中锰TRIP钢两相区温轧退火碳化物演变行为

采用CR+WR+IA(冷轧+温轧+退火)热处理工艺,研究了两相区退火过程中碳化物演变行为及其对0.1C-5Mn钢组织、性能、残留奥氏体体积分数与稳定性的影响。结果表明:冷轧试验钢经温轧退火处理后,获得了超细晶铁素体与残留奥氏体复相组织,其中退火10 min与30 min试样基体上弥散少量碳化物。伴随碳化物的析出与溶解行为,残留奥氏体体积分数出现先降低后升高的趋势;在退火10 min与60 min组织中,受碳化物与新生奥氏体钉扎作用,使得铁素体以小角度取向差为主,而残留奥氏体以大角度取向差为主;高密度位错、TRIP效应、细晶强化以及析出强化为试验钢提供良好的强塑性。     

临界热处理对低合金TRIP钢组织与力学性能的影响

研究了临界热处理工艺对基于奥氏体逆相变原理设计的Fe-0.1C-2.5Mn-0.6Ni低合金TRIP钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢经两相区临界退火仅能获得少量的残留奥氏体,且残留奥氏体含量随着退火温度的升高呈现先增加后降低的趋势,740℃退火后钢中的残留奥氏体含量最高。试验钢临界退火后在高温回火处理过程中马氏体会通过逆相变转变成奥氏体,使得钢中的残留奥氏体含量大幅提高。680℃回火后,试验钢中的残留奥氏体含量达到最大值10.4%,钢的塑性和韧性由于相变诱发塑性(TRIP)效应而显著提高。与传统TRIP钢相比,本文研究的TRIP钢更适合于厚板材、厚壁管材的生产制造。     

两相区退火中锰TRIP钢残余奥氏体含量与加工硬化行为

采用ART (奥氏体逆相变)退火热处理工艺,研究了两相区温轧和退火过程中冷轧中锰TRIP钢中残余奥氏体体积分数变化与加工硬化行为。结果表明:冷轧实验钢经两相区温轧退火处理后,获得了临界铁素体与残余奥氏体或马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃,随退火时间的延长,受少量碳化物析出及溶解与C、Mn元素富集程度的影响,残余奥氏体含量由20. 8%先下降至18. 7%后回升至22. 8%最后又骤降至4. 5%。退火时间小于5 h时,实验钢持续加工硬化水平较高,其中均匀塑性形变阶段中,加工硬化指数随退火时间增加,表现出先升高后降低的变化趋势,在退火1 h时加工硬化能力达到最高。     

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。     

0.2C-5Mn-1.5Al中锰TRIP钢的显微组织及力学性能

利用相变热力学模拟计算,扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),拉伸试验机等设备系统研究了不同退火工艺下0.2C-5Mn-1.5Al中锰TRIP钢的相变特点及组织性能,通过与不添加Al的0.2C-5Mn中锰TRIP钢进行比较,研究了Al对相变规律及工艺与组织性能的影响规律。结果表明:Al添加提高并扩大了临界区温度范围,使得中锰钢可以选择更高的临界退火温度,这有助于加快奥氏体逆相变过程,缩短退火时间;同时Al的添加促进了C,Mn元素的聚集,有效提高了残留奥氏体含量,增强了变形过程中的TRIP效应;随着退火温度的升高,0.2C-5Mn-1.5Al钢的奥氏体含量及伸长率均表现为先增加后减少的趋势,而屈服强度略微下降,拉伸强度持续增加,在760 ℃退火3 min时获得最佳的力学性能:伸长率为32%,强塑积为35 GPa·%,Al的添加有效提高了0.2C-5Mn中锰TRIP钢的综合力学性能。     

含铌TRIP钢的显微组织和残留奥氏体稳定性分析

研究了含Nb与不含Nb两种冷轧TRIP钢热处理后的显微组织和力学性能,并用X射线衍射法计算了TRIP钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中的碳含量.试验结果表明,TRIP钢中铁素体体积分数随退火温度的升高逐渐减少,在相同热处理工艺下,与不含Nb试样比较,含Nb试样的残留奥氏体中碳含量较高,强塑积较大.残留奥氏体量大约相同时,含Nb试样残留奥氏体更为稳定,综合力学性能也更好.     

ART退火后冷却方式对0.1C-7.2Mn钢加工硬化行为的影响

以0.1C-7.2Mn热轧和冷轧中锰钢为研究对象,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸试验等手段,研究了奥氏体逆相变(ART)退火后不同冷却方式对中锰钢加工硬化行为的影响。结果表明,热轧试验钢ART退火后得到板条状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样中有大量碳化物析出,而水冷抑制了碳化物析出。冷轧试验钢ART退火后得到了等轴状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样表现为连续屈服,而水冷促进了组织的等轴化;热轧试样获得更高体积分数的残留奥氏体,获得了优异的力学性能;残留奥氏体体积分数越大,拉伸变形过程中发生的TRIP效应越持久,提供更高、更持续的加工硬化。     

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·%。     

Mn含量对0.15C-0.6Si-Mn TRIP钢组织和力学性能的影响

经过在两相区退火和贝氏体区等温处理，研究了两种不同锰含量的低硅TRIP钢的组织和力学性能，试验结果表明，低硅和低锰钢的残留奥氏体量少，力学性能差；增加锰含量，能提高残留奥氏体量及拉伸强度和伸长率，其力学性能与常规低碳Si-MnTRIP钢的水平相关，用电子探针测试了两相区退火钢中锰和硅的分布情况，发现锰在临界区退火时不发生再分配。     

压下率对两相区温轧淬火配分中锰钢组织性能的影响

采用SEM、TEM、XRD、室温拉伸等手段,研究了0.1C-7.2Mn钢两相区温轧淬火配分处理钢的组织形貌、碳化物析出、残留奥氏体体积分数及其中的C含量及力学性能。结果表明,随着温轧压下率的增大,两相区温轧淬火配分处理后试样的马氏体板条得到细化并逐渐平行于轧制方向;两相区温轧淬火配分处理后试样的显微组织由马氏体和残留奥氏体组成,并且有碳化物析出;随着温轧压下率的增大,碳化物的平均尺寸粗化,残留奥氏体的体积分数逐渐升高,并且残留奥氏体中的C含量先升高后降低,屈服强度和抗拉强度均先升高后降低,伸长率先降低后升高。当温轧压下率为80%时,强塑积达到最高31.50 GPa·%。     

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。     

Mechanical Properties and Retained Austenite Stability of High Aluminum TRIP-aided Cold-rolled Steel Sheets

The mechanical properties, microstructure and retained austenite stability of CMnAlSi-TRIP steels were investigated in this paper. The steel sheets were hot-rolled, cold-rolled and heat treated by intercritical annealing and isothermal heat treatment. The microstructure, volume fraction of retained austenite and its carbon concentration were observed by Optical microscopy and X-ray diffraction. The mechanical properties were obtained through uniaxial tensile test. The results show that the CMnAlSi cold-rolled TRIP-aided steels have good combination of strength and ductility with proper isothermal heat treatment, the retained austenite stability determines incremental strain hardening exponent during strain-induced martensitic transformation, and affected by its volume fraction and carbon content. The retained austenite stability has a good correlation with the combination of strength and ductility.     

两相区退火对不同硅含量TRIP钢残留奥氏体和力学性能的影响

研究了硅含量分别为1．5wt％和1．0wt％的冷轧低碳硅锰TRIP钢两相区退火温度对残留奥氏体量和力学性能的影响。结果表明，随两相区退火温度的升高，两种钢的残留奥氏体量和残留奥氏体中的含碳量以及其屈服强度和抗拉强度都上升。当硅含量降至1．0％时，对钢的残留奥氏体量没有影响，但是降低了残留奥氏体中的碳含量，同时降低了钢的抗拉强度。两种钢的最大强塑积值相近，约为22000MPa%。     

配分温度对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢组织和力学性能的影响

对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢进行IQP(Intercritical heating quenching and partitioning)处理,获得超细化铁素体、马氏体和残留奥氏体多相组织。采用SEM、XRD和拉伸试验机研究了配分温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随配分温度的升高,试验钢的抗拉强度逐渐下降,屈服强度和伸长率均先增大后减小。试验钢中残留奥氏体含量随配分温度的升高呈先增加后降低的趋势。配分温度为400 ℃时,残留奥氏体的含量最高,TRIP效应能够提供持久的加工硬化,试验钢获得了最高的均匀变形能力,抗拉强度为1444 MPa,伸长率为20.13%,强塑积达到29 GPa·%,综合力学性能最佳。     

快速加热连续退火对超高强TRIP钢显微组织与力学性能的影响

研究了快速加热连续退火工艺对V微合金化低Si含P系TRIP钢显微组织特征与力学性能的影响.结果表明,快速连续退火过程中,随着退火温度的升高,拉伸强度增加明显,然而为了保证其综合性能,并不能一味地提高其临界退火温度.加热速率80℃/s,退火温度为880℃时,残余奥氏体形态不仅仅局限于细小的块状结构;而且在贝氏体铁素体板条间能观察到大量的薄膜状残余奥氏体.细小、弥散的V（C,N）)分布于铁素体或贝氏体基体中,大部分析出粒子直径在4—9 nm之间,实验钢具有优异的强度与塑性配合:R_m=1010 MPa,R_P0.2=690 MPa,δ=23.6%,n=0.27,r=1.17,强塑积达到23836 MPa.%.退火温度过高或过低,都会减少残余奥氏体的体积分数、改变其形貌并增大其尺寸,导致综合力学性能下降.     

淬火加热温度对超细晶Q&P钢组织性能的影响

研究了淬火加热温度对超细晶Q&P钢微观组织、元素分布、残留奥氏体体积分数和力学性能的影响。结果表明,当淬火加热温度升高时,铁素体含量逐渐减少,马氏体含量升高,残留奥氏体含量呈现先增加后减少的趋势,高淬火加热温度下C元素的扩散速率加快,残留奥氏体的机械稳定性更好。软相铁素体的存在为试验钢提供了良好的韧性。当淬火加热温度为820 ℃时,Q&P钢的综合力学性能最好,抗拉强度为863 MPa,伸长率为26.1%,强塑积为22.5 GPa·%。     

0.2C-5Mn-0.5Si-2.5Al中锰钢临界退火后的微观组织及力学性能

利用热力学模拟计算、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸试验机等设备研究了不同退火工艺下0.2C-5Mn-0.5Si-2.5Al中锰TRIP钢的相变规律、微观组织及力学性能,分析了Al对相变规律及工艺与组织性能的影响规律。结果表明:添加(质量分数)2.5 %Al后,两相区显著扩大,且A₃温度明显提高,这有助于提高临界退火温度,进而加快奥氏体逆相变过程,有效地提高在较短临界时间(1、3 min)退火后的残留奥氏体含量;因2.5 %Al的添加,微观组织中出现了δ-铁素体;在临界退火温度范围内(760~880 ℃),随着退火温度的升高,屈服强度呈现略微下降趋势,而抗拉强度逐渐增加,退火1 min时伸长率及强塑积随退火温度的增加先升高后降低,而退火3 min时伸长率及强塑积随退火温度升高呈持续下降趋势;试样在760 ℃退火3 min可获得最佳的力学性能,抗拉强度为927.69 MPa,伸长率为50.12%,强塑积为46 503.00 MPa·%。     

Effect of Cu,Cr and Ni on mechanical properties of 0.15 wt.% C TRIP-aided cold rolled steels

Cold-rolled steels based on 0.15C–1.5Mn–1.5Si–0.5Cu containing Cr or/and Ni were prepared, and intercritical annealing and isothermal treatment, were carried out. The addition of Cu or Cu+Ni resulted in a large increase of the retained austenite volume fraction as well as an improvement of elongation and the strength-ductility balance. However, the addition of Cr or Cu+Ni showed a dual-phase deformation behavior having higher tensile strength and lower elongation.