位错板条马氏体相变晶体学与低碳马氏体型结构钢的研究进展

近年来,马氏体相变的研究出现了新的动向,这归因以下几方面原因。新开拓了马氏体相变的许多工业应用,如马氏体时效钢、低碳马氏体型超高强度钢、相变诱生塑性钢(TRIP)、双相钢、形状记忆合金及高阻尼特性材料等。研究氢在金属中的重要性,也     

初始组织对低碳钢IQ&P工艺残留奥氏体及力学性能的影响

采用双相区再加热-淬火-碳配分(IQP)工艺,研究初始组织为铁素体+珠光体的IQP-Ⅰ多相钢和初始组织为马氏体的IQP-Ⅱ多相钢的组织形貌、残留奥氏体及力学性能。结果表明:初始组织为铁素体+珠光体的IQP-Ⅰ多相钢室温组织中,铁素体和马氏体基本呈块状分布,块状残留奥氏体存在于铁素体与马氏体界面处,薄膜状只存在于马氏体内的板条之间,且残留奥氏体含量较少,TRIP效应不明显,其抗拉强度为957 MPa,伸长率只有20%,强塑积为19905.6MPa·%。初始组织为马氏体的IQP-Ⅱ多相钢中铁素体和马氏体大多呈灰黑色的板条状或针状,且细小的针状马氏体均匀地分布在铁素体基体上,残留奥氏体只以薄膜状平行分布在铁素体基体上,体积分数达到了13.2%,且具有较高的稳定性,TRIP效应较明显,强塑积达到21560MPa·%,可以获得强度和塑性的良好结合。     

Q&P热处理工艺对含Cu TRIP钢组织和性能的影响

随着能源的短缺和环境污染的日益严重,汽车轻量化需求日益迫切,如何通过工艺及成分设计革新、获得兼具高强度和高塑性的钢板尤为重要.尝试将Cu作为合金元素加入TRIP钢中,采用淬火配分(QP)工艺对含Cu TRIP钢进行一步法和两步法热处理,通过拉伸试验、X射线衍射分析、扫描电镜、透射电镜等实验手段,对热处理后的组织及性能进行测试和观察,探究了不同热处理工艺对组织和性能的影响.研究结果表明:一步法处理后的显微组织为铁素体、马氏体和残余奥氏体,两步法处理后不仅包含上述3种组织,还含有贝氏体.一步法处理后,抗拉强度达2 200 MPa,拉伸延展率为15%,强塑积为33 GPa·%;两步法处理后综合力学性能优于一步法,在400℃等温5 min后,抗拉强度为1 300 MPa,拉伸延展率为43%,强塑积超过55 GPa·%.实验钢良好的综合力学性能得益于铁素体、马氏体/贝氏体和残余奥氏体的合理配比,变形过程中残余奥氏体的相变诱导塑性效应,以及马氏体位错与Cu粒子的交互作用.     

仪表用低钴马氏体时效钢弹性材料

研制出一种低钴马氏体时效钢 Ni12MoCrCoTi。新材料的主要性能与18镍型马氏体时效钢相近,具有高弹性、高强度、高韧性和一定的耐蚀性等特点,是仪器仪表用的一种理想的高强度弹性材料。经固溶处理、冷加工变形和时效处理后,新材料获得如下优异性能:σ_b=1765～2059 MPa、σ_(0.2)=1667～1863MPa、δ=8～10%、ψ=45～55%。     

钢的形变诱发马氏体相变和相变诱发塑性

在介稳奥氏体钢中,通过形变诱发马氏体相变,这被称之谓形变诱发马氏体相变。为了了解形变诱发马氏体相变的一般特征,就必须清楚外加应力和塑性应变对马氏体相变的两种作用。由于马氏体相变是通过原子的协同切变位移实现的,所以很容易明白:外加应力有助于相变。但是,关于外加应力是如何促使相变的,仍存在一些问题。此外,塑性应变对马氏体相变的作用也复杂得多。笔者认为,只有依据外加应力的影响而不是应变的影响方可以搞清形变诱发马氏体相变。当在形变过程中形成马氏体时,伸长率显著提高,这种现象被称为相变诱发塑性(TRIP)。本文讨论了 TRIP 的起因和关于 TRIP 的各种控制因素。此外,简要地介绍了 TRIP 现象在工业上的应用。     

配分时间对Q&P钢力学性能及显微组织的影响

设计了一种中碳中锰QP(Quenching and partitioning)钢,基于热力学平衡理论计算分析了其相变过程,通过扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)研究了实验钢经不同热处理后的微观组织,测试了其力学性能,并采用X射线衍射仪(XRD)进一步分析了拉伸断裂前后残留奥氏体含量的演变规律。结果表明:室温下实验钢微观组织为板条状马氏体和弥散分布的残留奥氏体;残留奥氏体主要存在于马氏体板条之间和原始奥氏体晶界处;随配分时间延长,抗拉强度逐渐降低,延伸率呈现升高趋势;试样拉断后,断口处残留奥氏体含量在3.5%~4.5%之间,明显低于拉伸前的含量(6.94%~10.78%),说明大部分残留奥氏体在拉伸过程中发生了TRIP效应,提高了实验钢的塑性。     

TRIP钢的理论研究进展

阐述了优化TRIP(相变诱导塑性)钢所需的马氏体相变晶体学、热力学、动力学和TRIP效应等基本理论,重点介绍了WLR和B-M晶体学、O-C热力学、K-M和O-C动力学以及与TRIP效应相关的G-J、Magee机制.概述了TRIP钢的理论的研究进展,提出了目前理论研究存在的问题和研究方向.     

先进的高强度钢易于成形且可抗疲劳

美国钢铁公司可生产先进的高强度钢（AHSS）,包括双炼钢和相变致塑钢（TRIP）,其最小抗拉强度范围为540-800MPa。这些钢材在同等屈服强度下,比HSIA级钢易于成形,但最终产品的强度更高。先进高强度钢的独特性能得自于连续的热处理工艺,这种工艺使钢材的微结构中的马氏体得以发展。马氏体的含量和碳的含量决定了钢的强度。在汽车构建中,     

TSCR工艺制备600MPa级TRIP钢的组织与力学性能

在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧工艺试制了600MPa级C-Si-Mn系TRIP钢,拉伸实验检测表明,试验钢的力学性能为σb=630MPa,σs=460MPa,δ=29.1%;组织观察发现,试样组织为铁素体+贝氏体+残余奥氏体,彩色金相定量分析结果表明残余奥氏体的体积分数为6.6%.     

热轧TRIP钢组织性能的研究

采用实验室热轧机对高硅和低硅TRIP钢(A钢和B钢)进行控制轧制试验,研究了热轧后等温淬火对热轧TRIP钢组织性能的影响.通过显微组织观察,力学性能分析,探讨了两种钢的应变诱导相变和相变诱发塑性行为.研究表明:A、B钢均能够获得铁素体、贝氏体和大量稳定残余奥氏体的混合组织,具有较高的力学性能;残余奥氏体稳定性是提供TRIP的重要因素,B钢中贝氏体和残余奥氏体较多,相变诱发塑性效果更好,其性能优于A钢;等温时间影响热轧TRIP钢的力学性能,随等温时间的延长,A、B钢的伸长率增加,等温时间超过120 min,导致碳化物析出,残余奥氏体的稳定性降低;B钢经热轧后在400 ℃等温25 min,抗拉强度和伸长率分别达到了784 MPa和36%的最高值.     

Fe-Mn-Al-C系低密度钢及其强韧化机制研究进展

汽车行业的迅速发展使得能源消耗、环境污染等问题日益严重，而开发高强度且轻量化的汽车用钢对节能减排具有重要意义。目前正在研发的第三代先进高强钢包括轻质（Lightweight）钢、Q&P(Quenching and partitioning)钢和中锰钢（Mn质量分数为5%～10%）。其中，Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢由于Al元素的加入，在密度降低的同时保持着良好的力学性能，满足第三代汽车用钢对轻量化的要求。同时，由于大量Al、Mn和C元素的添加，Fe-Mn-Al-C系低密度钢的冶炼连铸、微观结构、变形机制、加工过程及应用性能与传统钢种大不相同。本文系统阐述了Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计及其中合金元素的作用，介绍了低密度钢的微观组织结构特征；重点讨论了单一铁素体钢、奥氏体基钢、奥氏体基双相钢和铁素体基双相钢的各种强韧化机制，包括固溶强化、细晶强化、沉淀强化及其独特的应变硬化机制，如相变诱导塑性（TRIP）、孪晶诱导塑性（TWIP）、微带诱导塑性（MBIP）、剪切带诱导塑性（SIP）和动态滑移带细化（DSBR）等；并就层错能（SFE）对奥氏体钢变形机制产生的影响进行...     

锰基高强度高塑性高阻尼形状记忆合金的性能研究

采用磁悬浮熔炼、测定试样形状记忆效应（SME）和双程形状记忆效应（TWSME）、金相法、示差量热分析（DSC）、断口形貌观察和自由震动波衰减曲线等方法研究了高强度高塑性高阻尼Mn基形状记忆合金的记忆特性以及Cu、Ni、Fe、Cr、Ti、N等元素对合金性能的影响。结果表明,Cu溶入越多,合金的SME越高;适当的时效热处理可强化合金提高其SME;含Ti、N元素的合金的SME最好,回复率达73％,TWSME回复率达21％。所研究的合金都有明显的双程形状记忆效应。淬火状态的合金有高的塑性,延伸率达25％,并有良好的阻尼抗震能力。淬火时效状态的合金有高的强度极限,尤其是高的屈服极限（σ=320～475MPa）、适当的塑性（δ为4．2％～5．0％）,合金元素还能提高所研究合金的抗氧化和抗腐蚀能力。     

汽车用高强度TRIP钢组织性能及成形工艺

概述了高强度TRIP钢对汽车轻量化的作用及TRIP钢的显微组织对其性能的影响,探讨了铁素体、贝氏体、残余奥氏体的含量对TRIP钢性能的影响规律,以及设备、模具和成形工艺参数的选择原则。结果表明,TRIP钢中铁素体可以提高铜的塑性,贝氏体可以提高强度和韧性,而当残余奥氏体的体积分数大于8％时,产生TRIP效应,并提高了钢的综合性能;以上组织的获得,应在成形时控制成形设备的能量、栽荷、速度、时间等工艺参数。     

应变速率对热冲压淬火-配分钢显微组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用分离式Hopkinson压杆对热冲压淬火-配分(HS-Q&P)钢在0~12000 s^(-1)应变速率范围内进行动态压缩实验,利用SEM,EBSD,XRD等分析表征手段探究动态压缩过程中试样的变形行为。结果表明:实验钢在不同速率下的变形行为基本相似且分为3个阶段,在平台处应力有小幅度增加,增幅更多体现在应变上。在压缩过程中出现的绝热升温会带来软化效应。残余奥氏体的存在会提高实验钢的强度和塑性变形能力。钢中残余奥氏体发生相变诱导塑性(transformation induced plasticity,TRIP)效应减少的体积分数与马氏体增加的体积分数基本一致,证明TRIP效应为钢中主要的强化机制。同时,通过SEM可观测到残余奥氏体发生TRIP效应转变成细小针状马氏体,随着应变速率增加,晶格畸变越来越严重,EBSD图像中可以观测到部分形变孪晶,在不同应变速率下,〈001〉取向的晶粒都会更容易产生形变孪晶。     

合金元素在相变诱发塑性钢中的作用

阐述了相变诱发塑性钢高塑性、高强度的机理和产生原理,合金元素在相变诱发塑性钢中的作用,介绍了我国在相变诱发塑性钢领域研究的现状,指出了相变诱发塑性钢中合金元素今后研究的趋势.     

探索新强韧化机制 开拓超高强度钢新领域

论述了超细化马氏体板条，共格沉淀新强化相（Laves相），M2C碳化物和残余—逆转变奥氏体向马氏体相变诱发塑性等强韧化机理，用超纯洁熔炼、超均匀化及控制相变等工艺，获得一种低碳-14Cr-12Co-5Mo-Me新型超高强度、高塑性、高韧性不锈钢。     

TRIP钢板在单向拉伸变形下的相变行为研究

TRIP钢的塑性取决于残余奥氏体的含量及其相变速度.研究TRIP钢中残余奥氏体在单向拉伸变形下的相变行为,首先回顾了TRIP钢板的研究进展,然后对一种低碳硅锰系TRIP700钢板在单向拉伸变形下的力学性能和相变性能进行了试验研究,并用扫描电镜方法分析了该TRIP钢在变形过程中微观组织的变化.结果表明,该低碳硅锰系TRIP钢板兼有高强度和高韧性的特点,在单向拉伸变形中残余奥氏体的含量与等效应变的关系可用来logfγ0-logγ=kε.表示.     

低温奥氏体钢中合金元素的综合作用

在系统研究结果的基础上，分析了总结了低温奥氏低钢中合金元素的综合作用，合金元素主要通过对奥氏体层错能和屈服强度的作用而影响了α，ε马氏体相变及相变临界点Ms,Mεs，也决定了奥氏体钢的形变断裂特性，在低温奥氏体钢中，σ^γ0.2和Ms(Mεs)间并不存在线性关系。     

800MPa级冷轧耐候双相钢连续冷却相变及组织性能研究

为了探索一种800 MPa级冷轧耐候双相钢的连续冷却转变规律及退火后组织性能变化,利用For-master-FⅡ全自动相变仪及连续退火模拟实验机,进行了连续冷却转变(CCT)曲线的测定及连续退火实验.结果表明:实验钢的过冷奥氏体在很低的冷却速度(0.5℃/s)下即可发生马氏体转变,而珠光体转变较少.当冷速为80℃/s时,仅发生马氏体转变;退火后实验钢显微组织中的马氏体呈带状分布,经最优工艺退火后实验钢的显微组织为多边形铁素体(79%)+块状马氏体(16%)+细小的残余奥氏体(5%),残余奥氏体主要分布于马氏体晶粒内部或铁素体的晶界处;实验钢屈服强度为387 MPa,抗拉强度为863 MPa,延伸率为18%,强塑积达到15534.     

一种新型高强塑积异质冷轧中锰钢的力学性能

使用原位电子背散射衍射(EBSD)和球差透射电镜(ACTEM)等手段,研究了新型异质结构中锰TRIP钢在拉伸过程中微观组织的演变机制和力学性能。结果表明,在680℃退火后的实验钢中生成了多形貌、多尺度的异质奥氏体结构(颗粒状、块状、片层状奥氏体)和铁素体组织,其抗拉强度为1272 MPa,总延伸率为54.5%,强塑积高达69.3 GPa·%。在拉伸过程中C/Mn含量较低的颗粒状奥氏体先发生相变,而C/Mn含量较高的块状和片层状奥氏体在较大的应变范围内逐渐发生相变,从而导致高强度与高塑性的良好匹配。结果还表明,马氏体相变优先在奥氏体晶界/相界附近的区域形核。与晶粒尺寸相比,C/Mn元素对奥氏体稳定性的作用更重要。