较大,从节约能源的角度考虑,退火时间可以定在120 min。     

初始组织形态对中碳及中碳合金钢退火组织演变的影响

分析了不同强度级别螺栓用冷镦钢盘条不同初始组织形态对退火组织演变的影响。工业轧制试验结果表明：低温轧制SCM435钢得到的多边形铁素体、珠光体、贝氏体及少许马氏体组织不利于获得均匀分布的球状珠光体;Gleeble热模拟组织转变研究结果表明：低温形变后ML35钢晶粒明显偏细,且碳化物部分球化,有利于获得球状 珠光体。     

退火温度对中锰TRIP钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子万能拉伸机和EBSD、XRD分析技术研究了中锰TRIP钢热轧后不同退火温度对组织和性能的影响。结果表明,经过热轧后,组织中有δ-铁素体条带、马氏体和残留奥氏体。当退火温度从600 ℃增加到900 ℃时,屈服强度由610.3 MPa下降到496.7 MPa,抗拉强度从757.3 MPa下降至630.4 MPa。热轧试验钢在700 ℃退火时伸长率最大,为44.9%。从整体上看,当热轧试验钢在700 ℃退火后综合力学性能最优,强塑积最高,为33.8 GPa·%。     

Interpretation of the strengthening of steel with lower bainite and martensite mixed microstructure

A mixed microstructure consisting of lower bainite and martensite was introduced in an alloyed medium carbon steel (SCM 435) through an appropriate isothermal treatment and the variation in microhardness was measured as a function of lower bainite fraction. It was shown that a maximum hardness peak appeared when the steel contained about 20% lower bainite. A double etching technique using picric acid to reveal the prior austenite grain and Le Pera etchant to reveal the lower bainite phase showed that the microstructure became manifest through the partition of the prior austenite grain by the lower bainite plates. Based on such microstructural characteristics, a model interpreting the strengthening of the steel through the presence of lower bainite was constructed and shown to be well-fitted with the experimental results. The model took into consideration of three factors: the refinement of the martensitic substructure through the presence of lower bainite, the carbon shifting from bainitic ferrite into untransformed austenite during lower bainite transformation and the mixture rule.     

Mn元素对9Ni钢组织及力学性能的影响

通过光学显微镜和透射电镜对不同锰元素含量的9Ni钢的显微组织进行观察和分析,研究了锰对热轧态、调质态钢板显微组织和力学性能的影响。结果表明,锰含量对试验钢显微组织的类型没有明显影响,但会影响生成的M-A岛的数量;锰含量的增加,可使钢的固溶强化作用增强,提高强度,但会使锰的偏析情况更加严重;降低9Ni钢中锰元素含量可使低温钢的低温冲击韧性明显提高;经调质热处理后,钢板的组织更加细化、均匀,钢板的冲击韧性得到明显改善。     

冷作模具钢XW-42强韧化工艺研究

采用等温退火+高温淬火+二次回火工艺对冷作模具钢XW-42进行强韧化处理,提高了模具强度、塑性及韧性,此工艺应用于某型号表尺座的成形,模具使用寿命由原来的2400件提高到7300件,极大地降低了生产成本。     

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。     

临界退火冷却方式对含铌中锰钢奥氏体稳定性和力学性能的影响

针对含铌中锰钢进行了不同退火温度(700、750和800 ℃)和不同冷却方式(空冷、水冷)下的临界退火试验。结果表明,随着临界退火温度的升高,强塑积和残留奥氏体含量呈现先升高再降低的趋势。在750 ℃临界退火水冷后,试验钢的力学性能最佳,屈服强度达到750 MPa,抗拉强度为1820 MPa,断后伸长率为13.9%。随着临界退火温度升高,试验钢中渗碳体逐渐溶解,基体中C和Mn含量增多,在保温过程中配分进入奥氏体的C和Mn含量增多,导致奥氏体更稳定,残留奥氏体含量增多。当临界退火温度进一步升高,保温时奥氏体含量的增多导致配分进入奥氏体的C和Mn浓度降低,导致奥氏体稳定性降低,在冷却过程中形成大量马氏体。马氏体的增多和大尺寸团簇状(Nb,Mo)C的析出导致800 ℃临界退火后试验钢的高强度和低塑性。在相同临界退火温度下,水冷和空冷后试验钢的相组成相同。在800 ℃临界退火时,两种冷却方式对残留奥氏体含量和力学性能引起的差异最为明显,这与空冷过程中C和Mn向奥氏体配分更充分有关。