TWIP钢应变诱导孪晶原位观察

利用装配拉伸台的共焦激光扫描显微镜原位观察了一种TWIP钢(Fe-30Mn-3AI-3Si)变形过程中的应变诱导孪晶(SIT).结果表明,孪晶诱导应变阀值对应变速率不敏感,均为4.0%左右;孪晶萌发于晶界,沿晶粒扩展至晶界(或孪晶界)终止;按生长过程孪晶可分为三类:层片状、透镜状以及"耳"状,形态差异源于变形过程中TWIP钢多晶体取向以及沿孪生特定位向的调整幅度;孪晶可以交互穿越,低应变速率下,先形成初生孪晶,而后出现次生孪晶并与前者交错,高应变速率下两个体系的孪晶同时形成;断裂时裂纹可以沿孪晶界扩展.利用SIT模型计算了孪晶层片间距,与TEM观测结果吻合.     

Fe16Mn0.6C TWIP钢流变应力和临界动态再结晶行为

 利用Thermecmastor-Z热模拟实验机,得到了Fe16Mn0.6C TWIP钢在变形温度850~1150℃,应变速率0.03~30s-1条件下热压缩变形的真应力应变曲线。进而研究了变形温度、应变速率对Fe16Mn0.6C流变应力和临界动态再结晶行为的影响规律。结果表明,850~1150℃范围内Fe16Mn0.6C热变形的峰值应力随温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高;且在应变速率为0.03 s-1和30 s-1出现明显的应力峰值,材料发生了动态再结晶。最后采用线性回归方法计算出Fe16Mn0.6C的高温变形流变应力本构方程,得出热变形激活能为469kJ/mol;并通过应变硬化速率与流变应力曲线求出了该钢种动态再结晶临界条件与Z参数之间的关系。     

低碳钢固态相变过程的原位观察

利用共焦激光扫描显微镜（CSLM）原位观察了低碳钢升温及降温过程中的固态相变,直接观测出升温时低温铁素体（α）到奥氏体（γ）以及奥氏体（γ）到高温铁素体（δ）的相变温度,和降温时δ到γ以及γ到α的相变温度。结果表明,随着升温速率从75℃／min升至130℃／min,α—γ相变开始温度从961．6℃升至1014．0℃、γ→δ相变开始温度从1351℃升至1386．9℃;降温时随着降温速率的增大（70℃／min增至530℃／min）,γ—α相变开始温度从871．6℃降至858．4℃。在升温速率为130℃／min的情况下,随着升温最大值的提高（1300℃至1480℃）,γ—α相变温度降低,相变开始温度从895．2℃降至858．4℃。     

低碳钢在高温共焦激光扫描显微镜下马氏体相变的原位观察研究

利用高温共焦激光扫描显微镜,对低碳钢进行了马氏体相变的原位动态观察。结果表明,实验用低碳钢在连续冷却过程中形成板条马氏体,Ms点约为373 ℃,Mf点约为300 ℃。板条马氏体主要在退火孪晶处以及奥氏体晶界及其角隅处形核,或者在先形成的板条处形核,再以60°或120°角向奥氏体晶内生长。板条束的形成也有两种类型,一类以先形成的板条为基准逐步形成彼此平行的板条束,另一类则由先形成的板条触发60°或120°方向的板条。最终构成正三角形、平行四边形等几何形状。     

GH5188合金凝固过程动态原位观察研究

利用高温共聚焦激光扫描显微镜对GH5188合金在冷速为10～200℃/min条件下的凝固过程进行动态原位观察,并研究了冷速对GH5188合金凝固过程、凝固组织及析出相的影响。结果表明,GH5188合金的凝固过程为缓慢凝固-快速凝固-缓慢凝固过程,冷速越大,峰值凝固速度越大。冷速影响合金凝固温度,随着冷速的增加,凝固温度逐渐降低,冷速的增加使合金凝固后二次枝晶间距减小,析出相尺寸更均匀细小,有利于减少合金凝固过程的裂纹敏感性,获得了不同冷速下合金二次枝晶间距的预测公式。     

夹杂物在钢液凝固前沿行为的原位动态观察

通过激光扫描共焦显微镜原位动态观察了304奥氏体不锈钢液凝固过程中,钢中氧化铝夹杂被凝固前沿推动/捕捉,最后分布于奥氏体晶界/晶内的情况.在实验中发现,当冷却速率为5 K/s时,直径为7 μm的夹杂物和直径为10 μm的夹杂物被凝固前沿捕捉进入奥氏体晶粒内部.当冷却速率为0.5 K/s时,直径为5 μm的夹杂物被凝固前沿推动,凝固结束时位于奥氏体晶界.最后通过SAS Ⅱ模型,计算了不同冷却速率下夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径,计算结果与观察到的结果吻合较好,说明根据力学平衡原理建立的SAS Ⅱ模型也可以很好地预测钢液凝固过程中夹杂物被凝固前沿推动/捕捉的临界半径.     

共焦激光扫描显微镜及其在钢铁相变原位观察中的应用

介绍了宝钢研究院共焦激光扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy,CLSM)的结构及其工作原理,在此基础上通过Fe-C二元合金凝固、奥氏体不锈钢凝固、低碳钢中高温铁素体(δ)←→奥氏体(γ)相变界面稳定性、AISI304不锈钢加热过程中δ相的形核与生长、AISI304不锈钢冷却过程中δ→γ相变等典型实例描述了CLSM在钢铁相变原位观察中的应用情况.表明CLSM在研究钢铁材料的凝固、固态相变、夹杂运动等方面具有无与伦比的优势与应用前景.     

Fe Mn C系TWIP钢的拉伸应变硬化行为研究

 通过试验研究了Fe Mn C系TWIP钢的拉伸应变硬化行为。结果表明：试验钢在拉伸过程中的应变硬化表现为阶段性多n值行为。其应变硬化机制有两种：在0.4%～3%的应变区间为位错强化阶段,10％～50%的应变区间为孪晶强化阶段。在这两个区间内n值皆为定值,而在4％～10％的应变区间n值呈不断上升趋势。     

高合金钢Vanadis4凝固过程及组织

通过激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针、微区成分能谱分析和差示扫描量热法,研究了高合金Vanadis4(V4)模具钢(%:1.5C、8.0Cr、1.5Mo、4.0V)的凝固过程及其微观组织。结果表明,V4钢基体为马氏体和残余奥氏体,基体中碳化物主要为MC与M₇C₃型。杆状、棒状或团块状VC分布在晶界。该钢在凝固时,首先发生结晶过程L→γ从液相中析出初生γ相,随着γ相不断析出,剩余液相中合金元素含量不断富集,达到共晶成分后将先后发生L→γ+MC与L→γ+M₇C₃共晶反应。     

Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

随着汽车行业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛。抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织,通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式,在基体中形成大量缺陷,导致钢材服役过程中对氢更加敏感,容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆。Fe?Mn?C系、Fe?Mn?Al?C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高,不仅直接决定了其强韧性机制,还对其服役性能有重要影响。在Fe?Mn?C系TWIP钢的成分基础上,添加少量Al元素,形成Fe?Mn?(Al)?C钢,不仅能降低钢材密度,提高钢材的强韧性,也因Al元素改变了钢材的微观组织构成,一定程度上令氢脆得到缓解。但当Al含量较高时,形成低密度钢,其组织构成更加复杂,析出物更多,导致氢脆敏感性更显著。本文从Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发,综述了H在Fe?Mn?(Al)?C钢中的渗透、溶解和扩散行为,H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等。并评述了Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向。      

Flow Stress and Critical Dynamic Recrystallization Behavior of Cu–Fe16Mn0.6C High Manganese TWIP Steel

The true stress–strain curve of Cu–Fe16Mn0.6C twinning induced plasticity (TWIP) steel was studied with a compression test on Thermecmastor‐Z thermal simulator at a temperature range of 850–1150°C and strain rate range of 0.03–30 s^?1. The influence of deformation temperature and strain rate on high‐temperature flow stress and critical recrystallization behavior of the TWIP steel was investigated. It is concluded that the peak flow stress of Cu–Fe16Mn0.6C under high‐temperature deformation decreases as the temperature increases but increases with the strain rate. Meanwhile at strain rate of 0.03 and 30 s^?1 obvious peak stresses are observed which demonstrates the dynamic recrystallization. The constitutive equation of Cu–Fe16Mn0.6C under high temperature deformation is calculated by linear regression method. The activation energy is 505 kJ mol^?1. The relationship between critical strain of dynamic revrystallization and Zener–Hollomon parameter is determined by the curve between strain‐hardening rate and flow stress.     

In Situ Observation of Solidification Process of AISI 304 Austenitic Stainless Steel

The solidification process of AISI 304 stainless steel during cooling at a rate of 0.05 K/s has been observed in situ using a confocal scanning laser microscope （CSLM）. The results show that the 8 phase appeared first in liquid steel, as the temperature decreased, the γ phase precipitated prior at δ-grain boundary at 1452. 2 ℃, the liquid steel disappeared at 1 431.3 ℃, and then the γ phase precipitated on the δ ferrite. Based on the Scheil-Gulliver solidification model, the solidification processes of AISI 304 stainless steel are simulated using the Scheil model in Thermo Calc, and the simulation results agree well with the results observed in the experiment.     

锰含量对无取向硅钢夹杂物析出的影响在线观察

借助高温激光共聚焦显微镜,在线观察了不同Mn含量下无取向硅钢试样中的夹杂物析出、变化情况。结果表明,Mn含量为0.77%、0.32%时,对应试样的夹杂物数量分别为1 000万个/mm3、1 600万个/mm3。其中,0.77%Mn含量试样,夹杂物在1 115~1 098℃、1 068~1 032℃析出;0.32%Mn含量试样,夹杂物在1 086~1 068℃析出。0.77%Mn含量试样,优先析出球形、椭球形Mn S夹杂,其析出夹杂数量较少,尺寸较大,能有效抑制Al N、CuxS夹杂析出;0.32%Mn含量试样,优先析出相当数量Mn S夹杂,并作为Al N夹杂析出核心,形成Mn S+Al N复合夹杂。这种复合夹杂物数量较多,尺寸也较大。     

碳——锰原子对在奥氏体高锰钢中的作用

根据奥氏体高锰钢的内耗试验，动态应变时效，价电子结构计算和Ｆｅ２Ｍｎ２Ｃ原子团的设想等结果，综述并分析了其微观结构及碳－－锰原子对的作用。     

Microstructure and mechanical properties of the hot-rolled Fe16Mn0.6C steel plate

Results presented in this study contribute to investigation of the microstructure and mechanical properties of the hot-rolled Fe16Mn0.6C steel plates.The steel plates have been produced by being hot-rolled at temperatures ranging from 1100℃ to 850℃ in seven passes to 97.5% reduction in thickness and then cooled in a furnace of 650℃.Some plates have been annealed at temperatures ranging from 300℃ to 1100℃ for 5min to 60min,and then followed by water quenching.There are annealing twins in the hot-rolled Fe16Mn0.6C steel.Fe16Mn0.6C steel presents similar ductile behavior as X-IPTM steel,but much higher elongation than commercial martensitic steel (MP) 1000,dual phase (DP) 980,and transformation induced plasticity (TRIP) 980 steels.Fe16Mn0.6C steel experiences γ→ε (-α) transformation in some local regions,but remains mostly austenite during the entire deformation process.Fe16Mn0.6C steel with special mechanical properties can be produced by using the appropriate anneal technology.Twinning induced plasticity(TWIP) effect only occurs in the Fe16Mn0.6C steel annealed at temperature higher than 900℃.     

高锰奥氏体TRIP/TWIP钢的组织和力学性能

研究了两种不同锰含量的高锰奥氏体钢在室温拉伸变形过程中力学性能和组织的变化.结果表明,随着钢中锰含量的变化,实验钢在流变应力的作用下出现相变诱导塑性的TRIP效应和孪晶诱导塑性的TWIP效应.在1×10-3 s-1的初始应变速率条件下,锰的质量分数为23.8%的实验钢可达到666 MPa的抗拉强度和67%的伸长率,而锰的质量分数为33%的实验钢可达到540 MPa的抗拉强度和97%的伸长率.并且在10-3～10-1 s-1的初始应变速率范围内,实验钢的抗拉强度对于流变应力不敏感,而实验钢的塑性则表现出一定的应变速率敏感性.由于该钢具有较好的综合力学性能,有望作为新一代高强度、高塑性汽车用钢.