合金化高锰钢ZGMn13CrMo的组织与性能研究

通过对奥氏体高锰钢进行合金化和热处理工艺优化，研究了合金化高锰钢ZGMn13CrMo的力学性能、显微组织和耐磨性。结果表明，ZGMn13CrMo水韧处理后组织为奥氏体基体和均匀、细小、弥散分布的颗粒状碳化物。碳化物强化了奥氏体基体，冲击韧度是普通高锰钢的1．41倍，屈服强度是普通高锰钢的1.38倍，抗拉强度是普通高锰钢的1．25倍，耐磨性是普通高锰钢的1.35倍以上。     

固溶温度对热轧Fe-Mn-Al-C低密度高强钢组织和性能的影响

在700～1100℃范围内研究了固溶处理温度对Fe-Mn-Al-C低密度高强钢力学性能、显微组织和断裂行为的影响,研究其在不同的固溶处理温度下力学性能、组织和断口的差异。结果表明,随着固溶处理温度的升高,晶粒尺寸不断变大,碳化物不断溶解;并且在900℃固溶处理时,试验钢开始出现孪晶,并且随着固溶处理温度的升高,孪晶的尺寸不断增加,密度先增加后减少。随着固溶处理温度的升高,试验钢的抗拉强度、屈服强度不断下降,断后伸长率不断升高;固溶处理温度为1100℃时,强塑积达到最高值,得到强度与韧性的良好组合,抗拉强度为770. 43 MPa,断后伸长率达到70. 0%,强塑积为53. 93 GPa·%。     

增氮降镍对316奥氏体不锈钢组织和性能的影响

利用OM、SEM及TEM研究了增氮降镍对316奥氏体不锈钢的组织、析出相及力学性能的影响。结果表明:增氮降镍后试验钢仍为单一的奥氏体组织;试验钢在晶界处的M23C型碳化物析出相数量减少,有少量的碳氮化合物和氮化物析出相在晶界析出;试验钢的伸长率和断面收缩率变化不大,冲击功由260.6 J提高到294.3 J;抗拉强度由829.24 MPa上升到1221.67 MPa;屈服强度由585.06 MPa上升到878.57 MPa,显著提高了试验钢的力学性能。     

热处理温度对轻质中锰钢组织和力学性能的影响

采用室温拉伸、SEM、EBSD、TEM等分析检测技术,对在760～950℃热处理的轻质中锰钢的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:经过不同温度热处理后,试验钢的显微组织均由铁素体和奥氏体两相组成。830℃保温10 min后水淬的试验钢可获得最佳力学性能,其抗拉强度为863 MPa,断后伸长率为47%,强塑积达到40 929 MPa·%。当热处理温度降低至760℃时,钢中奥氏体含量减少,使得奥氏体中固溶碳含量增加,导致试验钢抗拉强度增加,断后伸长率降低,且无机械孪晶形成;当温度升高至910～950℃时,奥氏体晶粒粗化,奥氏体体积分数增加,其抗拉强度和断后伸长率相应降低。试验钢在拉伸变形过程中,其强化机制以孪晶诱发塑性和微带诱发塑性为主。     

含碳量对Ni-Cr-W-Mo合金显微组织及力学性能的影响

采用真空感应熔炼与电渣重熔相结合的工艺冶炼，随后锻造和热挤压制备了外径320 mm、内径280 mm,碳质量分数分别为0.04%、0.08%和0.12%的Ni-Cr-W-Mo合金管。对合金管进行了1 160～1 250℃保温20 min水冷的固溶处理。检测了热挤压态和固溶处理态合金管的显微组织和力学性能及固溶处理态合金管的高温持久性能。结果表明：热挤压态合金管晶粒细小且晶内有大量孪晶，碳化物弥散分布；随着含碳量的增加，相同温度固溶处理的合金管晶粒尺寸减小；随着固溶温度的提高，含碳量相同的合金管晶粒尺寸增大；合金管中碳化物主要为M₆C和M₂₃C₆,弥散分布于晶内和晶界；随着含碳量的增加，合金管中碳化物数量增多，经1 220℃保温20 min水冷固溶处理的合金管的室温强度先降低后升高，断后伸长率降低，以及在927℃、80 MPa应力条件下的持久寿命和断后伸长率均先升高后降低。     

不同水韧处理工艺下铌微合金化高锰钢的组织演变和力学性能

通过铌微合金化得到了一种具有高强度和高冲击吸收能量的高锰钢。通过研究不同的水韧处理温度和水韧处理保温时间下铌微合金化高锰钢的组织及性能的演变,探究其最佳的水韧处理工艺。结果表明,随着水韧处理温度的上升或水韧处理时间的延长,试验钢中的碳化物不断溶解在奥氏体基体中,由于晶粒不断长大,其强度和冲击吸收能量呈先上升后下降的趋势,当水韧处理温度为1100 ℃,水韧处理时间为1.5 h时,试验钢的强度和韧性达到峰值,抗拉强度为957.7 MPa,屈服强度为415.3 MPa,断后伸长率为57.2%,冲击吸收能量为298 J,硬度为222 HBW,此时试验钢达到最佳的力学性能。     

高锰钢无缝管膨胀前后组织与性能的对比研究

对热挤压成型的10Mn25Si3Al3高锰钢无缝管进行了15%和25%膨胀试验，对比了管体膨胀前后的拉伸和冲击性能以及微观组织等。结果表明，热挤压成型高锰钢无缝管的组织为均匀细小的奥氏体，屈服强度为340 MPa，屈强比为0.47，伸长率为64%，硬化指数为0.46，半尺寸冲击功为78 J，且壁厚偏差小于5%，表明管材具有较好的均匀变形能力，且低的屈服强度有利于膨胀；经15%和25%膨胀变形，管材屈服强度分别提高了67%和85%，抗拉强度分别提高了19%和27%，但伸长率分别降低至34%和29%，冲击功分别降低至47 J和38J，膨胀后的力学性能满足API Spec 5CT对N80钢级的要求。     

700MPa级钢显微组织对力学与使用性能的影响

Nb、Ti、V微合金钢常常因轧制工艺的不同而导致其力学性能截然不同。对在工业生产中力学性能出现显著差异的700 MPa级微合金钢的微观结构,采用光学金相、扫描电镜、透射电镜和物理化学相分析进行研究。结果表明:因轧后冷却速率的不同而形成的铁素体+少量珠光体、准多边形铁素体、准多边形铁素体+部分贝氏体三类组织,其力学性能特征分别表现为:屈服强度低、抗拉强度低、冲击功高、断后伸长率高;屈服强度高、抗拉强度高、冲击功适中、断后伸长率适中;屈服强度低、抗拉强度高、冲击功低、断后伸长率低。第二相粒子(Ti,Nb,V)C的析出量及其尺寸分布的不同,以及铁素体晶粒尺寸差异是产生强度差异显著的主要原因,而较多大尺寸不规则状M/A岛的形成是该钢种冲击功明显下降的关键因素。     

连续退火工艺对高锰钢组织和性能的影响

研究了高锰钢在不同连续退火并水淬后的显微组织和力学性能。结果表明,随着水淬温度升高,钢抗拉强度、屈服强度和屈强比逐渐降低,加工硬化性能提升,而强塑积和伸长率呈现先升后降的趋势,在800℃最高;钢的组织为单相奥氏体组织,晶粒尺寸大小均匀,存在大量退火孪晶。     

合金化高锰钢ZGMn13CrMo的组织与性能研究

通过对奥氏体高锰钢进行合金化和热处理工艺优化,研究了合金化高锰钢ZGMn13CrMo的力学性能、显微组织和耐磨性。结果表明,ZGMn13CrMo水韧处理后组织为奥氏体基体和均匀、细小、弥散分布的颗粒状碳化物。碳化物强化了奥氏体基体,冲击韧度是普通高锰钢的1．41倍,屈服强度是普通高锰钢的1．38倍,抗拉强度是普通高锰钢的1．25倍,耐磨性是普通高锰钢的1．35倍以上。     

淬火温度对E550海洋工程用钢组织与性能的影响

对控轧控冷态60 mm厚的E550海洋工程用钢分别进行860、890、930℃的奥氏体化淬火,650℃的回火,使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对热处理后钢板的组织和力学性能进行研究。结果表明:调质处理钢板的屈服强度随着淬火温度的升高不断增加,而抗拉强度和伸长率基本保持不变。860℃淬火后的组织细小均匀,晶内有大量小角度晶界存在,冲击吸收能量在188～335 J之间;890℃淬火,晶粒尺寸有所增加,且晶粒间多以大角度晶界为多;930℃淬火,由于温度较高,相邻奥氏体晶粒间出现相互吞并生长现象,冲击吸收能量很不稳定,最低仅为20 J。     

衬板用Fe-24Mn-7Al-1C耐磨钢的热处理工艺对组织和性能影响北大核心CSCD

采用金属模具浇注新型Fe-24Mn-7Al-1C轻质奥氏体耐磨钢。用X射线衍射分析、显微组织及断口形貌观察、析出物能谱分析,研究余热水韧处理和常规水韧处理对新型钢种的组织、力学性能、断裂机理的影响。结果表明:晶界处粗大的未溶碳化物为(Fe,Mn)3Al C的κ碳化物,该碳化物在950℃后迅速溶于奥氏体基体中。余热水韧处理温度850℃左右,其冲击韧性值(V型缺口)108.3 J/cm2,表面硬度为219 HB(心部硬度217 HB),抗拉强度为784.6 MPa,屈服强度408.9 MPa,断后伸长率为53.8%;断口由准解理区域和大小不一的韧窝断裂区域组成。常规水韧处理时在1050℃保温1 h后综合性能最佳,其冲击韧性值(V型缺口)231.3 J/cm2,硬度为205 HB,抗拉强度为809.6 MPa,屈服强度410.9 MPa,断后伸长率为56.9%;常规水韧处理的断口形貌呈韧窝状,断裂机理为典型微孔聚集型断裂。     

不同变形工艺对Mg-5Zn-1Y合金组织及性能的影响

研究了Mg-5wt%Zn-1wt%Y合金在热挤压和热轧两种变形过程中组织及性能的变化。结果表明,两种变形工艺均能细化合金组织,提高合金性能。热轧后合金获得了20~30μm均匀的晶粒和少量孪晶,合金的抗拉强度为291.4 MPa,断后伸长率为10.9%;而经过热挤压后的再结晶晶粒尺寸可达2μm,有部分未再结晶区域存在,合金的抗拉强度可达368.8 MPa,断后伸长率为13.4%。较高的强度源于极其细小的再结晶晶粒及弥散分布的第二相。     

衬板用Fe-24Mn-7Al-1C耐磨钢的热处理工艺对组织和性能影响

采用金属模具浇注新型Fe-24Mn-7Al-1C轻质奥氏体耐磨钢。用X射线衍射分析、显微组织及断口形貌观察、析出物能谱分析,研究余热水韧处理和常规水韧处理对新型钢种的组织、力学性能、断裂机理的影响。结果表明:晶界处粗大的未溶碳化物为(Fe,Mn)3Al C的κ碳化物,该碳化物在950℃后迅速溶于奥氏体基体中。余热水韧处理温度850℃左右,其冲击韧性值(V型缺口)108.3 J/cm2,表面硬度为219 HB(心部硬度217 HB),抗拉强度为784.6 MPa,屈服强度408.9 MPa,断后伸长率为53.8%;断口由准解理区域和大小不一的韧窝断裂区域组成。常规水韧处理时在1050℃保温1 h后综合性能最佳,其冲击韧性值(V型缺口)231.3 J/cm2,硬度为205 HB,抗拉强度为809.6 MPa,屈服强度410.9 MPa,断后伸长率为56.9%;常规水韧处理的断口形貌呈韧窝状,断裂机理为典型微孔聚集型断裂。     

氮含量与终轧温度对车削非调质钢组织性能的影响

研究了氮含量与终轧温度对直接车削用非调质钢组织和性能的影响规律。结果表明,随着氮含量的增加,钢中的铁素体含量逐渐增多,且铁素体组织从晶界向晶内扩展;钢的珠光体团尺寸减少,但幅度较小,而原奥氏体晶粒尺寸先明显减小后增加;氮含量为0.0190%的材料具有最细小的原奥氏体晶粒尺寸和较细的珠光体团尺寸。氮含量为0.0190%、终轧温度为850 ℃时,材料具有最佳的室温综合力学性能,此时,材料的屈服强度640 MPa,抗拉强度915 MPa,伸长率22%,断面收缩率63%,冲击吸收能量82 J。     

固溶热处理对316L奥氏体不锈钢性能的影响

为进一步研究固溶热处理工艺对316L低碳奥氏体不锈钢性能的影响,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子万能试验机等设备研究了不同固溶热处理工艺条件下316L不锈钢的显微组织和力学性能。结果表明：在1 080～1 150℃固溶温度和60～300 min固溶时间范围内,随着固溶热处理温度的升高、固溶热处理时间的延长,316L奥氏体不锈钢强度降低,伸长率增大,硬度值整体变化不大,冲击功呈上升趋势;316L奥氏体不锈钢组织中小角度晶界和大于45°的大角度晶界占比相对较大,大角度晶界能阻碍裂纹扩展,小角度晶界能降低界面能,对316L奥氏体不锈钢的强化产生积极作用;采用1 080℃、60 min固溶热处理后,316L奥氏体不锈钢的屈服强度为264 MPa,抗拉强度为553 MPa,伸长率为61%,布氏硬度值为141HBW,20℃冲击功可达306 J,晶间腐蚀性能合格,综合性能优异。     

氮含量与终轧温度对车削非调质钢组织与性能的影响

研究了氮含量与终轧温度对直接车削用非调质钢组织和性能的影响规律。结果表明:随着氮含量的增加,钢中的铁素体含量逐渐增多,且铁素体组织从晶界向晶内扩展;钢的珠光体团尺寸减少,但幅度较小,而原奥氏体晶粒尺寸先明显减小后增加;氮含量为0.0190%的材料具有最细小的原奥氏体晶粒尺寸和较细的珠光体团尺寸。氮含量为0.0190%、终轧温度为850℃时,材料具有最佳的室温综合力学性能,此时,材料的屈服强度640 MPa,抗拉强度915 MPa,伸长率22%,断面收缩率63%,冲击吸收能量82 J。     

回火温度对贝氏体耐磨钢组织和性能的影响

对贝氏体耐磨钢进行控轧控冷+回火工艺,探究不同温度回火后贝氏体耐磨钢的组织演变和性能。结果表明,经控轧控冷工艺和200℃回火后,试验钢获得较为理想的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织,组织中包含8.7%(体积分数)的残留奥氏体。该工艺下钢板获得较好的强韧性匹配,屈服强度达到1172 MPa,抗拉强度达到1613 MPa,断后伸长率达到19.4%,-20℃冲击吸收能量为47 J,并可满足NM500级别的硬度要求。520℃回火后大量粗大碳化物析出,且残留奥氏体基本分解完毕,导致钢板强韧性下降。     

轧后冷却工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo系超高强钢组织性能的影响

采用热轧后间断淬火+回火(IDQ+T)和在线配分(DQP)两种不同的工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo系中碳低合金钢进行处理,利用SEM、XRD、EBSD研究冷却工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明:两种工艺下均得到板条马氏体和残留奥氏体的组织。经过轧后间断淬火+回火(IDQ+T),随淬火终冷温度升高,马氏体板条粗化,碳化物尺寸增加,残留奥氏体含量增加,强度降低,伸长率升高,韧性先升高后降低。组织中的粗大马氏体板条和尺寸较大的碳化物会降低韧性。在线配分(DQP)工艺得到的残留奥氏体含量最高,分布也更均匀,因此其伸长率和冲击功均明显增加,但残留奥氏体量增加同时会降低钢的强度,对屈服强度的影响最明显,导致屈强比降低。DQP处理实验钢的综合力学更优,抗拉强度超过1500 MPa、屈服强度超过1000 MPa,伸长率大于16%,-20℃冲击功达到26.8 J。     

冷却速度对微合金化中碳非调质钢组织和性能的影响

通过热处理试验模拟了曲轴用微合金化中碳非调质钢经过小变形量条件的闭式模锻后获得的粗大组织,并进行相应的力学性能测试,研究了冷却速度和微合金元素Ti、Nb对中碳非调质V钢组织和力学性能的影响。结果表明,V-Ti-Nb钢炉冷后的综合力学性能最佳,抗拉强度达到960.6 MPa、屈服强度达到672.1 MPa、断后伸长率达到17.5%、冲击吸收能量达到22.9 J。冷却速度的增加使得V钢的抗拉强度和屈服强度均提高了近120 MPa,由于贝氏体这类硬相的存在,导致塑性下降,但是由于原始奥氏体晶粒尺寸的细化,使得冲击性能没有发生明显变化。Ti和Nb的加入,V-Ti-Nb钢由于珠光体片层间距的细化及(V, Ti, Nb)(C, N)的析出强化,屈服强度提升了76.5 MPa;珠光体片层间距和原始奥氏体晶粒尺寸的细化是V-Ti-Nb钢冲击性能改善的主要原因。