低碳钢中形变诱导铁素体相变过程中的应力—应变曲线研究

利用热模拟机Gleeble-3500在温度Ae3～Ar3之间对低碳钢进行了形变诱导铁素体相变的试验研究,发现常见的形变诱导铁素体相变过程中的应力—应变曲线可归纳为三种情况:"双峰"、"单峰"以及"过渡类型"。曲线上所表现出来的峰值是由形变诱导相变在晶界或者晶内发生而导致的软化效应所引起的,是加工硬化和相变软化的平衡点。对应变—时间曲线和应力—时间曲线的分析表明,形变对诱导相变过程中在晶内开始大量发生相变的时刻具有明显的推迟作用,形变诱导相变在形变接近结束之时才开始大量发生,导致大部分的相变过程发生在应变结束之后。研究发现,形变诱导铁素体相变具有亚动态相变的特征,是一个动态形核的亚动态相变过程。     

共析钢形变诱导珠光体相变及渗碳体动态球化

利用热模拟压缩变形实验研究了共析钢过冷奥氏体形变诱导珠光体相变的组织演变规律,探讨了不同形变量、形变速率、形变温度对诱导珠光体相变的影响。结果表明,由于应力的施加使相变动力学提前,诱导相变能够迅速的在形变的过程中发生,不同形变条件下组织呈现出动态演变的规律。提高形变量,增加了组织内的位错密度和相变驱动力,加速了相变的发生和渗碳体球化的进程;对于扩散控制型相变,降低形变速率增长了形变作用时间,碳原子能够得到充分扩散,有利于得到球化组织;在A1~Ar1温度间变形,形变温度降低,过冷度增加,球化时间延长,得到的渗碳体颗粒更为细小。因此高形变量、低形变速率、低形变温度三者均有利于得到超细晶复相组织(α+θ)。同时研究发现,在形变的过程中存在先共析铁素体沿奥氏体晶界形核析出。     

形变参数对低碳钢形变诱导相变的影响

低碳钢在略高于Ar3温度大变形会发生形变诱导铁素体相变（DIFT）,通过热模拟实验方法考察了变形参数（变形前冷速、变形温度和应变速率）对形变诱导铁素体晶粒尺寸的影响规律。结果表明,大变形的条件下,形变诱导铁素体晶粒尺寸随着相变前冷速和应变速率的提高、变形温度的降低而减小。且通过变形参数对相变驱动力和晶粒长大的影响讨论了其对诱导铁素体晶粒尺寸产生影响的机制。     

0．33C．1．0Mn．0．8Si钢过冷奥氏体的连续冷却转变及组织细化

利用Gleeble-3500热模拟实验机测定了0.33C-1.0Mn-0.8Si钢的静态(不变形)与动态(变形)CCT(连续冷却转变)曲线,并观察了钢的组织.结果可见.形变可以提高铁索体转变的开始温度,但对转变终了温度基本没有影响,变形后过冷奥氏体的铁素体转变区扩大,动态Ar3的值比相同冷却条件下静态时Ar3高出近100℃,形变对Ar3的影响不明显;随着冷却速度的增大,铁素体晶粒由多边形状变成条状或长片状,珠光体团也变得更细小、弥散,且动态连续冷却组织比静态连续冷却组织细小.     

微量元素和变形条件对超细晶中厚板显微组织的影响

通过对3种不同铌、钒含量的低碳钢进行多道次热压缩变形以模拟中厚板的超细晶轧制工艺，考察了显微组织演变过程、微合金元素和变形条件对组织演变的影响。结果表明：变形过程中有部分奥氏体通过形变诱导相变转变为铁素体；变形并快速冷却后得到平均晶粒尺寸为3～6μm的超细晶组织．铌促进、钒抑制形变诱导铁素体相变，铌、钒微合金化均有较好的细化作用，铌的作用优于钒．再结晶温度以上进行的粗轧有利于精轧时形变诱导铁素体的形成；在精轧温度范围内，增加变形道次、降低道次应变率有利于获得细化的显微组织；降低终轧变形温度对组织细化是最有效的．     

普通C-Mn钢超细晶中厚板的带状组织

采用Gleeble2000热模拟试验机研究了普通C-Mn钢的再结晶规律，在实验室轧机上进行了C-Mn钢超细晶中板的轧制，并且在首钢中厚板厂工业轧机上进行了超细晶中厚板的工业试制，研究了工艺条件对中厚板带状组织的影响，分析了带状组织产生的机理。研究结果表明，在靠近静态相变温度Ar3附近的未再结晶区进行大变形量轧制(形变诱导相变)，不仅可以使板材的铁素体晶粒细化甚至获得超细晶组织，而且普通C-Mn钢中厚板中的带状组织减轻1～2级；降低精轧开轧温度有利于减轻板材的带状组织；在未再结晶区控轧有利于减轻板材的带状组织；随着未再结晶区形变量增加，板材的带状组织减弱。     

中碳钢形变及冷却过程中的组织演变

热模拟单向压缩下,中碳钢形变温度低于Ad3（786℃）点时,析出形变诱导铁素体（DIF）,DIF量随形变温度降低而提高;在低于750℃形变时,DIF量远高于平衡态铁素体含量54％。DIF析出时碳原子高度富集在铁素体晶界和铁素体／奥氏体界面。形变后在低于A1（719℃）温度等温或控冷过程中。过冷奥氏体将发生不同类型的转变：高于Ad3形变试样中,奥氏体转变为铁素体＋片层状珠光体;低于Ad3点但高于Ar3（645℃）点形变时,未转变奥氏体转变为铁素体＋片层状珠光体＋晶界渗碳体;稍高于Ar3点形变时,将获得铁素体＋弥散渗碳体的球化组织。     

连续冷却变形及冷却工艺对低碳钢相变的影响

分别利用Gleeble3500热模拟试验机和JMat Pro材料计算软件获得实验钢的临界相变温度Ar3=835℃、Ar1=698℃、A3=892℃、A1=722℃;同时在热模拟试验机上,采用连续冷却压缩与控冷相结合的方法进行了不同终轧温度和轧后冷却速度的工艺模拟。试验结果表明:终轧温度及轧后冷却速度对实验钢最终组织形态影响明显,终轧温度在Ar3以上温度时,实验钢获得均匀的等轴状组织,加快轧后冷却速度可细化晶粒组织;当终轧温度在Ar3温度附近时,实验钢会发生形变诱导铁素体相变,轧后缓冷有利于组织均匀,快冷容易导致混晶;当终轧温度在Ar3温度以下时,轧后不论缓冷、快冷均获得混晶甚至明显的变形带组织。     

钒微合金化低碳钢多道次变形过程中的组织演变

采用热模拟实验研究了钒微合金化低碳锰钢(0.1%C-1.0%Mn)奥氏体化后在860~740℃范围内进行多道次变形过程中的组织演变,考察了变形和微合金元素V对铁素体相变的影响.结果表明,在多道次变形过程中,部分奥氏体通过形变诱导相变转变为铁素体;高温区的道次间隔期间部分形变诱导铁素体发生向奥氏体的逆相变;随变形温度降低,道次间隔期间有变形奥氏体向铁素体的亚动态相变发生。微合金元素V抑制形变诱导铁素体相变的进行,阻碍铁素体晶粒长大,起到细化晶粒的作用.     

70kg级低碳贝氏体钢相变规律研究

利用MMS-200热模拟试验机和光学显微镜研究了70kg级低碳贝氏体钢板在不同终轧温度和冷却速度下的相变规律。结果表明,随冷却速度的增大,钢中依次出现多边形铁素体、珠光体、针状铁素体、粒状贝氏体、下贝氏体和马氏体组织,奥氏体向铁素体相变温度Ar3降低,晶粒细化。随着终轧温度的降低,铁素体诱导相变明显增加,铁素体晶粒细化。     

0.47C-0.36Si-0.67Mn钢连铸板坯低温轧制过程变形抗力模型

用Gleeble-3500热模拟试验机对0.47C-0.36Si-0.67Mn中碳钢150 mm连铸板坯在650 ～920℃、变形量0.1～0.6、变形速率10～20 s-1单道次轴向压缩时的变形抗力进行试验和研究,并建立了实验钢在低温下的变形抗力数学模型.结果表明,随温度降低,变形速率和变形量增加,试验钢变形抗力增加;在700℃以下变形时,由于发生动态铁素体相变,当加工硬化同动态相变软化达到平衡时曲线出现变形抗力极值,而后随形变诱导铁素体量的增加,变形抗力下降.预报值与实测值相符,变形抗力的预报精度为±13.76 MPa.     

形变温度和冷却方式对中碳钢显微组织及拉拔性能的影响

采用Gleeble热模拟试验机研究了形变温度及冷却速度对ML35钢显微组织与硬度的影响;对比分析了10B21钢SM控冷盘条和板链式控冷盘条的显微组织差异,用Minitab软件统计分析了显微组织对盘条拉拔性能的影响。结果表明:当ML35钢形变温度为750℃时晶粒明显细化,部分珠光体发生退化,渗碳体呈短棒状或颗粒状,但硬度相对偏高;降低形变后的冷却速度可粗化晶粒,降低硬度;粗大的铁素体+珠光体组织比细小的铁素体+珠光体组织具有较高的初始加工硬化率;并且在初始变形过程中,具有相对粗大的铁素体+珠光体组织盘条的断后伸长率下降偏快。     

连续变形与冷却工艺对低碳钢微观组织的影响

分别利用Gleeble3500热模拟试验机和JMatPro材料计算软件获得低碳钢的临界相变温度;同时在热模拟试验机上,采用连续冷却压缩与控冷相结合的方法进行了不同终轧温度和轧后冷却速度的工艺模拟。试验结果表明:终轧温度及轧后冷却速度对实验钢最终组织形态影响明显,终轧温度在Ar3以上温度时,低碳钢获得均匀的等轴状组织,加快轧后冷却速度可细化晶粒组织;当终轧温度在Ar3温度附近时,低碳钢会发生形变诱导铁素体相变,轧后缓冷有利于组织均匀,快冷容易导致混晶;当终轧温度在Ar3温度以下时,轧后缓冷、快冷均获得混晶甚至明显的变形带组织。     

工艺参数对耐蚀钢12CuCrNiV组织与性能的影响

采用热力模拟试验机、光学显微镜、显微硬度计研究了耐蚀钢12CuCrNiV在不同冷却速率下的连续冷却组织转变规律,并绘制其CCT曲线,同时研究了形变温度和冷却速度对耐蚀钢热变形后的组织和硬度的影响规律。结果表明:连续冷却转变情况下,耐腐蚀钢在冷速小于15℃/s时,有铁素体转变;冷速小于1℃/s时,有珠光体转变;冷速在0.5~20℃/s之间时,有贝氏体转变。控制冷速在5~15℃/s可得到铁素体和贝氏体复相组织。随变形温度的降低,试验钢形变过程中形变诱导铁素体相变现象显著,且伴随有M/A岛生成;随冷却速度的增高,形变诱导相变现象减弱,M/A岛数量减少。与连续冷却试验相比较,形变诱导析出现象明显,其硬度增量为40~50HV,形变可使试验钢的析出向更高冷速移动。     

热变形及工艺参数对C-Mn钢过冷奥氏体转变的影响

以C-Mn钢SS400为研究对象,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了热模拟实验,测得了试验钢静、动态CCT曲线.从CCT曲线可以看出,未变形时试验钢奥氏体向铁素体开始转变温度在800～690℃之间,变形后在810～710℃之间,变形提高了Ar3点.当冷却速度比较低时(0.2～5℃/s),变形奥氏体转变后室温组织的维氏硬度值低于未变形奥氏体转变后的室温组织维氏硬度值,而当冷却速度比较高时(5～20℃/s),趋势正好相反;变形后淬火试验结果表明应变量为0.4、变形速率为1/s 时,试验钢在820℃时已经发生形变诱导铁素体相变.随着应变量的增大和变形温度的降低,原奥氏体晶界的铁素体量增多.     

回温变形温度对微合金钢显微组织的影响

 通过单道次压缩变形热模拟试验,研究微合金钢加热到两相区变形时的组织演变规律,并分析加热温度对其的影响。使用OM、SEM和EBSD分析试验钢的微观组织和取向分布。结果表明,加热后奥氏体相变在晶界上发生,740～800 ℃时奥氏体体积分数为20%左右,830 ℃时奥氏体体积分数大幅增加到50%。加热到两相区变形时,形变铁素体发生动态回复或动态再结晶,随变形温度增加,形变铁素体由动态回复向动态再结晶发展,亚晶界减少,830 ℃时大角度晶界比例达到91.2%,冷却后得到均匀的细晶组织,平均有效晶粒直径3.9 μm。     

17MnNiVNbR钢的连续冷却转变行为研究

利用Formastor-FII型膨胀仪和Gleeble-3800热模拟试验机,结合显微组织观察和硬度测试,研究了压力容器用钢17MnNiVNbR的静态和动态连续冷却转变行为,并分析了热变形对相变行为的影响。实验结果表明:冷却速率较低时,17MnNiVNbR钢的相变组织为先共析铁素体和珠光体;随着冷却速率的增加,依次出现贝氏体和马氏体。热变形能提高铁素体、珠光体和贝氏体的相变温度,并使连续冷却转变曲线向左上方移动。     

变形工艺对Q345 GJC高建钢连续冷却相变的影响

借助Gleeble-2000型热力模拟实验机,研究了Q345GJC高建钢奥氏体连续冷却过程的相变规律,结合热膨胀法和金相法,分别构建实验钢奥氏体动态和静态连续冷却相变曲线(CCT),分析了加速冷却、热变形和工艺温度对实验钢相变的影响。结果表明,与静态CCT曲线比较,实验钢的动态CCT曲线整体向左上方移动,γ/α相变开始温度随冷却速度的增大而逐渐降低;高温变形对铁素体和珠光体组织转变有利,扩大了铁素体相变区,但阻碍了贝氏体相变;奥氏体变形对贝氏体转变是双重的,高冷速变形促进贝氏体相变,低冷速变形抑制贝氏体相变。     

变形对微合金钢在两相区变形时显微组织的影响

通过热处理试验和单道次压缩热模拟试验,研究了微合金钢加热到两相区变形时的组织演变规律,并分析了变形量的影响,使用OM、SEM和EBSD技术分析了试验钢的微观组织和取向分布。结果表明,试验钢加热到两相区保温后,奥氏体相变在原铁素体晶界上发生,变形时晶界上的奥氏体发生应变诱导相变,形成细小的仿晶界铁素体,变形铁素体发生动态回复或动态再结晶。随变形量和变形温度的提高,硬度下降,800℃下增加变形量,动态回复向动态再结晶发展,动态再结晶形核机制是亚晶转动生长,名义变形量为70%时得到均匀的超细晶组织,有效晶粒平均等效直径为2.7μm,大角度晶界的体积分数达到92.8%。     

CSP生产Q235B钢的动态再结晶规律的研究

为研究CSP工艺条件下钢的动态再结晶规律,利用Gleeble-1500热模拟实验机对CSP工艺生产的Q235B钢连铸坯进行了热模拟研究。研究结果表明,在较高变形温度和较低应变速率下Q235B钢容易发生动态再结晶,试验中Q235B钢发生动态再结晶的适宜条件为:变形温度970℃以上、应变速率在5/s以下。再结晶组织为铁素体和少量珠光体。通过热模拟数据的拟合分析,得出了其动态再结晶模型为Z=εexp(289.58/RT)。