淬火-配分热处理对球墨铸铁组织与性能的影响

利用中频感应熔炼炉制备了球墨铸铁,采用X-ray衍射仪、光学显微镜、场发射扫描电镜和电子万能试验机分别研究了配分时间对球墨铸铁的微观结构、组织形貌和力学性能的影响。结果表明:淬火无配分的球墨铸铁由马氏体和残留奥氏体组成。随着配分时间的增加,奥氏体发生回火转变和等温淬火转变两个过程。配分时间较短时,球墨铸铁的奥氏体含量增加,在配分时间为10 min时达到最大值。配分时间进一步增加,奥氏体由于分解为下贝氏体和碳化物含量逐渐降低。同时球墨铸铁的抗拉强度和伸长率随着配分时间的增加也发生非单调的变化。配分时间为120 min时,抗拉强度达到最大值,约为1503 MPa;伸长率在配分时间为60 min时达到最大值,约为2.61%。     

淬火-配分热处理对30Cr13模具钢组织与耐蚀性的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等研究了淬火-配分(QP)热处理后30Cr13模具钢的物相组成和显微组织的演变规律,并利用动电位极化法对不同工艺热处理的模具钢在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的腐蚀行为进行了分析。结果表明:220Q盐浴淬火试样和220P一步法淬火-配分热处理试样的残余奥氏体体积分数小于3%,随着二步法淬火-配分热处理中配分温度从300℃上升至500℃,30Cr13模具钢的残余奥氏体含量呈现先增加而后降低的趋势,在配分温度为400℃时取得最大值;220Q和220P试样的组织都由板条状马氏体组成,经过二步法淬火-配分热处理后,模具钢的基体组织也由板条马氏体组成,此外在马氏体板条间有白亮条状或者颗粒状M3C型碳化物出现;不同淬火-配分热处理的30Cr13模具钢的耐均匀腐蚀性能差别不大;二步法淬火-配分热处理模具钢试样的点蚀电位高于盐浴淬火试样和一步法淬火-配分热处理试样的。     

非均质Mn分布对淬火-配分钢微观组织和力学性能的影响

目前,基于非均质高温奥氏体来调控先进高强钢的组织和性能,引起研究学者的广泛关注。为进一步明晰合金元素非均质程度对组织和性能的影响,指导先进高强钢的设计,本工作采用以Mn配分的珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了奥氏体化时间和温度对高温奥氏体中非均质Mn分布的影响规律,进一步探讨了微观组织和力学性能的演变。结果表明,高温奥氏体的Mn分布能够调控淬火过程的马氏体转变。当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时,淬火后可获得富Mn片状残余奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体组织。随奥氏体化保温时间的延长和温度的升高,高温奥氏体中Mn元素非均质程度减弱,导致鬼珠光体组织减少,块状残余奥氏体和粗大板条马氏体数量增多、且尺寸增大。随着保温时间的延长,屈服强度由于细晶强化的减弱而降低;均匀延伸率由于块状残余奥氏体的增多而升高,颈缩后的延伸率因块状残余奥氏体形成的脆性马氏体而降低。由于残余奥氏体和马氏体的含量随着奥氏体化工艺不发生改变,使得抗拉强度和断裂总延伸率也不发生变化。由此可见,通过改变奥氏体化的工艺参数,能够在保证高抗拉强度(约1700 MPa)和高断裂总延伸...     

含碳量对淬火-配分-回火工艺处理钢力学性能的影响

比较了含碳量为0.21％～0.41％的高Si钢经“淬火-配分-回火(Q-P-T)”工艺和传统淬火回火(Q-T)工艺处理后力学性能的差异,用SEM、TEM和XRD法表征微观组织.结果表明,相对于传统Q-T工艺,经Q-P-T工艺处理的样品强度降低,塑韧性升高,随含碳量从0.21％增加到0.41％,强度降低幅度从70 MPa增加到230 MPa,断后伸长率提高的幅度从0.5％提高到2.5％,断面收缩率提高幅度从1.5％增加到3.5％,冲击吸收功提高幅度在5.6～15.0 J间波动.分析认为碳的脱溶是Q-P-T工艺处理钢强度降低的主要原因,一定量的稳定的残余奥氏体和各相的协调配合是塑韧性提高的主要影响因素.     

淬火温度对非均质淬火-配分钢组织和性能的影响

采用以Mn配分珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了淬火温度对非均质淬火-配分钢的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时,可在淬火后获得由富Mn片状残留奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体区域。随淬火温度的升高,高温奥氏体向马氏体转变的驱动力降低,导致鬼珠光体区域减少,块状残留奥氏体数量增多、且尺寸增大。由于鬼珠光体区域减少,马氏体板条的细晶强化效果减弱,造成屈服强度降低;块状残留奥氏体的增加,提供了更强烈的TRIP效应,同时改善了抗拉强度和均匀延伸率,但块状残留奥氏体形成的脆性马氏体降低了颈缩后的延伸率。由此可见,通过调控淬火温度,能够在保证高抗拉强度(约1600 MPa)和高断裂总延伸率(约20%)的基础上,实现对屈服强度和均匀延伸率的进一步调控。     

热处理工艺对双相等温淬火球墨铸铁组织与力学性能的影响

研究了奥氏体化温度,等温淬火温度和时间对双相等温淬火球墨铸铁(Dual Phase Austempered ductile Iron,DP ADI)显微组织与力学性能的影响。结果表明:在双相区(α+γ)范围内,随奥氏体化温度升高,双相ADI组织中先共析铁素体体积分数逐渐减少,奥铁体含量增加,强度和硬度逐步升高,而伸长率与冲击吸收能量下降;等温温度和时间对残留奥氏体体积分数和力学性能有显著影响,随等温温度降低,残留奥氏体体积分数减少,双相ADI抗拉强度、硬度升高,但伸长率和冲击吸收能量降低。随等温时间增加,残留奥氏体体积分数先增加后减少,等温时间为1.5 h时,残留奥氏体体积分数达最大值,双相ADI伸长率和冲击吸收能量达最大值。     

焊接线能量对隧道钢拱架焊接接头组织与性能的影响

使用激光-MIG复合焊对隧道钢拱架10Ni3Cr Mo V钢板进行了焊接试验,研究了焊接线能量对焊接接头硬度、-50℃冲击吸收功、室温力学性能和显微组织的影响。结果表明,四种焊接线能量下焊接接头的焊缝和热影响区硬度都要高于基材,且随着焊接线能量的减小,焊缝区域的显微硬度逐渐升高;焊接线能量为5.06 k J/cm时,焊接接头的焊缝上、中和下部的冲击吸收功都最大;当焊接线能量为6.85、5.82 k J/cm时,焊缝组织分别为粒状贝氏体,粒状贝氏体+针状铁素体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体及少量粒状贝氏体;焊接线能量为5.06、4.48 k J/cm时,焊缝组织分别为大量针状铁素体+少量粒状贝氏体、上贝氏体、马氏体,马氏体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体,随着焊接线能量的减小,马氏体板条尺寸和马氏体束群宽度逐渐减小。     

淬火、配分温度及时间对Q&P钢组织及力学性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜等试验手段研究不同QP(Quenching and Partitioning)工艺对钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:完全奥氏体化并采用QP工艺处理后QP钢的抗拉强度为1399~1670 MPa,断后伸长率为13.92%~17.24%;显微组织为马氏体和残留奥氏体,其中马氏体主要为板条状及少量分布在原奥氏体晶界处的块状。经EBSD统计分析:块状马氏体尺寸大小为1~3μm,是在第二次淬火过程中形成的新生马氏体;在相同淬火温度下,抗拉强度随配分时间的延长都有不同程度的下降,适中的淬火温度(210℃)加上适中的配分时间(60 s)可获得最佳伸长率。     

奥氏体化温度对Si-Mn钢热轧板淬火-配分处理后显微组织和力学性能的影响

通过分析不同奥氏体化温度下热轧板制备的淬火-配分(Q&P)钢的显微组织和力学性能,探讨了奥氏体化温度对其显微组织与力学性能的影响。结果表明,热轧板制备Q&P Si-Mn钢中的铁素体呈带状和块状2种形貌,铁素体形貌会影响相邻区域残余奥氏体形貌,其中带状铁素体相邻区域残余奥氏体以薄带状为主,块状铁素体相邻区域残余奥氏体以块状为主。随着奥氏体化温度的升高,铁素体和残余奥氏体体积分数下降,对应的Q&P Si-Mn钢屈服强度、抗拉强度逐渐升高,延伸率及强塑积均逐渐下降。在810℃奥氏体化后,热轧板制备的Q&P Si-Mn钢强塑积达到28.36 GPa·%,相较于工业生产采用冷轧板制备的980 MPa级Q&P Si-Mn钢,强塑积提高了约36%。热轧板制备Q&P Si-Mn钢具有更高的强塑积与其组织中不同形貌铁素体能调控相邻区域残余奥氏体形貌及稳定性相关。     

中断淬火的温度对淬火-配分低铬铁素体不锈钢组织和性能的影响

将低铬铁素体不锈钢于930℃保温3 min奥氏体化,然后在不同温度的盐浴中淬火至20、150、200、225、250、275和300℃,再于500℃保温1 min配分处理,水冷至室温,以研究中断淬火的温度对钢的组织和力学性能的影响.结果表明:经淬火-配分处理后,钢的组织由铁素体、马氏体和少量残留奥氏体组成,马氏体处于铁...     

Nb对0.2C-1.5Si-1.8Mn淬火配分钢组织和力学性能的影响

在C-Si-Mn系传统Q&P钢的基础上,通过适当添加微合金元素Nb,探讨了微合金元素Nb对淬火配分钢组织性能的影响。结果表明,无Nb钢与加Nb钢的显微组织基本相同,均由铁素体、板条马氏体与M/A岛组成,但加Nb钢马氏体板条明显细化,板条间距明显减小。Nb促进铁素体析出并抑制珠光体生成,Nb的加入有效细化了组织,缩短了C配分距离,有利于碳向奥氏体中扩散,增加奥氏体的稳定性。经相同Q&P工艺处理后含Nb试验钢的屈服强度、抗拉强度均有所提高,其抗拉强度达989.07 MPa,伸长率为18.36%,强塑积为18.16 GPa·%。     

热处理对模具钢组织与力学性能的影响

考察3Cr2Mo型塑料模具钢经200～600℃回火处理后的力学性能和组织形态变化.结果表明,回火处理后,该钢粒状贝氏体组织出现大量针状碳化物和稳定化的不连续条形岛状组成物,发现其有利于提高3Cr2Mo钢的冲击韧度和屈服强度.当在350℃同火处理3 h,可使该钢的屈服强度提高40%,冲击韧度提高60%.     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,-20℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

C、Mn元素配分对淬火-配分贝氏体钢摩擦磨损的影响

采用淬火-配分-贝氏体区等温(QPB)和双相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQPB)两种热处理工艺并进行对比,通过摩擦磨损试验来研究C、Mn元素对残留奥氏体稳定性的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)对试样的显微组织、残留奥氏体含量及C、Mn元素分布进行表征。结果表明:在双相区保温过程中,C、Mn元素发生配分,在奥氏体中富集。摩擦磨损试验后,QPB试样中的残留奥氏体体积分数从7. 24%减少到4. 36%,维氏硬度从417 HV0. 02增加到526 HV0. 02,磨损体积为0. 252 mm~3。IQPB试样中的残留奥氏体体积分数从9.11%减少到7.58%,维氏硬度从384 HV0.02增加到413 HV0. 02,磨损体积为0. 268 mm~3。IQPB试样在摩擦磨损试验前后残留奥氏体体积分数、维氏硬度没有QPB试样变化明显,表明在摩擦磨损过程中,C、Mn元素使残留奥氏体稳定性提高,残留奥氏体不易向马氏体转变。     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260 ℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,－20 ℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300 ℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

变形温度对淬火配分钢微观组织和硬度的影响

用Gleeble-3800试验机对一种低碳CrNi3Si2MoV钢开展了热压缩30％后立即进行淬火配分(Q&P)工艺处理的试验,探讨变形温度对淬火配分钢微观组织和硬度的影响,用SEM和TEM进行微观组织表征,用XRD测量残留奥氏体体积分数.结果表明,与Q&P工艺处理的样品相比,变形后再进行Q&P工艺处理的样品存在残奥量和维氏硬度同时升高的现象,随变形温度的降低,钢的硬度逐渐升高,残奥量先增大后减小,热变形导致钢的Ms温度升高,变形温度为750℃的样品获得最大量的残留奥氏体,达到17.2％,热变形引入的位错促进C的配分,同时提高钢的强度.     

热处理对6061铝合金组织与力学性能的影响

对建筑用6061铝合金进行了不同温度的均匀化退火处理,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对比分析了铸态和热处理态6061合金的显微组织的变化,研究了6061合金热处理前后的电导率和力学性能变化规律。结果表明,半连续铸造6061铝合金中的主要物相为α-Al基体、Mg_2Si、β-AlFeSi相和α-Al_(12)(FeMn)_3Si_2相;均匀化退火温度超过580℃时,6061铝合金开始发生过烧现象;随着均匀化退火温度升高,合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率都表现为先增加而后降低的趋势,在均匀化退火温度为575℃时取得最大值;6061铝合金适宜的均匀化退火温度为575℃。     

配分工艺对301奥氏体不锈钢组织和力学性能的影响

拟以淬火-配分的新型热处理工艺替代冷变形加工硬化工艺,进而提高亚稳态奥氏体不锈钢的力学性能。以301不锈钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、铁素体测量仪、万能试验机及显微硬度计等表征手段,分析了不同配分热处理制度对301不锈钢微观组织及力学性能的影响。结果表明:301亚稳态奥氏体不锈钢经不同淬火-配分工艺热处理后,其显微组织主要由板条状马氏体、奥氏体以及微量碳化物组成;其力学性能对配分温度不够敏感,但随配分时间的延长会不断优化。在450 ℃配分30 min后,301奥氏体不锈钢的综合力学性能达到最优,其屈服强度、抗拉强度、伸长率及硬度分别为432.37 MPa、1212 MPa、44.28%及193.16 HV0.2。     

等温淬火温度对CADI组织与力学性能的影响

研究了等温淬火温度对含碳化物的等温淬火球墨铸铁（Carbidic Austempered Ductile lron，简称cADI）的组织、硬度和冲击韧性的影响。试验结果表明：等温淬火后的组织为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。在等温温度范围内（230～290℃），硬度随着等温淬火温度的升高呈现逐渐下降的趋势，而冲击韧性则逐渐升高；显微组织中的见氏体针逐渐变粗。     

淬火工艺对低合金耐磨钢组织与力学性能的影响

选用不含Nb钢和含Nb(质量分数,0.021%)钢作为试验材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布氏硬度测试、冲击和拉伸等试验手段研究试验钢轧制后在不同温度加热淬火+回火及850℃在线淬火+不同温度回火两种热处理工艺下的组织和综合性能。结果表明:再加热淬火+回火工艺下,含Nb钢随淬火温度的提高,强度和韧性都有所提高,在950℃淬火+200℃回火处理下综合性能最佳,其强度为1843 MPa,硬度值为567 HBW,-20℃下的冲击吸收能量为31 J,符合NM500的标准;在线淬火+回火工艺下随着回火温度的提高,试验钢的综合性能降低,但含Nb钢的性能都高于相同条件下的不含Nb钢。含Nb钢在850℃在线淬火+200℃回火处理下综合性能最佳,其强度为1818 MPa,硬度值为562 HBW,-20℃下的冲击吸收能量为30 J,同样达到了NM500的标准。