DP590冷轧双相钢成形性能研究

DP590的微观组织主要由连续分布的铁素体和弥散分布的马氏体组成,晶粒尺寸约为11μm。这种双相显微组织赋予了DP590优良的力学性能,如低的屈服强度、高的抗拉强度、高的加工硬化和良好的延伸率。扩孔性能是评价钢板冲压成形性能的重要指标。DP590的扩孔性能与其金相组织及力学性能有着密切的关系:在成形过程中其含有的马氏体相使得n值迅速增加,n值越大在变形过程中应力分布越均匀,成形程度越高,扩孔性能越好;但马氏体相的存在又会降低DP590的延伸率,使得扩孔性能相对较差。建立成形极限图,DP590冷轧双相钢的FLD0(平面应变特征点)为30%左右,成形性能良好。     

热基镀锌高扩孔钢的组织性能研究及其工业试制

热基镀锌是提高高扩孔钢耐腐蚀性能的重要手段之一。利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和成形试验机等设备,研究了退火温度对铁素体贝氏体型高扩孔钢组织性能的影响,并进行了450 MPa级热基镀锌高扩孔钢的工业试制。结果表明:随退火温度由710 ℃升高至790 ℃,钢中渗碳体颗粒逐渐溶解,贝氏体体积分数先升高后降低,铁素体晶粒尺寸先增大后趋于稳定,屈服强度和抗拉强度先升高后降低,断后伸长率先降低后升高。不同退火温度下,试验钢的扩孔率均达到85%以上。工业试制产品具有良好的组织和性能均匀性,其横向屈服强度为396 MPa、抗拉强度为477 MPa、断后伸长率为27.5%、烘烤硬化值为42 MPa、扩孔率大于80%,各项性能均达到标准要求。     

高强钢DP780局部断裂性能研究

高强钢DP780在车身安全结构件中广泛应用。该材料的剪切边延展性的优劣与钢中马氏体的弥散程度和马氏体形貌以及马氏体包围铁素体晶粒的连续度有关。高强钢DP780因其出色的比强度与比刚度,成为先进车身结构制造的首选材料之一。DP780与其他传统材料相比,在车身零部件成形时更多的表现为由于翻边、扩孔等引起的边缘局部开裂。本文旨在以车身某纵梁结构为例,研究DP780的微观组织对零件成形时局部断裂性能的影响。     

应变速率对汽车用高强钢组织和性能的影响

采用分离式Hopkinson压杆试验机、扫描电镜等对QP980、TRIP590钢进行不同应变速率下的高速冲击压缩试验,分析不同应变速率下两种汽车用高强钢的组织和性能。结果表明:两试验钢应力计算值与测量值相对误差在1.2%~3.3%,该误差较小且比较稳定,所以试验所得数据与二波公式基本吻合。两种汽车用高强钢的工程应力都随着应变速率的增大而增大,但QP980钢板所能达到的最大工程应力比TRIP590钢板大;冲击后,QP980钢板的组织变得更加板条化且细小,组织为均匀的铁素体和马氏体,而TRIP590钢板冲击后的组织变得粗大且不均匀,随应变速率的增大,原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大,贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖,马氏体组织增多。     

DP980双相钢CMT焊接接头组织及性能

基于冷金属过渡(CMT)焊接技术,对1.2 mm厚DP980双相钢进行焊接试验。研究3～6 m/min送丝速度和350～600 mm/min焊接速度工艺参数对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明,CMT搭接焊工艺可制备无明显缺陷、成形性良好的DP980双相钢焊件;焊接接头热影响区分为完全相变粗晶区、完全相变细晶区及不完全相变软化区3个部分,主要由马氏体、铁素体和少量贝氏体组成;随着送丝速度的增大,粗晶区晶粒尺寸由13.89μm增大至25.17μm;随焊接速度的增大,粗晶区晶粒尺寸由26.86μm减小至16.11μm;完全相变细晶区平均显微硬度可达400 HV,而软化区硬度则降低至260 HV;在3 m/min送丝速度和500 mm/min焊接速度条件下,焊件拉伸性能最佳,抗拉强度可达967 MPa;由于软化区铁素体富集,断口产生于软化区,断裂方式为韧性断裂。     

980 MPa级汽车薄板钢拉深冲杯延迟开裂性能的研究

利用拉深试验研究了三种抗拉强度为980MPa级别超高强汽车薄板钢的延迟开裂性能。结果表明,DP980钢的组织主要为马氏体+铁素体;QP980钢的组织主要为马氏体+铁素体+少量残余奥氏体;TWIP980钢的组织主要为奥氏体。DP980和QP980钢耐延迟开裂性能较好,而TWIP980钢的耐延迟开裂性能最差。此外,奥氏体在变形过程中稳定性对钢的延迟开裂性能有重要影响。     

弛豫时间对高强热轧双相钢组织性能的影响

基于合金减量化原则,采用以超快冷技术为核心的新一代TMCP技术制备了600 MPa级热轧双相钢,研究了弛豫时间对试验钢组织性能的影响。研究表明:随着弛豫时间增加,试验钢铁素体晶粒尺寸和体积分数均增加,屈服强度降低,伸长率增加;组织中马氏体均以长条马氏体为主,并由块状向小岛状转变,其体积分数减少,抗拉强度降低;屈强比先减小后增加,n值先增加后减小。弛豫时间对铁素体和马氏体的体积分数及内部结构有影响。8 s弛豫的试验钢,组织中大量的长条马氏体及两相间较宽的过渡区提高了材料的位错密度和均匀变形能力,其铁素体体积分数为82.2%,铁素体晶粒尺寸为5.1μm,抗拉强度达到625MPa,伸长率为27.0%,屈强比最低为0.56,n值高达0.20,综合性能最好。     

冷轧DP590钢的组织性能及塑性增强机理

采用连续退火模拟试验研究了不同退火温度和闪冷温度对DP590钢性能的影响,基于连续退火模拟结果制定了塑性增强DP590钢工业试制关键参数,对塑性增强和传统工艺生产DP590钢的力学性能及显微组织进行了分析,并探讨了其塑性增强机理。研究结果表明,随退火温度和闪冷温度提高屈服强度提高,抗拉强度呈下降趋势,传统DP590钢中马氏体主要沿铁素体晶界呈细条状或粒状分布,铁素体晶粒尺寸6～8μm,马氏体体积分数11. 3%,而工艺改良后塑性增强DP590钢组织中马氏体呈弥散分布在铁素体基体内,其体积分数为8. 5%,另外含有非常细小的弥散分布粒状马氏体岛或残留奥氏体,经XRD和EBSD定量分析残留奥氏体体积分数约2%,残留奥氏体对最终产品性能提高起到关键作用,且批量生产性能保持了良好的稳定性。     

弛豫时间对1200MPa级热轧双相钢组织性能的影响

基于合金减量化原则,采用以超快冷技术为核心的新一代TMCP技术制备了1200 MPa级热轧双相钢,研究了弛豫时间对试验钢组织和性能的影响。研究表明:随着弛豫时间增加,试验钢铁素体晶粒尺寸和体积分数均增加,屈服强度降低,伸长率均在10.0%以上;组织中马氏体均以块状马氏体为主,并由块状向小岛状转变,其体积分数减少,抗拉强度降低,屈强比减小,n值增加。弛豫时间影响到铁素体和马氏体的体积分数及内部结构。弛豫9 s的试验钢,铁素体体积分数为44.2%,铁素体晶粒尺寸为3.4μm,组织中块状马氏体中板条束条宽细化至0.3μm及较多的小岛状马氏体有利于n值,抗拉强度达到1258 MPa,伸长率为12.0%,屈强比最低为0.55,n值高达0.13,其综合性能最好。     

薄板坯连铸连轧30CrMo钢的热轧组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸试验机和硬度仪分析了薄板坯连铸连轧生产的30CrMo钢的热轧微观组织和力学性能。结果表明,该钢主要由珠光体和铁素体组成,珠光体的表观片层间距在0.5μm以下,铁素体晶粒尺寸在5μm以下。该钢热轧屈服强度为461 MPa,抗拉强度达677 MPa,硬度为96.8 HRB,伸长率达23%。与传统厚板坯连铸工艺生产的30CrMo钢热轧组织比,CSP工艺生产的30CrMo钢的组织更细小,综合性能更优良。     

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·%。     

铌微合金化高强塑积冷轧DP780钢的I&Q&P工艺

基于亚稳奥氏体形变诱导相变理论,在实验室采用盐浴炉对800 MPa级冷轧双相钢DP780的I&Q&P(临界退火与淬火配分)工艺进行了探讨,并采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机与XRD对不同工艺下试验钢的组织性能进行了研究。结果表明,在I&Q&P工艺试验条件下,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体与残留奥氏体组成;830 ℃退火时铁素体晶粒尺寸以＞5 μm为主,860 ℃退火下其晶粒尺寸以＜5 μm为主。830 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较大,860 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较小。860 ℃退火+260 ℃淬火时,试验钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度、伸长率与强塑积分别为802 MPa、26.8%与21.5 GPa·%,钢中残留奥氏体含量高达13.89%。     

800 MPa级热基镀锌复相钢的开发

设计了一种Nb、Ti微合金化低碳复相钢,采用SEM、TEM及力学性能测试等方法研究了退火镀锌过程中热轧复相钢显微组织、析出相和力学性能的演变规律,进行了800 MPa级热基镀锌复相钢工业试制。结果表明,热轧复相钢的显微组织主要由铁素体、马氏体和马/奥岛构成。退火镀锌过程中,马氏体和马/奥岛分解形成高温回火马氏体,铁素体内可动位错密度降低,同时析出纳米级Nb、Ti和Mo的复合碳化物,导致抗拉强度降低、屈服强度和扩孔率显著提高。热基镀锌复相钢的显微组织主要由铁素体和高温回火马氏体构成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和烘烤硬化值分别为769 MPa、852 MPa、14.5%和43 MPa,扩孔率达到53%,具有良好的力学性能和局部成形性能。     

汽车用800 MPa级冷轧低合金高强钢的研制

采用C-Si-Mn-Nb-Ti-Cr-Mo合金成分体系,全流程控制关键生产工艺参数,研发出具有良好塑性和成形性的800 MPa级冷轧低合金高强钢。结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体和少量贝氏体组成,铁素体基体中有弥散分布的第二相粒子和碳化物沉淀相。试验钢的屈服强度在800 MPa以上,断后伸长率大于10.5%,抗拉强度和屈服强度相差小于35 MPa,扩孔率在56.5%以上,180°冷弯角度下弯曲无可见裂纹,表现出良好的成形性能。     

中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变的影响

对中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变动力学的影响进行了分析。利用SEM、XRD、热膨胀相变仪和EBSD等检测手段,研究了不同原奥氏体晶粒尺寸下马氏体相变速率和马氏体板条组织的变化。通过不同温度的奥氏体化处理,分别得到了尺寸为(190±15)、(36±2)、(11±2)和(4.8±2) μm的原奥氏体晶粒。结果表明:随着原奥氏体晶粒尺寸的降低,马氏体相变开始温度由289 ℃降低到250 ℃,而马氏体的相变速率先升高后降低。分析表明,马氏体的相变速率与马氏体的形核点数量直接相关,而马氏体的形核点数量受原奥氏体晶粒尺寸大小和马氏体板条的宽长比影响。当原奥氏体晶粒尺寸小于5 μm时,马氏体板条的宽长比明显增加,马氏体形核点数目随过冷度增加而增加的速率明显降低,从而造成马氏体相变速率降低。     

均热温度对不同成分980 MPa级高强钢组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对两种不同成分的1.4 mm厚冷硬带钢进行退火热模拟试验,并利用万能拉伸试验机、光学显微镜、扫描电镜、EDS对所得热模拟退火试样进行力学性能和组织分析。结果表明,其他退火参数相同,低C高Mn成分前提下,添加合金元素Cr、Mo及高Si含量的C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢和不添加合金元素Cr、Mo且低Si含量的C-Mn-Si(低)钢经760、780 ℃均热退火可得到力学性能满足要求的980 MPa级双相钢。不同均热温度下,C-Mn-Si(高)+Cr+Mo钢组织均为铁素体、岛状马氏体和少量贝氏体,区别在于均热温度高的铁素体晶粒细小且数量较多,呈凹凸不平形貌,马氏体含量少一些,贝氏体呈针状或团簇状;C-Mn-Si(低)钢组织则由铁素体、马氏体、少量的贝氏体和残留奥氏体组成,区别在于均热温度高,铁素体晶粒细化,轧制特征不明显,马氏体含量少,贝氏体呈粒状且量较少。残留奥氏体呈亮白色条状,这种亮白色的特征主要是因为Mn的局部富集。两种试验钢组织差异本质上是Cr、Mo和Si 3种合金元素的含量差异影响过冷奥氏体稳定性引起的。     

980 MPa级冷轧复相钢力学性能的多元调控

采用Gleeble-3500热模拟试验机、拉伸试验机和光学显微镜研究了连续退火工艺中均热温度、缓冷温度和过时效温度对980 MPa级复相钢力学性能及组织的影响规律。结果表明,经连续退火处理后980 MPa级复相钢组织为典型的铁素体、贝氏体、马氏体组织,随均热温度的提高,贝氏体和马氏体含量逐渐增加,从而提高抗拉强度和规定塑性延伸强度;缓冷温度则能改变新生铁素体晶粒大小及马氏体含量,从而调控复相钢力学性能;随着过时效温度的升高,部分颗粒状碳化物开始析出,能够降低马氏体的强度即改善复相钢塑性。从多元调控的角度逐步优化980 MPa级复相钢的综合力学性能,最终确定均热温度800 ℃、缓冷温度700 ℃和过时效温度340 ℃为最优工艺参数。     

F/M钢包壳管材热处理工艺优化

通过对Fe-12Cr-1.5W-0.2V-0.15Ta F/M钢包壳管材分别进行980~1150 ℃正火和600~730 ℃回火处理,研究不同热处理工艺对包壳管材微观组织、室温力学性能的影响。结果表明,不同温度正火处理后,F/M钢包壳管材的组织均为板条马氏体,随正火温度的升高,粗大的碳化物颗粒逐渐固溶至基体中,且原奥氏体晶粒尺寸会产生粗化,从1050 ℃的40 μm增至1150 ℃的80 μm;不同温度回火后,马氏体基体上析出细小纳米级碳化物颗粒,随回火温度增加,碳化物颗粒析出数量明显增加,但析出的碳化物颗粒尺寸无明显变化;包壳管材经过1100 ℃×60 min正火+650 ℃×90 min回火后具备良好的微观组织和力学性能,其原始奥氏体晶粒无明显长大,马氏体板条组织平均晶粒尺寸约为6.0 μm,小角度晶界比率为59.6%,沿着原奥氏体晶界有纳米相析出,晶内马氏体界面处析出大量纳米相,此时,管材表现出良好的强塑性匹配,抗拉强度为1024 MPa、屈服强度为849 MPa、伸长率为17.3%。     

Influence of interface mobility on the evolution of austenite–martensite grain assemblies during annealing

The quenching and partitioning (Q&P) process is a new heat treatment for the creation of advanced high-strength steels. This treatment consists of an initial partial or full austenitization, followed by a quench to form a controlled amount of martensite and an annealing step to partition carbon atoms from the martensite to the austenite. In this work, the microstructural evolution during annealing of martensite–austenite grain assemblies has been analyzed by means of a modeling approach that considers the influence of martensite–austenite interface migration on the kinetics of carbon partitioning. Carbide precipitation is precluded in the model, and three different assumptions about interface mobility are considered, ranging from a completely immobile interface to the relatively high mobility of an incoherent ferrite–austenite interface. Simulations indicate that different interface mobilities lead to profound differences in the evolution of microstructure that is predicted during annealing.     

开冷温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却的方式,研究了开冷温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响。结果表明：开冷温度显著影响F/B双相钢的显微组织和性能。开冷温度由747 ℃降至700 ℃时,铁素体体积分数由17.3%增至85.7%,铁素体晶粒尺寸由3.3 μm粗化至3.6 μm,贝氏体中析出的碳化物含量增加。同时,F/B双相钢的屈服强度从594 MPa降至475 MPa,抗拉强度从648 MPa降至532 MPa,伸长率从17.7%升至34.3%,扩孔率从36.4%提高至82.8%。因此,为实现热轧F/B双相钢力学性能和扩孔性能的平衡,开冷温度应控制在730~700 ℃。