低屈强比高强耐候钢的CCT曲线及性能

利用膨胀法并结合金相-硬度法对研制的一种低屈强比高强耐候钢进行了奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线测定,并对其力学性能和耐蚀性能进行了研究。结果表明:该试验钢抗拉强度达575 MPa,屈强比为0.75,冲击性能优良,耐蚀性明显优于Q345B钢;当奥氏体化后的试验钢以0.1~100 ℃/s冷却速率冷却至室温时,随冷却速率增加其显微硬度由131 HV0.5增加至218 HV0.5;其中当冷却速率小于1 ℃/s时,其组织由铁素体+珠光体构成;当冷却速率为1~20 ℃/s时,其组织由铁素体+珠光体+贝氏体构成;当冷却速率为20~100 ℃/s时,珠光体消失,其组织主要由铁素体+贝氏体构成。     

高铝TRIP钢的连续冷却转变及热变形对其相变的影响

通过热膨胀及热压缩变形模拟连续冷却试验,绘制了高铝TRIP钢的CCT曲线,研究了连续冷却相变规律及热变形对相变的影响,并定性地分析了相变驱动力。结果表明,试验钢的CCT曲线主要分为3个区域,随着冷却速率的增大,铁素体和珠光体减少,贝氏体和马氏体增多,贝氏体从粒状逐渐转变为羽毛状和板条状。热变形使得高温奥氏体发生动态再结晶,原始奥氏体晶粒明显被细化,较高冷速下形成一些针状铁素体。热变形能提供更多的形核点,增大γ→α相变驱动力,缩短了贝氏体相变的孕育期,进而细化了室温组织。     

变形条件和冷却速率对低碳含Nb钢的相变及纳米析出的影响

利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了奥氏体再结晶和未再结晶组织对低碳含Nb钢连续冷却转变行为的影响,并对不同变形温度及冷却速率下Nb(C, N)的纳米析出行为进行了研究。结果表明,未再结晶区奥氏体的变形能够为多边形铁素体提供更多的相变形核点,扩大铁素体相变区,并且能够细化铁素体晶粒;相比于再结晶区1050℃单道次变形,未再结晶区的第二道次变形能够促进Nb(C, N)的析出,其中910℃变形时Nb(C, N)的析出量最多,850℃次之;冷却速率的增大能够抑制Nb(C, N)在奥氏体中的析出,但能够促进其在铁素体中析出;对于本试验钢,10℃/s的冷却速率即可抑制Nb(C, N)的析出;Nb(C, N)的析出粒子平均粒径随着冷却速率的增加而减小。     

CT80级非调质连续油管用钢的组织和性能控制

通过两种成分非调质CT80连续油管用钢现场生产板卷工艺组织性能对比,分析了冷却速度、卷取温度、Mo和Nb元素含量等工艺参数对实验钢组织性能的影响。结果表明:当冷却速度由52℃/s提高到69℃/s后,铁素体形态为针状铁素体,实验钢屈服强度提高25 MPa;抗拉强度提高30 MPa。实验钢在530℃卷取时,组织中出现了3%的珠光体组织,抗拉强度低于性能指标10 MPa。而在400℃卷取时,组织中出现了3%的块状马氏体组织,使得屈服强度低于性能指标20 MPa;抗拉强度提高到690MPa。Mo元素含量提高,促进针状铁素体转变,实验钢淬透性提高,有利于获得M/A岛组织,保证获得高强度低屈强比性能。Nb元素含量提高,细晶强化和析出强化作用更明显。     

冷却速度对钒微合金钢的组织和析出相的影响

采用光学显微镜和透射电镜研究了不同冷却速度下钒微合金钢的微观组织和析出相变化规律。结果表明:当冷却速度小于或等于5℃/s时,钢的组织均为铁素体+珠光体,且随着冷却速度的增加,铁素体的晶粒尺寸明显变细。当冷却速度达到10℃/s时,钢的组织变为马氏体+少量铁素体。透射电镜研究显示:平衡态时析出相包含大量弥散分布的尺寸主要为45~100 nm的不规则形V(C,N)相和(V,Ti)(C,N)复合相,当冷却速度小于或等于5℃/s时,析出相数量无明显改变,但颗粒尺寸随冷却速度的增加不断减小;但当冷速达到10℃/s时,析出相的数量显著下降,尺寸变小。对含钒微合金钢而言,调整适当的冷却速度,不仅可以细化铁素体晶粒,还可以提高析出强化效果,从而提高钢材的强韧性。     

变形条件对Mn-Cr齿轮钢连续冷却相变的影响

使用Gleeble 1500热模拟实验机研究了Mn—Cr齿轮钢在奥氏体再结晶区不同温度变形后的连续冷却相变行为及相变组织．实验结果表明,变形温度降低,促进了多边形铁索体及珠光体相变,获得多边形铁索体加珠光体混合组织的临界冷速增大．贝氏体与针状铁索体之间存在相互竞争机制,随着变形温度及冷速的降低,大量的晶界仿晶型铁索体占据了奥氏体晶界,中温相变产物由贝氏体向针状铁索体转变．降低变形温度,奥氏体在中温相变区稳定性增加,相变结束温度下降,室温组织中马氏体／奥氏体岛的数量增多．     

热轧工艺对65Mn钢显微组织及力学性能的影响

研究了热轧工艺对65Mn钢组织与性能的影响。采用电子探针显微分析仪(EPMA)和透射电镜(TEM)对热轧组织进行了表征。结果表明:通过控制热轧工艺,可获得珠光体和贝氏体两种初始组织。随着终轧温度和终冷温度的降低,先共析铁素体含量和珠光体体片层间距逐渐减小,强度、硬度逐渐升高。相比珠光体组织,热轧贝氏体组织具有更高的强度,抗拉和屈服强度分别为943 MPa 和648 MPa。     

355 MPa级转向架构架用钢连续冷却转变行为

高速动车组转向架构架对高速动车组的运行品质、行车安全起到至关重要的作用。为向355 MPa级转向架构架用钢的工业试制提供指导,在Gleeble-3800热模拟试验机上进行了热模拟试验,结合热膨胀法和金相-硬度法,绘制了355 MPa级转向架构架用钢动态连续冷却转变曲线,研究了试验钢在连续冷却条件下的显微组织演变规律。结果表明,冷速小于1 ℃/s时,其组织主要为多边形铁素体和珠光体;冷速大于5 ℃/s时,贝氏体类组织快速增加;冷速达到50 ℃/s时,为板条贝氏体组织。因此,对于355 MPa级转向架构架用钢,冷速控制在1~5 ℃/s较为适宜,其组织主要由比例适中软硬性相结合的铁素体、珠光体和贝氏体构成,可以获得优良的强韧性匹配。     

Development of Ti–V–Mo Complex Microalloyed Hot-Rolled 900-MPa-Grade High-Strength Steel

A new Ti–V–Mo complex microalloyed hot-rolled high-strength steel sheet was developed by controlling a thermo-mechanical controlled processing(TMCP) schedule, in particular with variants in coiling temperature. The effects of coiling temperature(CT) on various hardening mechanisms and mechanical properties of Ti–V–Mo complex microalloyed high-strength low-alloy steels were investigated. The results revealed that the steels are mainly strengthened by a combined effect of ferrite grain refinement hardening and precipitation hardening. The variation in simulated coiling temperature causes a significant difference in strength, which is mainly attributed to different precipitation hardening increment contributions. When the CT is 600 C, the experimental steel has the best mechanical properties: ultimate tensile strength(UTS) 1000 MPa, yield strength(YS) 955 MPa and elongation(EL) 17%. Moreover, about 82 wt% of the total precipitates are nano-sized carbide particles with diameter of 1–10 nm, which is randomly dispersed in the ferrite matrix.The nano-sized carbide particles led to a strong precipitation hardening increment up to 310 MPa.     

Nb元素对含Ti低碳微合金钢连续冷却转变及析出行为的影响

采用热模拟试验机研究了Nb元素对含Ti低碳微合金钢的动态连续冷却转变行为的影响,利用OM和TEM对等温淬火工艺处理后实验钢的显微组织和析出行为进行观察和分析。结果表明：Nb元素使得含Ti低碳微合金钢的动态CCT曲线整体向右下方移动,大大减小了先共析铁素体和珠光体相变区,同时扩大了针状铁素体和贝氏体相变区,在较低冷速时能得到较多的针状铁素体;含Nb- Ti和含Ti两种实验钢经等温淬火工艺处理后的显微组织均由铁素体和马氏体两相组成,铁素体相中析出物平均尺寸分别为6.8、4.2 nm,利用Orowan机制对析出强化量进行计算得出析出强化量分别为90.6、142.3 MPa。     

460 MPa级建筑结构用抗震耐蚀钢板的开发

为适应钢结构建筑用钢的发展需求,采用低C及“Ni-Cr-Cu-Al-Nb”微合金化成分设计及合理的控制轧制工艺,成功开发出高强度、低屈强比、耐候、易焊接Q460GJNH钢板。其组织由准多边形铁素体、贝氏体和珠光体组成,屈服强度487～493 MPa,抗拉强度649～659 MPa,屈强比为0.74～0.76,断后伸长率为22.2～23.5%,-40 ℃冲击功为179～212 J,且焊接性能优良。耐蚀性能研究表明,同等条件下Q460GJNH钢板的腐蚀速率仅为Q345B钢板的29.7%。     

控轧控冷对Ti-Mo-Nb复合微合金化低碳钢组织和力学性能的影响

研究了控轧控冷的冷却速度对Ti-Mo-Nb微合金高强钢组织与性能的影响。结果表明,随着冷却速度的降低,试验钢中铁素体逐渐等轴化,铁素体的体积分数、晶粒尺寸逐渐增加。冷却速度的降低可显著细化析出相尺寸并增加其体积分数,析出方式由弥散析出向相间析出转变。铁素体通过析出强化实现提升材料强度的同时,成形性能得到改善。当冷却速度为28℃/s时,试验钢获得了优异的综合力学性能,抗拉强度为853 MPa,屈服强度为750 MPa,伸长率为18.6%,扩孔率为68.5%。组织细化与析出强化是试验钢的主要强化机制,当冷却速度为28℃/s时,细晶强化和析出强化强度增量分别为206 MPa和328 MPa。     

960MPa级高强钢的连续冷却转变

采用DIL805L淬火相变膨胀仪,结合光学和扫描电镜组织观察,对960 MPa级高强钢的连续冷却转变进行了研究。结果表明:冷速在0.1~2 ℃/s时,室温组织为铁素体+珠光体+贝氏体,冷速在2~10 ℃/s时,组织为铁素体+贝氏体;当冷速在20~80 ℃/s时,获得全贝氏体组织。在连续冷却转变曲线中,高温转变区和中温转变区未分开,且相变温度随着冷速的增大而减小。     

应用超快冷工艺开发540MPa级C-Mn双相钢试验

介绍了在包钢CSP线上应用超快速冷却工艺开发540MPa级热轧双相钢的工业试验概况;以0．07% C—1．20%Mn—0．15%Si钢为原料,采用薄板坯连铸连轧、层流冷却和超快速冷却工艺,得到厚6mm的热轧双相钢带;其微观组织为铁素体和马氏体,马氏体体积分数为12%,σb为555～565MPa,σs为335～355MPa,δ为31%～34%,σs/σb为0．59～0．64,n值为0．18,整卷带钢性能均匀,应用于重型卡车横梁,性能良好。     

基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能

借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物, 由1600 ℃冷却至600 ℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800 ℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm³,相比普通钢材减重效果达10.4%。     

Q355NH钢的CCT曲线及早期耐蚀性能

通过膨胀曲线并结合金相硬度法,测量了Q355NH低碳耐候钢840 ℃奥氏体化后在不同冷速下的相变点,并绘制其CCT曲线,对试验钢不同冷却方式下的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能进行研究。结果表明,Q355NH钢在0.1~10 ℃/s冷速范围内均可获得铁素体+珠光体组织。随着冷速的增大,屈服强度从炉冷的360 MPa提高到风冷的420 MPa。炉冷时组织中存在沿晶界析出的碳化物,风冷时珠光体数量和密度最高。炉冷和风冷条件下试样具有较低的腐蚀电位,盐雾腐蚀试验早期的质量损失较大。     

Grain refinement and mechanical properties of asymmetrically rolled low carbon steel

The formation of fine ferrite grains by the asymmetric rolling of low carbon steel and their mechanical properties were studied. Super-cooled low carbon austenite was deformed by asymmetric rolling at 750 °C with a roll size ratio of 1.5 and immediately cooled at various cooling rates ranging from 3 °C/s to 15 °C/s. Fine ferrite grains (∼2 μm) were formed after asymmetric rolling, preferentially at the prior austenite grain boundaries. The volume fraction of the fine ferrite grains increased with increasing rolling reduction. A ferrite plus pearlite microstructure was obtained at smaller strains and slower cooling rates. However, after heavy deformation, a fine ferrite grain structure with carbide particles dispersed at the ferrite grain boundaries was obtained and the pearlite structure was not observed even after very slow cooling, which implies that most of the ferrite grains were formed dynamically, i.e. during deformation. The yield strength of the asymmetrically rolled steel plates increased with increasing deformation; however, the yield ratio also increased with increasing rolling reduction. The best combination of strength and yield ratio was obtained by using a low level of deformation and a high cooling rate, in which case a portion of the untransformed austenite transformed to martensite.     

终轧温度对Si-Mn系热轧双相钢组织和性能的影响

文章研究了在采用低温区大变形和轧后连续冷却工艺时,终轧温度对传统Si-Mn系热轧双相钢组织和性能的影响。结果表明,在试验工艺条件下,试验钢的最终组织均为铁素体+马氏体的双相组织。随着终轧温度(770℃~850℃)的升高,试验钢的屈服强度由415MPa急剧降低到335MPa,而抗拉强度变化不大,约为690MPa;随着终轧温度的升高,铁素体晶粒尺寸逐渐均匀,平均晶粒尺寸先增大,后减小,铁素体含量约为88%;试验钢的n值和延伸率,则随着终轧温度的升高而升高,在温度850℃时,n值达到0.23,延伸率达到28.7%。     

0.6Ni中碳合金钢的奥氏体连续冷却转变行为

通过热模拟试验、光学和扫描电镜(SEM)观察以及维氏硬度测试,研究了0.6Ni中碳合金钢的动态和静态奥氏体连续冷却转变规律,分析了变形以及合金元素Ni对中碳合金钢奥氏体转变行为的影响。结果表明:奥氏体变形有效抑制了0.6Ni中碳合金钢连续冷却后铁素体和珠光体的形成,大幅促进了贝氏体和马氏体相变,将全马氏体临界冷速由5 ℃/s降低到3 ℃/s。试验钢在动态连续冷却条件下,冷速为3 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为810 HV0.1;而静态连续冷却条件下,冷速为5 ℃/s时,全马氏体组织显微硬度为689 HV0.1。奥氏体变形的再结晶细化作用可以明显细化冷却后的马氏体组织,进而提高马氏体的硬度。在奥氏体静态连续冷却条件下,中碳合金钢中0.6Ni元素的加入,抑制了铁素体和珠光体相变,大幅促进贝氏体和马氏体相变,提高了奥氏体的稳定性,将Ms点从329 ℃降低到304 ℃,马氏体临界冷速从0.5 ℃/s降低到0.3 ℃/s;相对于约0.4Mn元素的加入,0.6Ni元素的加入可以大幅抑制铁素体和珠光体相变,可以将Ms点从320 ℃降低到304 ℃,同时可以有效细化奥氏体冷却后的显微组织。     

Microstructure evolution during continuous cooling in niobium microalloyed high carbon steels

Effects of microalloyed niobium (Nb) on the austenite decomposition behaviors and microstructure evolution during continuous cooling in the near eutectoid steels were investigated. Compared to the Nb free steel, the Nb microalloyed steel was refined with regard to polygonal ferrite grain, pearlite block and colony sizes. This was because its austenite grain size was smaller. The volume fraction of polygonal ferrite transformed was more in the Nb microalloyed steels, which indicated the eutectoid carbon content exceeded that of pure carbon steel. The spheroidization of pearlite during continuous cooling was enhanced by Nb microalloying, mainly due to a higher critical transformation temperature and the finer pearlite structure with smaller colony size and narrower interlamellar spacing. Hot deformation right above the equilibrium eutectoid temperature accelerated the spheroidization kinetics of pearlite, especially in the Nb microalloyed steel.