Fe-1C钢离异共析转变行为

离异共析转变(DET)是高碳钢实现快速球化退火的重要理论依据。为了深入理解离异共析转变机理,采用定量金相方法,通过奥氏体中断淬火和等温转变试验对Fe-1C钢离异共析转变行为进行研究。结果表明,在共析温度以下,Fe-1C钢中离异共析转变与珠光体转变存在竞争, DET相体积分数与奥氏体化后残留的渗碳体粒子间距L_θ以及珠光体片层间距λ有关,DET相体积分数随λ/L_θ值的增加而增大。用基于JMAK方程的离异共析转变动力学模型计算了DET相体积分数随λ/L_θ的变化关系并与试验结果进行了比较拟合,试验测量值与计算拟合曲线吻合较好。λ/L_θ的值越大,离异共析转变时碳原子扩散所需距离相对于珠光体转变越短,就越有利于离异共析转变的发生。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

电子探针分析钢表面氧化铁皮的状态

利用电子探针(EPMA)对标准样品及待测钢板分别进行了状态分析试验,结果表明:电子探针可有效判定钢表面氧化铁皮中Fe元素存在的不同价态,其中Fe元素L_β/L_α峰强比对照法最为实用,即通过电子探针测试获得待测试样的Fe元素Lβ/Lα峰强比,然后将该比值与标准样品的Fe元素Lβ/Lα峰强比进行对照,即可判断待测试样氧化铁皮层内不同位置铁的价态,从而鉴定物相为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO或单质Fe。经多次测试,Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、单质Fe 4种相的Fe元素Lβ/Lα峰强比分别为0.36、0.41、0.47、0.08,最大统计不确定度为0.02。依据Fe元素Lβ/Lα峰强比的差异,电子探针可对截面试样氧化铁皮的不同灰度区域进行物相鉴定,此外,还可对表面试样的氧化铁皮缺陷进行状态分析。     

Al对热挤压模具钢 SDAH13连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测定Al质量分数分别为0.77%和1.43%以及无Al的热挤压模具钢SDAH13的连续冷却转变曲线,并结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪分析Al元素对SDAH13钢相变点、连续转变规律、组织以及硬度的影响.结果表明:Al元素显著提高SDAH13钢的Ac₁、Ac₃和Ms点,降低淬火残留奥氏体含量,同时扩大铁素体及奥氏体两相区.在1060℃奥氏体化温度下,Al元素对SDAH13钢贝氏体相变的临界冷速（0.30℃·s-1）无明显影响,但使贝氏体相区变宽,Al质量分数分别为0.77%和1.43%的SDAH13钢的珠光体相变的临界冷速（0.05℃·s-1和0.3℃·s-1）均高于无Al的SDAH13钢的临界冷速（0.02℃·s-1）,且Al质量分数为1.43%的SDAH13钢在0.02—0.08℃·s-1冷速下出现先共析铁素体组织.Al的加入还使SDAH13钢淬火硬度有所降低.      

热轧590MPa级车轮钢的奥氏体相变行为

 利用热力模拟试验技术,研究一种Nb-V-Ti复合微合金化C-Mn钢的奥氏体连续冷却相变行为,为低成本高性能热轧590MPa级车轮钢的控制轧制和控制冷却工艺制定提供必要的理论依据。研究表明：无形变条件下,铁素体转变存在的冷却速率范围为0. 5~5℃/s,珠光体转变存在的冷却速率范围为0. 5~2℃/s;形变条件下,铁素体转变存在的冷却速率范围为0. 5~25℃/s,珠光体转变存在的冷却速率范围为0. 5~10℃/s;不论是否存在形变,贝氏体转变存在于整个冷却速率范围(0. 5~30℃/s);奥氏体区形变增加了奥氏体内部的缺陷密度,促进了非均匀形核的发生,故形变促进了铁素体转变;由于试验钢的碳的质量分数较低(＜0. 10%),形变通过促进铁素体相变而间接促进珠光体相变;当贝氏体相变前无铁素体相变时,形变对贝氏体相变有促进作用;试验钢在实际热轧试验中冷却速率宜控制在20℃/s左右,卷取温度控制在550~650℃。     

38MnSiVS非调质钢的相变模型

 对于热轧非调质钢棒材,轧后相变组织对最终产品的力学性能有着重要影响。为了准确预测38MnSiVS非调质钢棒材热轧后的组织演变和性能,利用热膨胀与定量金相方法,在Gleeble-3500热模拟机及Dil805淬火变形膨胀仪上分别测定了试验钢动态连续冷却转变(CCT)和动态等温转变(TTT)曲线。研究分析了冷却速率对试验钢相变及珠光体片层间距的影响,基于Esake and Pietrzyk和Zener and Hillert模型,分别建立了铁素体晶粒尺寸d_α、珠光体片层间距S_P关系式。结合动态等温转变曲线数据和Scheil叠加原理对铁素体体积分数进行了理论计算,为实际热轧生产中的组织性能控制提供理论依据。     

0.75C共析钢压缩变形时的组织演变

通过Gleeble 2000和1500热模拟试验机,研究了0.75C共析钢珠光体和过冷奥氏体在压缩变形过程 中的组织演变。试验结果表明,试样以10℃/s加热至700 ℃ 3 min进行60%压缩变形,钢中珠光体片层发生断裂、 破碎;试样加热至1150℃1 min奥氏体化后以20℃/s冷却至700 ℃,压缩变形60%,在变形作用下,钢中部分过冷奥氏体转变成细片层珠光体。     

N2-CO-CO2-H2O气氛下K(g)对焦炭高温气化反应动力学的影响

为了掌握高温区碱金属对焦炭气化过程的影响,在N₂-CO-CO₂-H₂O和N₂-CO-CO₂-H₂O-K_(g)气氛下,利用热失重法分别研究了焦炭在1 413~1 773 K的气化反应特征。结果显示,K_(g)对焦炭的气化反应具有较强的正催化作用,可以显著提高有效内扩散系数(D_e)和界面反应速率常数(k₊),降低内扩散活化能与界面反应活化能,且K_(g)对内扩散的影响程度高于对界面反应的影响。随着反应率的增加,内扩散阻力(η_i)和界面反应阻力(η_C)均逐渐增加,K_(g)可以促进η_i和η_C降低。在N₂-CO-CO₂-H₂O气氛、1 413 K时,气化反应的限制性环节逐渐由界面反应转为内扩散;而在1 473、1 573、1 673和1 773 K时其限制性环节始终为界面反应。在N₂-CO-CO₂-H₂O-K_(g)气氛下,气化反应的限制性环节始终为界面反应。     

κ-碳化物对低密度超细珠光体组织细化的影响

低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点，为实现材料的轻量化，推动绿色发展，在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度，其理论计算密度由7.85 g/cm³降至6.81 g/cm³,降幅达13.2%。在相同珠光体等温处理(600℃-0.5 h和500℃-2.0 h)后，与传统珠光体钢相比，低密度珠光体钢抗拉强度和屈服强度显著提高，分别由(1 237±24) MPa提高到(1 247±37) MPa、(923±12) MPa提高到(1 171±34) MPa,伸长率稍微降低，由6.46%±0.20%降低到5.18%±0.06%,显微组织由传统的θ-珠光体(铁素体+渗碳体)转变为θ-珠光体和κ-珠光体(铁素体+渗碳体+κ-碳化物)。结果表明，添加适量的Al和Mn抑制C的扩散，提高珠光体的转变自由能，显著延缓珠光体的共析转变过程，同时超细珠光体的片层间距明显细化，团簇尺寸明显减小；促进了低密度珠光体钢中κ-碳化物的形成，其与位错的相互作用提高了材料的应变硬化，实现了...     

稀土对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响

采用工业试验生产了稀土质量分数为0%、0.016 8%、0.028 5%和0.037 0%的HRB400E螺纹钢,使用DVN(Direct V-notched)冲击试样进行了低温冲击试验,以研究稀土含量对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响,并借助OM、SEM、EDS和全自动夹杂物分析仪表征了稀土处理前后螺纹钢的微观组织和夹杂物的形貌、化学成分和尺寸。结果表明,在-20、-40、-60 ℃ 3个试验温度下,试验钢的低温冲击韧性随稀土含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。其中,稀土质量分数为0.016 8%的试验钢低温冲击韧性最佳,-20 ℃时其冲击功为276 J,相比未添加稀土的试验钢提高了117%。未添加稀土时,试验钢中的夹杂物主要为MnS、MnO-SiO₂和Al₂O₃,添加0.016 8%稀土后试验钢中MnO-SiO₂和Al₂O₃的比例(数量)大幅降低,MnS的比例明显提高,并生成了小尺寸、形状相对规则的稀土复合夹杂物,从而阻碍裂纹的萌生与扩展,改善了试验钢的低温冲击韧性。然而,过量添加稀土会导致试验钢中稀土夹杂物的尺寸增大,大尺寸的稀土夹杂物促进裂纹扩展,对试验钢的低温冲击韧性具有不利影响。     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢平衡相转变的影响

高氮铬锰奥氏体不锈钢有着极为广泛的应用前景,然而氮含量对其相转变的影响尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的试验钢,对各钢的平衡相转变进行了热力学计算,对δ铁素体和Cr₂N的形貌进行了观察。结果表明,钢中δ铁素体的最大析出量随着氮含量的升高而降低,当氮质量分数超过1.05%后,无δ铁素体析出。获得了试验钢加热时δ铁素体的析出温度与氮含量的关系式。随着氮含量的升高,试验钢在冷却时Cr₂N的析出温度逐渐升高,并获得了其定量关系式。在GN04钢中,1 200 ℃等温2 h后的δ铁素体主要沿三叉晶界分布。Cr₂N析出优先在晶界形成,然后朝着晶内发展。在相同等温条件下,试验钢中Cr₂N的析出量随着氮含量的升高而增大,且层片间距随之减小。     

The role of the divorced eutectoid transformation in the spheroidization of 52100 steel

Austenite containing fine particles of carbides may undergo the eutectoid transformation by either the pearlite reaction or the divorced eutectoid transformation (DET) reaction. The latter reaction automatically produces a spheroidized structure, while the pearlite reaction produces a structure that resists spheroidization. This study has evaluated the heat treatment conditions that promote the DET in 52100 steel. The results show that the DET is dominant over the pearlite reaction for austenitization at temperatures of 830 °C and below and for cooling rates of 500 °C/h and below. This information should be useful in the design of more energy efficient heat treatment processes for spheroidization annealing than the very long time processes currently recommended in the literature.     

The divorced eutectoid transformation in steel

Experiments are presented which show that the eutectoid transformation in steel can occur by two different modes for temperatures just slightly below A ₁. In the normal mode, the transformation product is lamellar pearlite. The second mode occurs if the austenite contains cementite particles or nuclei with a spacing on the order of a few microns or less. In this case, the transformation product consists of spheroidal cementite particles in a ferrite matrix. This second mode is here called the divorced eutectoid transformation (DET), after recent work by Sherby and co-workers. A literature survey shows that the faster kinetics of the DET over lamellar pearlite in the presence of inhomogeneous austenite was established before 1940, but has received little attention. The inhomogeneities are generally small cementite particles. Experiments show that the DET does not occur by a shell of one phase (ferrite) forming around the other phase of the eutectoid (cementite), as is the case in divorced eutectic growth. Rather, a fairly planar austenite/ferrite front simply advances into the austenite, with no apparent effect on its shape being produced by the cementite particles. A first-order kinetic model is presented for the growth velocity as a function of undercooling below A ₁ and is compared to the velocity vs undercooling for lamellar pearlite. The simple model indicates that the velocity of the divorced mode should be faster than the lamellar mode at low undercooling for cementite nuclei distributed in the austenite with spacings less than a few microns. This result is consistent with the experimental data.     

高碳钢线材组织和屈服强度关系的数学模型

通过光学和扫描电子显微镜,运用定量金相技术,分析计算高碳钢(%:0.56～0.63C、0.60～0.71Mn、0.23～0.28Si)铁索体含量和珠光体片间距,建立高碳钢线材的组织和屈服强度(σ_s)之间关系的数学模型:σ_a(Pa)=104.52×10^-6+161.70(1-f_a^1/3)S^-1(m),其中fa~-铁素体的体积百分数,S-珠光体的片层间距。模型的计算值与实验值的相对误差为2.9%。     

18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制

通过金相显微镜、扫描电镜、电子探针显微分析、透射电镜及热力学计算软件研究C和N含量对铸态及时效态18Mn18Cr高氮钢析出相特征及形成机制的影响.研究发现在铸态,随C/N质量比降低,析出相依次为Cr₂₃C₆相、σ相和Cr₂N相.增加C或N含量可分别促进Cr₂₃C₆相和Cr₂N相析出.C和N含量影响实验钢凝固模式及不稳定铁素体相共析分解产物.18Mn18Cr0.44N钢凝固模式为AF模式,不稳定铁素体相共析分解反应为δ→σ+γ₂（0.025% C）和δ→γ₂+Cr₂₃（C_xN_y）₆（x/y>1）（0.16% C）;18Mn18Cr0.72N钢凝固模式为A模式,晶界处存在少量颗粒状Cr₂N相.在固溶时效态,实验钢仅析出片层状的Cr₂N_0.39C_0.61相.随C+N含量增加,片层状析出相体积分数和片层间隙增加,析出孕育时间减少.      

Continuous cooling transformation behavior of hot rolled TRIP 600 steel produced by CSP process

The continuous cooling transformation behavior of hot rolled TRIP 600 steel produced by CSP process was investigated by means of Thermecmastor- Z thermal simulation testing machine, Formastor- F full automatic transformation instrument, OM, SEM and microhardness tester. The dynamic and static continuous cooling transformation (CCT) curves of the experimental steel were obtained. And the effect of deformation on phase transformation behavior was discussed. The results show that the temperature of austenite to ferrite and the volume fraction of ferrite gradually decrease with the increase of cooling rate. The transformation temperature range of the pro- eutectoid ferrite is 480-716??. Meanwhile, the transformation temperature range of pearlite is 519-647??, and the volume fraction of pearlite     

CaO/SiO2对钢渣平衡物相的组成及含量的影响

为了提高钢渣的资源化利用率,找到合适的钢渣成分改质工艺,以CaO-SiO₂-MgO-FeO-Fe₂O₃-Al₂O₃六元渣系为研究对象,利用FactSage热力学软件计算并分析了不同w(CaO)/w(SiO₂)组成的模拟钢渣在1 600~200 ℃冷却过程中平衡物相组成和含量的变化规律。得出钢渣的平衡物相主要有Ca₂SiO₄相、Ca₂(Al,Fe)₂O₅相、MgO-FeO固溶体相、f-CaO相、少量的Ca₃MgAl₄O₁₀相以及w(CaO)/w(SiO₂)为2时钢渣中才会析出的Ca₃MgSi₂O₈相。w(CaO)/ w(SiO₂)越低,钢渣析出的有益相硅酸盐相含量越高,而铁酸盐相、MgO-FeO固溶体相和f-CaO相不利于钢渣循环利用的物相含量越低。因此,降低钢渣的w(CaO)/ w(SiO₂)可以改善钢渣在后续处理和使用过程中的易磨性以及安定性。