纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350℃等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230℃等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.      

铬和铝元素对低碳贝氏体钢组织和性能影响

 低碳贝氏体钢通常需要添加一定量合金元素来提升性能,为了研究合金元素铬和铝在低碳贝氏体钢中的作用,以Fe-C-Si-Mn-Mo系贝氏体钢为基础,设计了单独添加铬元素和复合添加Cr+Al元素的3种低碳贝氏体钢,研究了铬和铝的添加对连续冷却处理低碳贝氏体钢显微组织、力学性能及贝氏体相变的影响规律。结果表明,连续冷却条件下,铬可以促进低碳贝氏体钢相变趋向于更低的温度区间进行,细化贝氏体组织,从而提高强度;铝可以促进贝氏体相变动力学,但对低碳贝氏体钢意义不大。同时,添加铝会使低碳贝氏体钢组织粗化,导致强度和伸长率同时下降。综合来看,复合添加铬和铝的优化效果不如单独添加铬,单独添加铬的低碳贝氏体钢强度达到1 623 MPa,伸长率为10.5%,结果可以为低碳贝氏体钢成分设计提供依据。     

Ni元素对高碳纳米结构贝氏体钢组织和性能的影响

设计了含Ni和无Ni两种纳米结构贝氏体钢种,进行了不同温度下等温淬火热处理实验,目的是研究Ni对等温淬火纳米结构贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,与连续冷却工艺不同,在等温淬火过程中,Ni元素的添加降低了贝氏体相变驱动力,减少贝氏体体积分数,同时使TTT曲线右移,减慢等温贝氏体相变动力学。此外,在等温淬火后,Ni元素的添加提高钢的冲击性能,但由于贝氏体量的减少和残余奥氏体的增多,使钢的拉伸性能降低。其次,随着相变温度的升高,含Ni钢和无Ni钢的强塑积略有增加。     

低于Ms温度变形对等温贝氏体相变动力学和组织的影响

摘要：变形和等温热处理是高强贝氏体钢主要生产工艺,已有研究表明低于马氏体相变起始温度（Ms）的等温热处理可以促进贝氏体相变动力学,低温奥氏体预变形也可以加速贝氏体相变。研究了低于Ms温度变形对后续等温贝氏体相变动力学和组织的影响,结果表明,并未出现预想的加速相变叠加效应,反而,变形温度低于Ms温度时,贝氏体相变动力学减弱,等温贝氏体相变孕育期延长。低于Ms温度等温相变时,贝氏体铁素体与母相奥氏体位向关系接近K-S关系,变形试样虽然获得了一部分先马氏体,且能提高贝氏体形核率,但并非所有的胚核都能发生长大,变形改变母相奥氏体取向,使贝氏体原本的位向关系遭受破坏,导致有效形核率降低。     

AM对低碳贝氏体钢等温相变和显微组织的影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下5个不同温度等温淬火实验,研究了Ms以上和以下温度等温淬火对低碳贝氏体钢组织和相变动力学的影响。结果表明,试样在Ms以下等温淬火时,保温前生成的先马氏体（AM）显著缩短了等温贝氏体相变孕育期,加速贝氏体形核,细化贝氏体组织。然而,Ms以下等温淬火时,总的等温贝氏体相变动力学与先马氏体的体积分数（fAM）有很大关系,当fAM较低时,AM的形成缩短了贝氏体相变孕育期,加速了贝氏体相变,当fAM过高时,又阻碍贝氏体相变,延长贝氏体总的相变时间。最后,采用Austin Rickett(AR)和Johnson Mehl Avrami Kolgomorov(JMAK)动力学模型对等温贝氏体相变动力学进行分析,结果表明,与AR模型相比,JMAK模型更适用于本研究的实验结果。     

12Cr2Mo1R钢相变规律研究

采用热膨胀法并结合金相组织分析及硬度变化来测定12Cr2Mo1R钢变形奥氏体的连续冷却转变温度,研究了钢的相变规律,结果表明,12Cr2Mo1R钢未变形奥氏体连续冷却转变,冷却速度<0.27 ℃/s时,组织为贝氏体+铁素体+珠光体;在0.27～8.4 ℃/s之间时,组织为贝氏体;>8.4 ℃/s时,组织为马氏体+贝氏体。变形奥氏体连续冷却转变,冷却速度<5 ℃/s时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体;在5～20 ℃/s之间时,主要为贝氏体组织;>20 ℃/s时,得到的组织为马氏体+贝氏体。形变加速了奥氏体连续相变,使连续冷却相变温度提高。钢中Cr、Mo等合金元素,提高了过冷奥氏体的稳定性,使连续转变过程中出现了亚稳奥氏体区,提高了贝氏体的淬透性。     

GD钢下贝氏体相变研究

利用ＴＥＭ研究了ＧＤ钢下贝氏体的组织形态，并探讨了贝氏体的相变机制。ＧＤ钢中下贝氏体是由一束贝氏体铁素体片条组成的，而每一片条又是由多个贝氏体相变基元组成，下贝氏体中普遍存在中脊。ＧＤ钢中存在一种类马氏体形貌贝氏体，研究表明，下贝氏体相变过程中必定存在切变。     

高温弛豫对无Nb和Ti等元素超低碳贝氏体钢的影响

 针对试验用钢重点研究经历高温弛豫试样的中温相变点特征、450 ℃等温下的物相组成、显微组织结构及硬度随等温时间变化特征,以获得高温弛豫过程对不含Nb 和Ti等合金化合物析出元素的超低碳钢贝氏体相变影响的新认识。试验结果表明,高温弛豫过程明显影响试验用钢的中温相变点,使试样的CCT曲线虽然仍具有两区特征,但相对未经历高温弛豫处理试样,在[(t,θ)]坐标系中的位置偏左上方;高温弛豫后450 ℃短时等温下形成尺寸较小的板条束状贝氏体,试样对应有较高的硬度水平,随等温时间延长,贝氏体长大,硬度随之下降;而未经历高温弛豫试样在450 ℃等温时发生变形回复与贝氏体相变2个过程,在等温时间小于30 min的较短范围内,变形回复与贝氏体相变过程对硬度影响的综合结果致使试样的硬度变化平缓。     

低碳钢的连续冷却转变

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,研究了典型低碳钢在未变形及变形条件下的连续冷却过程的相变规律,并通过光学显微镜对连续冷却后的组织进行了详细观察和分析。结果表明：随着冷却速度的增加,铁素体相变温度降低,相变时间缩短,晶粒细化,贝氏体含量增多;变形加速了钢的连续冷却转变,使CCT曲线左移,贝氏体的临界冷却速度增加。     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

变形参数对低碳微合金钢奥氏体相变规律的影响

利用Gleeble-3800热/力模拟试验机,研究了1种低碳微合金钢的形变奥氏体连续冷却转变行为以及终轧温度、终轧变形量对相变组织形态的影响。结果表明,实验钢在研究的冷速范围内均可得到一定量的贝氏体组织。随着冷速的增加,冷速达到50℃/s时,贝氏体组织由粒状贝氏体逐渐过渡到板条状贝氏体。在较快的冷速下,随终轧温度的降低或终轧变形量的减小,贝氏体转变开始与结束温度均降低,获得的贝氏体具有不同的组织形态。     

Nb-Ti微碳深冲双相钢的连续冷却转变规律

摘要：通过连续冷却实验研究了Nb Ti微碳深冲双相钢在不同冷却速率下的显微组织变化规律。并结合显微组织、热膨胀曲线以及实验钢的硬度值绘制出实验钢的CCT曲线。结果表明,实验钢的CCT曲线由铁素体、珠光体与贝氏体区组成,其中铁素体和贝氏体的区域较大,覆盖冷却速度范围较广。实验冷却速率下未出现马氏体组织。在05～1℃/s的慢冷速下,组织由铁素体和珠光体组成;当冷速增加至3℃/s时,贝氏体开始出现,珠光体消失。当冷速在5～10℃/s范围内时,获得铁素体+贝氏体双相组织;当冷速大于10℃/s时,铁素体相变消失,此时为纯贝氏体转变。热处理过程中若想获得一定量的马氏体组织,退火温度宜设置在820～900℃双相区较低温度范围,使合金元素充分富集于少量奥氏体中,在随后冷却过程中此奥氏体转变为马氏体组织。     

奥氏体化温度对高碳含硅钢等温转变的影响

 采用XRD物相分析、金相组织观察及TEM精细组织分析研究了奥氏体组织结构状态对Fe-0.88C-1.35Si-1.03Cr-0.43Mn 钢中温等温相变鼻温和孕育期的影响,以及不同温度奥氏体化后240 ℃等温20 min试样的组织结构特征。试验发现,随着奥氏体化温度的升高,中温等温开始转变的鼻温移向更低温度并且相变孕育期缩短;不同温度奥氏体化后同为240 ℃等温20 min处理,虽然均形成由贝氏体铁素体亚条平行排列构成的束状贝氏体组织,但贝氏体组织的精细结构状态不同,突出的差别在于对应低温奥氏体化贝氏体亚条端部边界具有凸起结构,而对应高温奥氏体化贝氏体亚条端部边界较为平齐且呈现楔形结构。不能简单地以马氏体切变机制认识试验钢中贝氏体组织的形成。     

Effects of Deformation on Bainite Transformation During Continuous Cooling of Low Carbon Steels

ted alot of interests of metallurgical researchers.Aswell known,the steels with ultra-fine grains havepoor work hardening ability and high yield ratio[1].This problem can be solved through complexstrengthening mechanism in which some bainite isintroduced to ferrite matrix with suitable grain size.So it is necessaryto studythe transformation of aus-tenite to bainite inlowcarbon steels during continu-ous cooling after deformation.Most of the research works[2-4]about the trans-formation fromauste…     

不同锰铬含量对贝氏体钢组织转变的影响

文章利用全自动相变仪对不同锰铬含量的贝氏体钢组织转变进行了试验研究,对比分析了不同锰铬元素含量对贝氏体钢过冷奥氏体相变点的影响,并研究了不同转变温度对贝氏体钢组织转变的影响,试验结果表明贝氏体钢组织转变的最佳温度为330℃,为贝氏体钢生产工艺开发提供了理论依据。     

Grain Size Dependence of Austenite Decomposition in Air-Cooled 16MnCr5 Steel

A hot-rolled and controlled rolled 16MnCr5 steel was analyzed after similar industrial cooling conditions. The hot rolled steel had a ferrite–bainite microstructure whereas the controlled rolled steel had a ferrite–pearlite microstructure. The prior austenite grain size was found to be the controlling factor based on a cooling analysis. The effect of prior austenite grain size on the bainite start temperature had to be considered in the transformation model.     

Optimizing the Morphology and Stability of Retained Austenite in a δ-TRIP Steel

δ-TRIP is a low-alloy steel in which ferrite persists at all temperatures in the solid-state, with the remaining microstructure consisting of carbide-free bainite and carbon-enriched retained austenite. The present work explores for the first time, how changes in the intercritical annealing temperature and the transformation conditions associated with bainite influence the morphology and stability of the austenite, and hence the behavior of the microstructure during tensile deformation. It is found that the structure can be optimized to consist of a combination of blocky and film austenite that undergo transformation over a range of plastic strains, thus minimizing the possibility of plastic instabilities, and hence imparting considerable strength and uniform elongation.     

Effect of ausforming on isothermal bainitic transformation and microstructure

Deformation affects the microstructure and morphology of the parent austenite, which affects the subsequent bainite transformation. The effects of ausforming on bainite transformation and microstructure were investigated by means of thermal simulation experiment, TEM and SEM etc. Different deformation temperatures and deformation strains were designed. The amount of bainitic transformation during isothermal holding and the volume fraction of retained austenite at room temperature were analyzed. The results show that the isothermal bainitic transformation is promoted by the deformation at 300?? and 400??. Moreover, the lower deformation temperature leads to larger amount of bainite. In addition, the volume fraction of retained austenite increases with the increase of the deformation strain, and more retained austenite can be obtained by decrease the deformation temperature. It indicates that deformation at lower temperature contributes to the mechanical stabilization of austenite.