低碳Mn系水淬贝氏体钢的组织和力学性能

研究了第二代Mn系空冷贝氏体钢合金体系,即低碳Mn系水淬贝氏体钢,为高强结构钢调质钢开辟了一条新途径,给出了试验钢在水淬工艺下的组织和力学性能.结果表明:随着冷却速度的加快,试验钢中将依次出现粒状贝氏体/仿晶界铁素体,粒状贝氏体,粒状贝氏体/马氏体组织,马氏体组织;与传统淬火钢27SiMn相比,试验钢具有突出优良的淬透性,韧性,切削性能,可以水冷,不需要油冷;直径300 mm的圆柱淬火后可得到粒状贝氏体组织,试验钢经中低温回火后,屈服强度大幅上升,抗拉强度变化不大;在300℃回火后具有最高的屈服强度,1/2半径处,σh～900 MPa,σ0.2～630 MPa,AKU(-20℃)～60 J,屈强比约为0.7;试验钢经高温回火后,将析出粒状碳化物,冲击韧度大幅上升,AKU5～65 J.     

不同热处理工艺对S890高强钢强韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射XRD,对比分析了S890钢水淬、油淬、空淬、550℃和420℃等温淬火不同工艺处理后的淬火、以及600℃回火组织;并测试了硬度和冲击性能。结果表明,水淬试样得到全马氏体组织,回火后硬度32.5 HRC,-40℃低温冲击功118 J;经过油淬和550℃等温淬火试样,马氏体组织中混有贝氏体,硬度略低但韧性显著下降;空淬和420℃等温淬火得到全贝氏体组织,韧性最低。分析表明,S890钢中马氏体在回火过程中,板条上析出的大量弥散的纳米级碳化物使S890钢具有优良的强韧性;而贝氏体铁素体和碳化物的结构、位向、形态等决定了其贝氏体的本征脆性。     

调质处理对低碳微合金钢组织与力学性能的影响

采用扫描电镜和拉伸试验机研究了C-Mn-Mo-Ni-Nb-Ti-V 系低碳微合金钢950 ℃淬火和560~640 ℃回火调质处理对钢微观组织及力学性能的影响。结果表明,轧态钢板中含有大量细小均匀的粒状贝氏体（GB）组织,有良好的强韧性。调质后,试验钢获得板条贝氏体及铁素体的混合组织,随回火温度的升高,板条贝氏体回复作用逐渐加强,相邻板条合并,致使组织粗化。试验钢经950 ℃淬火+640 ℃回火后,其强度下降,韧性和塑性明显提高,伸长率为26.9%,－20 ℃夏比冲击吸收能量为392 J,断口剪切面积达到100%。     

淬火和回火工艺对3.5Ni钢组织和力学性能的影响

通过拉伸和冲击试验以及SEM、TEM和EBSD组织观察,研究了不同热处理工艺参数对3.5Ni钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:3.5Ni钢在860℃保温1 h水淬后得到细小的板条马氏体(LM)加粒状贝氏体(GB)组织;570℃回火后,LM的板条变粗,GB中的M/A岛也溶解消失,基体上有大量渗碳体析出。随着回火温度的升高,板条继续合并长大,并且开始出现多边形铁素体,渗碳体也不断长大。回火温度为570~600℃时,低温韧性随回火温度的升高而增加,但是继续升高回火温度会使得低温韧性下降。研究表明:3.5Ni低温钢经860℃水淬+600℃回火的热处理可以获得最佳的力学性能。     

27SiMn钢相变规律与强韧化热处理

通过研究连续冷却和等温相变规律,确定了27Si Mn钢贝氏体相变的条件,设计了其两段淬火+低温回火热处理工艺,从而获得贝氏体组织。结果表明:当过冷奥氏体以3~40℃/s连续冷却时,存在贝氏体相变,并且随着冷速增加,贝氏体量先逐渐增加然后逐渐减少;贝氏体等温相变温度区间为390~450℃。910℃加热30 min,油冷至(450±10)℃再空冷至室温分段淬火,然后250℃回火低温40 min,27Si Mn钢获得贝氏体组织,其抗拉强度890 MPa,屈服强度693 MPa,断后伸长率28.0%,断面收缩率67.0%,冲击功64 J,具有良好的强度、塑性和韧性匹配。     

粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响

研究了粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响。结果表明,热轧或正火连续冷却过程中,形成了大量的粒状贝氏体,显著降低了钢的韧性。热轧直接回火后,粒状贝氏体得到一定程度的分解,改善了钢的低温韧性,-40℃冲击功可达46 J。经过正火加回火处理后,粒状贝氏体得到了充分的分解,低温韧性显著提高,-40℃冲击功达到144 J。     

回火温度对低合金高强度贝氏体钢组织和性能的影响

研究了回火温度对一种低温压力容器用低合金高强度(HSLA)贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明,经过910℃淬火后组织为粒状贝氏体,贝氏体板条界面及板条上分布有条状或块状M-A岛。回火温度在350~550℃区间升温时,M-A岛分解析出渗碳体;回火温度为635℃时,M-A岛完全分解为细小弥散的渗碳体颗粒;回火温度升至700℃时,贝氏体铁素体组织发生再结晶,板条结构消失,成为块状铁素体结构,渗碳体明显粗化。随着回火温度的升高,抗拉强度降低,伸长率和-50℃冲击功增加,屈服强度先升高后降低,冲击断口由脆性解理断口向韧性纤维断口变化。经过910℃淬火+635℃回火后达到最佳的强韧匹配度,抗拉强度为606 MPa,-50℃冲击功达到279 J。     

回火温度对低合金高强度贝氏体钢组织和性能的影响北大核心CSCD

研究了回火温度对一种低温压力容器用低合金高强度(HSLA)贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明,经过910℃淬火后组织为粒状贝氏体,贝氏体板条界面及板条上分布有条状或块状M-A岛。回火温度在350~550℃区间升温时,M-A岛分解析出渗碳体;回火温度为635℃时,M-A岛完全分解为细小弥散的渗碳体颗粒;回火温度升至700℃时,贝氏体铁素体组织发生再结晶,板条结构消失,成为块状铁素体结构,渗碳体明显粗化。随着回火温度的升高,抗拉强度降低,伸长率和-50℃冲击功增加,屈服强度先升高后降低,冲击断口由脆性解理断口向韧性纤维断口变化。经过910℃淬火+635℃回火后达到最佳的强韧匹配度,抗拉强度为606 MPa,-50℃冲击功达到279 J。     

冷却制度对700MPa级低碳贝氏体钢组织与性能的影响

在热轧试验的基础上,采用多功能材料试验机及光学显微镜,研究了不同冷却制度对700MPa级低碳贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明,根据冷却制度的不同,所研究低碳贝氏体钢的微观组织表现为准多边形铁素体、粒状贝氏体和板条贝氏体等的比例、形态及尺寸的不同。轧后空冷时,试样的微观组织主要为准多边形铁素体和粒状贝氏体,其强度较低,但塑性较好;轧后水冷时,试样的微观组织主要为板条贝氏体,具有较高的强度和较低的伸长率;轧后油淬时,试样的微观组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、准多边形铁素体及针状铁素体的复合组织,这种组织具有较好的强度和塑性配合;轧后水冷至531℃而后空冷至室温时,试样的微观组织主要为粒状贝氏体,具有高的屈服强度和屈强比。     

淬火方式对含铜时效钢组织和性能的影响

利用SEM、TEM、EBSD和力学检测手段研究了QLT工艺中水淬及油淬方式对含铜时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:与油淬工艺条件相比,试验钢在水淬工艺下获得更高的强度和韧性,屈服强度增加54MPa,-80℃冲击功增加45J。试验钢在QLT工艺水淬条件下的组织为片层状相间分布的板条铁素体和二次马氏体混合组织,油淬条件下试验钢组织为粒状贝氏体和二次马氏体。EBSD分析可知,水淬和油淬条件下的小角度晶界密度分别为0.938和0.647μm~(-1),有效晶粒尺寸分别为3.67和4.33μm,较高的小角度晶界密度会提高屈服强度,有效晶粒尺寸细化有利于提高强度和韧性;同时,水淬工艺下获得的片层状相间分布的板条铁素体和马氏体组织能够提高裂纹扩展偏折频率,消耗裂纹扩展功,提高韧性。     

热处理对高强建筑用钢组织和力学性能的影响

采用箱式电阻炉对高强度建筑钢进行了不同温度的回火,并对回火试样进行了显微组织观察,对拉伸性能和冲击性能进行了检验。结果表明,试验钢回火后组织以铁素体+贝氏体为主,随着回火温度升高,M-A逐渐分解,粒状贝氏体含量减少,铁素体晶粒尺寸增加;抗拉强度、屈服强度、屈强比和冲击功均先升高后降低,伸长率增加,断面收缩率则先略有降低后升高。综合考虑力学性能试验结果,当试验钢回火时间为60 min时,最佳回火温度为600℃。     

轧制冷却工艺对低合金超高强钢Q1300组织性能的影响

以开发屈服强度大于1 300MPa低合金超高强结构钢为目的,采用不同的轧制及冷却工艺并进行再加热淬火和回火处理,研究了轧制冷却工艺对低合金超高强钢组织性能的影响规律。结果表明,试验钢经控制轧制后奥氏体晶粒被拉长成扁条状,水冷至600℃后再空冷至室温所得到的粒状贝氏体组织较直接空冷至室温的组织细小,高温连续轧制后空冷至室温得到的组织为粒状贝氏体+板条贝氏体;相比高温热轧工艺,采用控轧控冷工艺能增大轧态组织的原奥氏体晶界面积,能有效细化再加热原始奥氏体晶粒,晶粒尺寸可减小3.5μm;经控轧控冷及调质热处理后,钢板具有较好的强韧性,屈服强度为1 345MPa,抗拉强度为1 590MPa,-40℃冲击功为44J,各项性能指标均达到相关标准要求。     

水电用SX780CFZ35特厚板热处理工艺研究

针对水电用SX780CFZ35特厚钢板需具备易焊接、高强度、良好的塑性和低温韧性的要求,研究了热处理工艺对其力学性能及金相组织的影响。结果表明,在相同淬火温度下,钢板屈服强度、抗拉强度随回火温度的升高而降低,但冲击功随回火温度的升高而升高,屈强比则呈先上升后下降的趋势。在相同回火温度下,随淬火温度的升高,钢板强度增加,冲击功降低。820 ℃淬火,钢板组织存在较大比例未溶铁素体,为贝氏体和细小铁素体双相组织;860 ℃以上淬火,钢板组织为贝氏体,回火后为回火索氏体组织。热处理工艺为900 ℃淬火+620 ℃ 回火时,钢板冲击功达到100 J以上,强度依然能符合技术协议要求,为最佳热处理工艺。     

回火温度对低碳贝氏体管线钢低温韧性的影响

通过力学性能测试和微观组织分析,研究了回火温度对低碳贝氏体X80管线钢组织及低温冲击韧性的影响。结果表明,低碳贝氏体X80管线钢在300℃回火2 h后达到最佳强韧性匹配,屈服强度在625 MPa,-40℃夏比冲击功为315 J,冲击断口呈现明显的韧性断裂形貌,-60℃夏比冲击功也达到了268 J。低碳贝氏体管线钢轧态组织以粒状贝氏体为主,经过300℃回火2 h后,组织与TMCP状态基本相似,仍保持粒状贝氏体组织,但是MA组元略细小;经过600℃回火2 h后,贝氏体出现粗化,并且出现多边形铁素体组织。低温韧性的改善是由于回火处理过程中富碳残留奥氏体发生转变,M/A组元由岛状转变为点状及细条状,粒状贝氏体晶间细化的M/A组元更好的阻碍了裂纹的扩展。     

回火温度对低碳贝氏体管线钢低温韧性和组织的影响

通过力学性能测试和微观组织分析,研究了回火温度对低碳贝氏体X80管线钢组织及低温冲击韧性的影响。结果表明,低碳贝氏体X80管线钢在300 ℃回火2 h后达到最佳强韧性匹配,屈服强度在625 MPa,-40 ℃夏比冲击功Akv为315 J,冲击断口呈现明显的韧性断裂形貌,-60℃夏比冲击功Akv也达到了268 J。低碳贝氏体管线钢轧态组织以粒状贝氏体为主,经过300 ℃回火2 h后,组织与TMCP状态基本相似,仍保持粒状贝氏体组织,但是MA组元略细小;经过600 ℃回火2 h后,贝氏体出现粗化,并且出现多边形铁素体组织。低温韧性的改善是由于回火处理过程中富碳残留奥氏体发生转变,M/A 组元由岛状转变为点状及细条状,粒状贝氏体晶间细化的M/A组元更好的阻碍了裂纹的扩展。     

无钼镍空淬贝氏体铸钢的研究与应用

以廉价的Si、Mn、Cr、B为主要合金元素,加入少量Ti、N、Ca和稀土等元素细化和净化钢的组织,开发了不含钼、镍等贵合金的贝氏体钢,并研究了回火温度对钢的组织和性能的影响。研究发现铸钢经920℃空淬后,获得了细小的贝氏体组织。随着温度升高,钢的韧性不断增加,在450～500℃左右出现回火脆性,韧性下降。以后韧性随回火温度升高而继续提高。硬度随回火温度升高而下降,在300℃以下回火,硬度下降平缓,维持在HRC55以上。随着回火温度升高,销盘磨损条件下的耐磨性不断下降,而冲击磨损条件下则在300℃回火时具有优异的耐磨性。无钼镍空淬贝氏体铸钢用作球磨机衬板、破碎机锤头和挖掘机斗齿等备件材料,寿命比高锰钢提高100%～300%。     

轧后冷却工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo低合金超高强钢组织和性能的影响

设计了一种以无碳化物贝氏体为主要组织的1500 MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo系超高强度钢,对比研究了实验钢轧后经空冷、先水冷至550℃后空冷和先水冷至450℃后空冷3种冷却工艺的显微组织和力学性能。结果表明:实验钢轧后直接空冷获得无碳化物贝氏体+少量M/A组织,先水冷后空冷得到无碳化物贝氏体+少量马氏体组织。组织中对性能尤其是韧性性能有显著影响的残留奥氏体薄膜的形貌和分布随冷却工艺的变化而变化,空冷冷却残留奥氏体薄膜分布在贝氏体铁素体板条间,先水冷再空冷冷却残留奥氏体薄膜不仅存在于贝氏体铁素体板条间,在板条内部也可以观察到少量细小的膜状残留奥氏体,分割贝氏体铁素体板条,起到了细化晶粒的作用,有益于实验钢力学性能的提升。先水冷至550℃后空冷,实验钢的抗拉强度可达1600 MPa,-20℃冲击吸收功为28 J,具有最优的综合力学性能。     

基于高温回火的高强钢焊丝带状组织调控

对800 MPa级高强钢气保焊丝进行630～700 ℃热处理,研究了不同高温回火温度对高强钢焊丝带状组织、强度、塑性及冲击韧性的影响. 结果表明,回火后焊丝主要由类回火索氏体基体及随机分布的粒状贝氏体组成,随着回火温度的升高,粒状贝氏体减少,而类回火索氏体的组织增多,焊丝经轧制后形成的粒状贝氏体型带状组织得到显著改善. 焊丝的强度随回火温度的升高呈不断上升的趋势,但都低于原始态. 当回火温度为700 ℃时抗拉强度为836 MPa,冲击吸收功可达148 J,较未回火前提高近5倍,断后伸长率可达26.5%,为回火前的6倍,回火后焊丝冲击韧性和塑性得到显著改善.     

回火温度对超低碳贝氏体钢(ULCB)组织与性能的影响

超低碳贝氏体钢经两阶段控轧控冷,在不同温度进行一定时间的回火,检测了热处理前后钢板力学性能并对比分析了组织特点.结果表明,随着回火温度的升高,贝氏体板条逐渐合并,过渡到粒状贝氏体,随着回火温度的进一步升高,出现粗大的准多边形铁素体组织;在490 ℃～620 ℃范围内进行热处理,试验钢会得到良好的综合性能;粒状贝氏体组织在-20 ℃的低温冲击功在560 ℃热处理达到最小值,之后随着回火温度的升高而大幅提高;而含有板条贝氏体组织钢的-20 ℃低温冲击功随着热处理温度的升高而有所改善.     

轧后冷速对低碳贝氏体钢组织性能影响

模拟两阶段控轧控冷工艺,进行了低碳贝氏体钢轧制实验,分析了轧后快速水冷和空冷对低碳贝氏体钢组织及性能的影响。结果显示,钢轧后,在两种冷速下得到的组织形貌差别较大,快速水冷得到强度较高的板条贝氏体组织,缓冷得到强度较低的粒状贝氏体组织,粒状贝氏体的形成温度较高,没有明显板条特征;板条贝氏体屈服强度比粒状贝氏体高出278MPa,抗拉强度高出307MPa;而粒状贝氏体的塑性和韧性指标明显优于板条贝氏体,延伸率和-20℃低温冲击功指标是板条贝氏体的近3倍。