回火温度对960MPa级工程机械用钢组织及析出相的影响

采用透射电子显微镜研究了960 MPa级工程机械用钢淬火及不同温度回火后显微组织及析出相的变化规律.结果表明:920℃淬火后,显微组织以板条马氏体为主,还有极少量孪晶马氏体,马氏体发生自回火现象.在400℃以下回火,(Ti,Nb)(C,N)尺寸和数量没有明显变化.500℃回火后,在晶界和亚晶界开始析出(Fe、Mn、Cr)3C合金渗碳体.600℃回火后,在晶内和晶界析出(Fe,Mn,Cr,Ni,Mo,V)3C合金渗碳体,Mo2C大量析出.650℃回火后,VC大量析出,发生再结晶,开始多边形化.     

低合金耐磨钢回火过程中的碳化物析出

将低合金耐磨钢淬火样品在200~600℃进行不同温度回火,采用透射电镜(TEM)和电子探针分析仪(EPMA)研究淬火与回火样品中碳的偏聚与碳化物析出特征。结果表明:碳的偏聚位置和碳化物形态、大小、类型及分布情况在不同样品中存在差异;淬火马氏体板条间存在宽为20~60 nm的残留奥氏体薄膜,250℃回火时开始在原位置分解成连续分布的碳化物;淬火样品中碳在非晶界位置发生轻微偏聚,回火温度升高后易向晶界及其它界面附近偏聚;200℃回火样品中发现细片状或条状ε碳化物,宽10~20 nm,长80~150 nm,在300℃回火后被θ渗碳体代替;350℃以上,碳化物逐渐粗化成为棒状或球状,500~600℃回火后球状碳化物逐步占主导地位。此外,马氏体板条局部存在少量相变孪晶。     

冶金部钢铁物理测试情报网第七届金相专业会议文集——Cr12MoV钢中基体碳含量对组织的影响

前言 Cr12MoV钢含有高达1.5％的C和Cr,Mo,V等形成碳化物的合金元素。所以常温下钢的组织是马氏体基体上分布着许多碳化物,还有不少残余奥氏体。碳化物中包括结晶时形成的一次碳化物、从奥氏体中析出的二次碳化物和从马氏体中分解析出的三次渗碳体。而基体马氏体是位错板条型和孪晶针片型共存。过剩碳化物的类型,数量,大小和分布状态;从马氏体中分解出的三次渗碳体的析出程度;马氏体类型及其大小,似及残余奥氏体的数量都直接影响钢的各项性能。众所周知,Cr12MoV钢有着两种不同的热处理工艺路线。低温淬火配以低温回火,可以使钢获得高的硬度、耐磨性和适度的红硬性。而高温淬火配以多次高温回火,可以使钢获     

Nb对高碳钢高温回火组织与性能的影响

通过在不同温度高温回火,研究了回火温度对含Nb高碳钢力学性能的影响;对比分析在演变过程中Nb对其组织与性能的影响.结果表明:高碳淬火组织为板条马氏体和孪晶马氏体,随回火温度的升高,逐渐转变为大尺寸的渗碳体+等轴铁素体.强度和硬度都随回火温度升高而逐渐降低,而伸长率和断面收缩率则随回火温度的升高而逐渐增大;含Nb高碳钢的塑性和强度都要优于不含Nb的高碳钢.原因是添加Nb可以通过细化晶粒(原奥氏体晶粒和马氏体亚结构尺寸、再结晶铁素体晶粒大小)、抑制位错回复提高位错密度的形式提高强度,同时也因细化晶粒,促进碳化物析出而提高塑性.     

初始组织对20CrMnTi钢伪渗碳过程中奥氏体化相变与晶粒长大行为的影响

研究了20CrMnTi钢球化退火过程中的渗碳体析出行为及其与铁素体回复和再结晶的相互作用,着重分析了热轧态、淬火态和球化态3种初始组织在伪渗碳过程中的奥氏体化相变与晶粒长大行为。结果表明,热轧态和淬火态试样分别具有均匀粗大的“铁素体+珠光体”组织和均匀细化的马氏体板条组织;在球化态试样中,由于球化时碳化物析出与马氏体基体回复、再结晶的相互作用,基体组织与碳化物均存在微观非均匀现象。经伪渗碳后,奥氏体平均晶粒尺寸按热轧态、淬火态和球化态次序依次减小,但不均匀性因子按该次序依次增大;与初始组织相关的奥氏体形核密度与形核均匀性是控制渗碳过程中奥氏体晶粒长大行为的关键因素之一。     

控制冷却工艺对Ti微合金化中碳钢板组织和性能的影响

采用控制轧制-控制冷却-淬火-回火工艺制备20 mm 厚的Ti微合金化中碳钢板,研究了控制冷却工艺(冷却速度)对该钢有效晶粒尺寸和析出相的影响,并探讨了其强韧化机理。结果表明:冷却速度越快,有效晶粒尺寸越小,马氏体板条宽度越窄,含Ti析出相越细小,使其兼具高强度和良好的塑性韧性。主要是由于快速冷却保留了轧制时获得的晶体缺陷和形变能,使再加热奥氏体细化,而且快速冷却抑制了Ti在冷却过程中析出,使Ti处于过饱和状态,再加热过程中逐渐析出细小的含Ti析出相,能更有效地阻止奥氏体晶粒长大。有效晶粒细化以及纳米级含Ti析出相使该钢板具有良好的力学性能。     

热处理对超高强度20Mn2Cr汽车钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺参数对20Mn2Cr钢显微组织和性能的影响规律,并采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了不同奥氏体化温度和回火温度下实验钢中的马氏体组织特征和碳化物析出形貌.结果表明,实验钢经900℃奥氏体化处理时可以保证较小的原奥氏体晶粒尺寸及细小的马氏体板条束宽度;550℃再结晶退火可以进一步细化原奥氏体晶粒尺寸及马氏体板条束宽度;淬火后的回火处理有利于Cr碳化物粒子的析出.通过调整热处理工艺,20Mn2Cr钢可以获得1000～1700 MPa级的系列超高强度,同时可以实现超高强度与高塑性的良好匹配.     

热处理对高Cr热作模具钢组织和力学性能的影响

通过中频真空感应炉冶炼了试验钢,采用箱式电阻炉进行了热处理试验,并分析了预处理、淬火、回火等不同热处理下的组织、硬度变化规律,探讨了淬火温度对试验钢最终组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢预处理后的组织为高温回火马氏体+弥散的第二相,组织均匀细化,晶界连续的网状组织完全消除。淬火组织为板条马氏体+残余奥氏体,硬度较高;回火组织主要为回火马氏体+少量残余奥氏体,马氏体板条较为明显,硬度下降。随淬火温度提高,回火组织中回火马氏体板条更为细小化,残余奥氏体含量略有增加;试验钢淬火态、回火态硬度均提高;冲击功先略有降低,当淬火温度超过1040℃时又提高。     

含Cu低碳钢马氏体相变原位观察

以一种含Cu低碳钢为研究对象,利用高温激光共聚焦显微镜对IQP(两相区加热奥氏体化+淬火+碳配分)工艺处理的钢的马氏体相变过程进行了原位观察。采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等手段对其组织演变进行了表征。结果表明:在加热过程中,奥氏体在珠光体、渗碳体界面和铁素体晶界及晶内同时形核;在淬火过程中马氏体优先在奥氏体晶界及晶内位错缠结处形核长大,新生马氏体在先形核马氏体板条上形核并与其呈一定取向关系生长;合金元素由铁素体向奥氏体配分导致淬火后组织残留更多的奥氏体,化学势驱动C原子由马氏体向未转变奥氏体中配分使残余奥氏体稳定性提高,两者协同作用促使IQP处理后的试验钢获得更多的残余奥氏体。     

含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变

利用金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及能损谱(EELS)等手段,研究了含稀土轧辊用高速钢在1100℃淬火和550℃两次回火热处理过程的微观组织变化特征,重点探讨了碳化物行为。结果表明,淬火加热过程中热稳定性较高的MC和M6C型一次共晶碳化物难以溶解,亚稳态的M2C型一次共晶碳化物则发生分解反应得到MC和M6C两种碳化物,分解形成的M6C较MC量多且尺寸较大,小颗粒MC包含在M6C之中;淬火基体组织由马氏体和残留奥氏体组成,淬火马氏体既有板条马氏体也有孪晶型马氏体。经两次回火后,残留奥氏体得以有效消除,大量细小富V的MC型二次碳化物弥散析出产生二次硬化现象。     

EFFECTS OF RARE EARTH METALS ON MICROSTRUCTURAL TRANSFORMATION OF LOW OR MEDIUM CARBON Si-Mn-V STEELS DURING QUENCHING AND TEMPERING

The microstruetural transformation of steels:20SiMn2V,20SiMn2VRE,40SiMn2V and40SiMn2VRE during quenching and tempering have been examined by TEM,X-raydiffraction and dilatometer.It was shown that the addition of rare earth metals not only canrefine the austenite grains of the low or medium carbon steels and packet of lath martensiteand lath size,lower the M_s temperature,but can also raise the relative percentage of disloca-tion substructure of martensite in medium carbon steel,but there is little effect on volume frac-tion and thermal stability of retained austenite quenching and tempering structure of low ormedium carbon steels.The rare earth metals may remarkably inhibit the decomposition of lowcarbon martensite during low temperature tempering,retard the precipitation of cementiteplates in lath grains and delay the spheroidization of carbides.They may also restrain obvious-ly the precipitation and spheroidization of cementite in medium carbon martensite during hightemperature tempering.     

马氏体温变形超细化过共析钢

利用Gleeble 1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验, 研究了含Al和不含Al两种过共析钢马氏体温变形和等温回火过程中的组织超细球化演变及超细球化组织的力学性能. 结果表明: 与马氏体等温回火相比, 马氏体温变形加快马氏体的分解动力学, 在较短的时间 内即获得超细化 (α+θ)复相组织. 温变形过程中的组织超细化演变主要经历渗碳体粒子的析出与粗化及铁素体基体的动态回复和动态再结晶; 而在等温回火过程中, 铁素体主要发生静态回复和晶粒长大, 并没有再结晶现象发生. 合金元素Al的加入在等温回火和温变形过程中均抑制马氏体的分解, 阻碍渗碳体粒子的粗化和铁素体晶粒的长大, 导致复相组织的细化. 同时, Al的加入使马氏体温变形和等温回火后所得超细化 (α+θ) 复相组织在不降低总延伸率的前提下, 强度得以明显提高.     

钢的组织控制与设计(二)

以H13热作模具钢和高强度钢为例,分别重点讨论钢的组织控制和设计。对H13钢,应消除原生碳化物和偏析,改善二次碳化物分布,使成分均匀化,缩小钢块纵、横向性能差,可将现国产H13钢的使用寿命显著提高。对兼具高强度（Rm〉2000MPa）和韧性钢的组织,拟设计为：低温回火马氏体组织,含高密度位错的细条马氏体,包有残余奥氏体薄膜,并分布弥散的碳化物（避免渗碳体的形成）;钢含低的碳量,并含有一定量的Si、Al和Mn、Ni、Mo等合金元素及Nb等碳化物形成元素;适当应用Q-P处理、双相区退火、贝氏体或马氏体等温处理等。文章分两期发表。     

钢的组织控制与设计(一)

以H13热作模具钢和高强度钢为例,分别重点讨论钢的组织控刺和设计。对H13钢,应消除原生碳化物和偏析,改善二次碳化物分布,使成分均匀化,缩小钢块纵、横向性能差,可将现国产H13钢的使用寿命显著提高。对兼具高强度（Rm〉2000MPa）和韧性钢的组织,拟设计为：低温回火马氏体组织,含高密度位错的细条马氏体,包有残余奥氏体薄膜,并分布弥散的碳化物（避免渗碳体的形成）;钢含低的碳量,并含有一定量的Si,Al和Mn,Ni,Mo等舍金元素及Nb等碳化物形成元素;适当应用Q—P处理、双相区退火、贝氏体或马氏体等温处理等。文章分两期发表。     

Effect of prior microstructures on the behavior of cementite particles during subcritical annealing of medium carbon steels

The effect of prior microstructures on the behavior of cementite particles in conjunction with microstructural changes of the matrix during subcritical annealing was investigated by changing the initial microstructures into ferrite + coarse pearlite, ferrite + fine pearlite, bainite, and martensite, in medium carbon steels. While the coarsening of cementite particles in martensite proceeded rapidly with the growth of large cementite particles at boundaries with the dissolution of smaller particles within martensite laths, the coarsening rate of cementite particles in bainite was found to be much slower than that in martensite. This could be attributed to the thermal stability of cementite particles, the smaller amount of carbon in solution, and the lower driving force for solute diffusion due to the uniform size distribution of cementite particles in bainite. The controlling coarsening kinetics in medium carbon steels with ferrite-pearlite, bainite and martensite, were found as boundary diffusion, diffusion along dislocation, a combination of boundary diffusion and diffusion along dislocation, respectively.     

回火马氏体中合金碳化物的3D原子探针表征Ⅱ.长大

Nb-V微合金钢在1200℃同溶0.5 h后淬火,存450-650℃回火不同时间,用显微硬度和TEM测试并观察析出强化和组织软化现象,用三维原了探针(3DAP)对产生二次硬化的合金碳化物的成分进行定量分析,研究其析出长大规律.结果显示,二次硬化主要是合金碳化物析出强化的作用.随着同火温度的升高或回火时间的延长,合金碳化物的成分动态变化,即强碳化物形成元素取代或部分取代较弱的碳化物形成元素.首先,V和Nb取代Mo,然后Nb部分取代V,最后形成具有一定原子比的合金碳化物.相对回火温度,回火时间对碳化物内合金元素的相对含量影响不大.在合金碳化物长大过程中,薄片状碳化物优先沿径向方向生长,然后沿厚度方向长大并开始粗化.     

热处理对超超临界材料KT5331AS0组织和性能的影响

研究了热处理工艺对超超临界材料KT5331AS0(10Cr11Co3W3NiMoVNbNB)的组织和性能的影响.结果表明:KT5331AS0钢在1050～1150℃加热淬火、660～720℃回火,其组织都是回火板条马氏体;随淬火加热温度的升高,板条马氏体逐渐长大,但长大趋势不明显;随回火温度的升高,南于碳化物的析出,产生沉淀强化,使其具有较高的持久强度.KT5331AS0钢在1080～1100℃加热淬火、680～700℃回火后具有较好的综合力学性能.     

Microstructure evolution of an ultra-high strength metal alloy with tempering temperature

Optical microscopy (OM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to investigate the effect of tempering temperature on the experimental extra-high carbon steels.It is found that tempering reaction can reduce austenite content and influence the stability of the austenite.As-normalized microstructure is a mixture of twinned martensite and retained austenite.Tempered at 250 ℃ for 2 h,lath martensite can occasionally be found nearby the diffusionally decomposed austenite arca.It also is found that tempering at 650 ℃ for 2 h,nanoparticles of carbides precipitate in the martensite and decomposed austenite.     

回火马氏体中合金碳化物的3D原子探针表征Ⅰ.形核

Nb-V微合金钢在1200℃固溶0.5 h后淬火,在450℃回火不同时间,用三维原子探针(3DAP)研究了回火过程中合金碳化物的形核规律.结果显示,淬火态Nb-V微合金钢在450℃回火时合金碳化物处于形核阶段,合金元素可通过动态再分配,实现渗碳体到合金碳化物的原位转变,或者在位错等缺陷处直接与C结合,完成合金碳化物的单独成核长大,或者偏聚在残余奥氏体/基体和未溶的AlN粒子/基体界面处,实现合金碳化物的异质形核长大.     

Co-Ni型超高强度钢的微观组织结构与力学性能

利用透射电镜、扫描电镜等试验手段研究了回火温度对2000 MPa和2200 MPa两种强度级别Co-Ni超高强度钢的微观结构、断口形貌与力学性能的影响。结果表明,两种强度级别Co-Ni超高强度钢的强化均与M2C碳化物有关。Co-Ni超高强度钢在400~450℃回火韧性出现谷值,产生的原因与板条边界存在Fe3C、M3C及M2C处于共格状态,使马氏体基体产生强烈静畸变有关,冲击试样断口微观形貌表现为准解理断裂。Co-Ni超高强度钢在480~510℃回火,马氏体板条内析出细小、弥散的M2C,粗大片状Fe3C被细小、弥散的MC取代,使其具有比较好的强韧性配合。