N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响EI北大核心CSCD

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

回火温度对含钒ULCB钢组织及析出的影响

利用热模拟技术并结合SEM和TEM分析方法,研究了含钒超低碳贝氏体钢(ULCB)在轧后快速加热回火过程中不同回火温度对其组织、显微硬度及析出行为的影响.结果表明:未经回火的试验钢组织为板条贝氏体+粒状贝氏体;经高温回火后,组织中出现了多边形铁素体,随回火温度的增加,板条贝氏体数量减少,多边形铁素体数量增加.在600℃以下回火时,析出相主要是沿位错析出;在600℃以上时,以晶界析出和沿位错线析出两种方式存在.高的加热速率、较短的保温时间不利于位错的回复消失以及碳元素和钒元素的扩散,故随回火温度的增加,析出相的数量增多,但尺寸变化不明显.基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种是只含有V,尺寸在15～20 nm的V(C,N);另一种含有V、Cr两种元素,尺寸在10 nm以下具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相.当回火温度为600℃时,试验钢具有最高的硬度值,332 HV.试验钢硬度的变化是回火后贝氏体组织粗化、位错亚结构的回复软化以及第二相析出的强化机制综合作用的结果.     

Ti和Ti-V微合金化低碳贝氏体钢组织性能及析出行为的研究

利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和能谱仪(EDS)等,研究了不同Ti含量的低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征.结果表明:在450℃和520℃保温2h,三种实验钢组织为粒状贝氏体.与低Ti实验钢相比,高Ti及Ti-V复合实验钢的屈服强度增加了150MPa以上.高Ti钢中纳米级析出相有两种类型:一种大于15nm的TiC析出相;另一种是在10nm以下,具有面心立方结构的(Ti,Mo)C复合析出相.Ti-V钢基体中存在大量尺寸在10nm以下的(Ti,V,Mo)C复合析出相.     

Q460FRW耐火钢的组织稳定性

采用Thermo-Calc热力学软件计算Q460FRW耐火钢的平衡态析出相。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察和分析Q460FRW耐火钢600℃保温处理前后的基体与析出相演变。结果表明:600℃下的平衡态析出相由M7C3,M23C6(M=Fe,Cr,Mo,Mn)和MX(M=Nb,Ti;X=C,N)构成。热机械控制工艺下,组织主要由粒状贝氏体和针状铁素体构成。600℃保温处理后,粒状贝氏体中的M/A组元逐渐分解,针状铁素体逐渐转变为块状铁素体。随600℃下保温时间的延长,富Cr/Mn的M7C3相尺寸持续增加,富Nb/Ti的MX相尺寸在小幅度增加后保持稳定,未发现M23C6型析出相。在保温过程中,Mo主要以固溶态存在,其对耐火性能的作用主要为固溶强化。     

卷取温度对高Nb微合金钢组织、力学性能及第二相析出的影响EI北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试试验机和透射电镜(TEM)对一种高Nb微合金钢在400,450℃和500℃不同卷取温度下的组织、力学性能和第二相析出行为进行研究。结果表明:随着卷取温度的降低,卷取过程中过冷奥氏体转变所得贝氏体组织分别为粒状贝氏体(GB)、板条贝氏体铁素体(BF)+GB和板条BF。不同卷取温度下的实验钢析出的第二相主要为(Nb,Mo)C在位错线上的随机析出,部分区域观察到不同程度的相间析出。随着卷取温度的降低,(Nb,Mo)C析出量减少,粒子平均尺寸增大。随着卷取温度的升高,抗拉强度和屈服强度提高,低温冲击韧性下降。强度提高是由于尺寸小于10nm的(Nb,Mo)C大量析出产生的析出强化。     

超快冷条件下Mn-Nb-B系低碳贝氏体高强钢组织与性能研究

采用Mn-Nb-B减量化成分设计的低碳贝氏体高强钢为研究对象,通过热模拟实验研究实验钢热变形行为和相变行为。结合中厚板生产线特点制定控制轧制与超快速冷却相结合生产工艺路线,充分利用超快速冷却条件下的细晶强化、析出强化等综合强化机制,实现综合力学性能优良的低成本高强工程机械用钢的试制和生产。产品屈服强度和抗拉强度分别达到678MPa和756MPa,伸长率A50为33%,-20℃低温冲击达到261J。产品显微组织由粒状贝氏体、针状铁素体和板条贝氏体组成,基体组织内弥散分布着细小的点状、粒状M/A岛和均匀细小的(Nb,Ti)(C,N)析出粒子以及大量位错组织。     

V、N含量和热处理对抗腐蚀油套管组织和性能的影响

研究了不同正火温度和不同V、N含量对1%Cr中碳钢的组织和力学性能的影响,结果表明,V、N含量提高,虽然增加了析出强化作用,但材料强度却随之降低,韧性大幅度提高。在950℃正火温度下较高V、N含量V3钢中的铁素体含量是较低V、N含量的V1钢中铁素体的6倍,而在850℃正火温度下V1钢中的珠光体晶粒尺寸是V3钢的3倍。随着正火温度提高,铁素体和珠光体含量均降低,贝氏体含量增加。因此可以看出增加V、N含量以及降低正火温度都有利于铁素体和珠光体组织转变。通过分析可知,未溶解的V(C,N)会阻碍奥氏体晶粒的粗化,并作为先共析铁素体的形核质点促进了铁素体转变,阻碍了贝氏体的形成,从而获得了具有良好抗腐蚀性能的铁素体+珠光体组织结构,并且使材料强度达到80ksi(552 MPa)。     

冷却速度对铁素体贝氏体钢组织性能的影响

以普通低碳钢为研究对象,通过控制轧制及加速冷却实验研究了实验钢的组织及力学性能。结果表明,冷却速度达到35℃／s时,实验钢的组织由约30％的贝氏体和约70％的等轴铁素体组成,铁素体平均品粒尺寸约为8μm,贝氏体铁素体板条宽度约为0．1μm,贝氏体铁素体内有碳化物析出。具有贝氏体和铁素体组织的复相钢主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化,其屈服强度达到400MPa,且具有较低的脆性转变温度。     

加速冷却生产铁素体贝氏体低碳钢的实验研究

以普通低碳钢为研究对象,通过控制轧制及加速冷却实验研究了实验钢的组织及力学性能。结果表明,冷却速度达到35℃／s时,实验钢的组织由约30％的贝氏体和约70％的等轴铁素体组成,铁素体平均晶粒尺寸约为8μm,贝氏体铁素体板条宽度约为0．1μm,贝氏体铁素体内有碳化物析出。具有贝氏体和铁素体组织的复相钢主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化,其屈服强度达到400MPa,且具有较低的脆性转变温度。     

冷速及高温回火对低合金高强铸钢组织性能的影响

为提高低合金高强铸钢(HSLA)的综合力学性能,满足恶劣环境下的使用要求.采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、冲击试验机、万能材料试验机研究了3种不同冷速及高温回火对HSLA铸钢组织与力学性能的影响.结果表明:随冷速增加,淬火组织发生由多边形铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体→粒状贝氏体+板条贝氏体→准上贝氏体+板条马氏体的演变.冷速为1℃/s的空冷样,具有最高的塑韧性;冷速最大的水冷样,其强度、硬度最高.冷却样经580℃回火,其晶界、板条界均有粒状、短棒状的纳米第二相析出,EDS分析表明,100~200 nm的析出相为合金渗碳体(M3C),而50 nm以内的析出相为(V,Ti)(C,N).空冷样回火后有较高强度、最高的塑韧性;油冷、水冷样回火后,Re提高,Rm略有下降,AkU降低与高温回火脆性的发生有关,但-40℃的AkU仍有60、40 J,具有较好的低温冲击韧性.可见,试验HSLA铸钢表现出良好的综合力学性能,能满足在恶劣环境下的使用要求.     

增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响

用热膨胀仪测定了3种不同钒、氮含量试验钢的CCT曲线,观察了在不同冷速下的组织,分析了钒的析出行为,计算了各形核基底与铁素体的晶格平面点阵错配度,研究了增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响。结果表明,增氮促进了铁素体的形成,提高了试验钢的相变开始温度,也提高了形成全贝氏体组织的临界冷却速率;在冷速0.8-1.6℃/s范围内,低氮钢的显微组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,而在增氮钢内则有大量的针状铁素体;在低氮钢中钒主要在相变前后析出,析出物以VC为主,增加钒含量只能提高其析出量,不能改变析出温度和析出物的成分;而增氮后钒在奥氏体内析出,以VN为主;在900℃,奥氏体、VC和VN与铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89%和1.55%,VN与铁素体存在近似共格的低能界面,能作为铁素体优先形核位置,有效促进铁素体形成。     

X100级管线钢的组织和强韧性

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD等方法研究了X100管线钢热连轧钢带的微观组织、析出物、晶粒尺寸等对X100管线钢强韧性的影响。结果表明,通过合理的成分设计和TMCP工艺得到的X100管线钢的平均有效晶粒尺寸约为2.38μm,晶内含有大量位错和亚结构;显微组织由粒状贝氏体、板条贝氏体和M/A岛组成,组织中粒状贝氏体含量较多,板条贝氏体含量较少,M/A岛尺寸较小,弥散分布;细小的第二相能有效钉扎位错的移动,产生沉淀强化效果;实验钢的抗拉强度高于970 MPa,屈服强度高于800 MPa,-40℃以上的Charpy冲击功大于250 J,韧脆转变温度在-40℃与-60℃之间。     

调质工艺对X80级管件钢性能与组织影响研究

为研究调质工艺对X80级管件钢的性能和组织影响,通过力学性能检验、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、萃取复型及电子背散射衍射(EBSD)等手段,研究了同一温度淬火后,不同回火温度对X80级管件钢性能和组织的影响.结果表明,经940℃淬火后,在500~650℃范围内回火,试验钢的屈服强度和抗拉强度随回火温度的升高均先增加后降低.随回火温度的升高,试验钢由板条贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)的混合组织转变为GB和准多边铁素体(QF)混合组织,M/A岛由细长条状变为颗粒状,并发生分解,BF中的板条亚结构逐渐弱化.在500~600℃范围内,组织中析出相随回火温度升高逐渐增多,600℃时析出相开始聚集长大,温度继续升高,析出相尺寸明显增大.回火过程中,试验钢屈服强度受基体组织软化和析出强化两方面的影响.试验钢的低温冲击韧性随回火温度升高逐渐增大,主要是大角度晶界比例增加所致.     

Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响

对比了Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢与Cr含量为5%的传统H13钢性能的差异,利用SEM、TEM、XRD进行微观组织与相组成分析,研究了Cr对H13钢组织性能的影响。结果表明,Cr含量的降低明显提高了H13钢的回火稳定性与高温强度,其原因主要与回火组织中马氏体的回复程度及二次析出碳化物的种类有关。传统H13钢在650℃回火时,马氏体基本回复完全,基体强度明显下降,并在原马氏体板条界和晶界上析出了较多的尺寸为120nm左右的近球形Cr7C3和M6C型碳化物,第二相强化效果降低;而Cr含量降低为3%的3Cr-H13钢在650℃回火后,基体依然为板条马氏体,板条内保持较高的位错密度,同时板条内析出的大量细小弥散的短棒状VC,在起到弥散强化作用的同时还钉扎位错,推迟了马氏体的回复,从而提高了高温性能。     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

卷取温度对钛微合金化钢组织与性能的影响

与铌钒微合金化钢相比,钛微合金化钢有更低的成本,因此设计了一种低碳钛微合金化热轧高强钢,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等仪器研究了不同卷取温度对实验钢组织和性能的影响.结果表明:卷取温度对实验钢的组织与力学性能有较大的影响,300℃卷取时得到板条贝氏体和粒状贝氏体的混合组织,400和470℃卷取时得到粒状贝氏体组织;实验钢的屈服强度和抗拉强度均随卷取温度的升高呈现出先下降再上升的规律,延伸率呈现出先升高再下降的规律,分析认为力学性能的变化主要由相变强化、析出强化以及M-A岛的尺寸和形态共同决定;470℃卷取时实验钢有较好的综合力学性能,屈服强度和抗拉强度分别达到了700和865 MPa,延伸率达到了18.9%.     

超快冷对厚规格X80管线钢组织性能的影响

采用Gleeble试验机研究了厚规格(22mm)X80管线钢的动态相变行为,得到了动态CCT曲线,对不同冷却工艺钢的显微组织、力学性能以及析出行为进行了系统的对比分析。结果表明,在40℃/s的高冷速条件下试验用钢的组织为细小的板条贝氏体(LB),相变终止温度达到约400℃;在超快冷工艺条件下钢卷的强度有所提高,韧性没有明显的变化;其显微组织中准多边形铁素体(QF)的比例下降,板条贝氏体(LB)的比例上升,M/A岛的比例有所降低;轧后快冷可抑制奥氏体中的析出,提高Nb在铁素体中的析出比例,使析出粒子尺寸更加细小,提高析出强化效果。     

热力学计算在高氮奥氏体不锈钢研究中的应用

采用Thermo-Calc软件,计算了碳、铬、锰、镍元素和压力因素对22Cr高氮奥氏体不锈钢氮溶解度、凝固过程中相转变以及析出相的影响,并对设计的新型高氮奥氏体不锈钢组织及析出相进行了研究。结果表明:铬元素主要增加液态钢的氮溶解度,增加0.1%(质量分数)的碳即能显著增大奥氏体不锈钢在高温凝固时的最小氮溶解度。锰元素既增加液态钢中的饱和氮溶解度,又增加凝固初期的最小氮溶解度。适当的锰含量能扩大并稳定奥氏体相区,避免"铁素体阱"的出现。少量的镍含量既增加奥氏体不锈钢高温凝固时的最小氮溶解度,缩小高温δ铁素体存在的温度区间,也能使钢在室温下有完全的奥氏体组织。加压冶炼能有效促进氮溶解度。新型高氮奥氏体不锈钢的析出相主要为Cr23C6,Cr2N。采用热力学计算工具可以对高氮奥氏体不锈钢的冶炼、组织控制、热处理和热加工提供科学的指导。     

终轧温度对Ti-V-Mo复合微合金钢组织演变和硬度的影响

采用Gleeble3800热模拟试验机、OM、EBSD、TEM及Vickers硬度计等研究终轧温度对Ti-V-Mo复合微合金钢的组织转变、析出相和硬度的影响,并阐明了组织演变和硬度变化的原因。结果表明,不同终轧温度的Ti-V-Mo钢其组织均为多边形铁素体;随着终轧温度由1000℃降低到800℃,Ti-V-Mo钢的硬度由400HV提高到427HV;铁素体晶粒的平均尺寸由3.44μm减小到3.05μm;(Ti, V, Mo)C粒子的析出数量增加,其平均尺寸由8.38 nm减小到6.25 nm。随着终轧温度的降低,铁素体平均晶粒尺寸的减小和纳米级(Ti, V, Mo)C粒子的增多及细化是硬度增大的主要因素。在980℃以下,降低终轧温度(Ti, V, Mo)C在奥氏体中的形核率不断减小,使得其在铁素体中析出的10 nm以下的(Ti, V, Mo)C粒子不断增多,促进了硬度的提高。     

纵向变厚度EH40钢板的组织和性能

采用拉伸、冲击、硬度、OM和TEM等方法研究纵向变厚度EH40钢板的组织和性能。结果表明,由于EH40钢板的薄端和厚端的制备工艺过程不同,其纵向的组织和性能呈现多样化;随着钢板厚度的增加屈服强度由534 MPa降低至489 MPa,抗拉强度由599 MPa降低至569 MPa。在-60℃进行冲击实验时,钢板薄端的冲击吸收能量大于200 J,而厚端的冲击吸收能量出现波动。钢板厚端的晶粒尺寸比薄端的粗大,贝氏体的含量低。在30 mm和40 mm位置全厚度都有贝氏体组织,厚度为8 mm时50 mm位置的贝氏体组织全部消失。薄端和厚端的析出相均为(Nb,Ti)C,但是薄端析出相的数量多、尺寸小,厚端析出相的数量少、尺寸大。