淬火工艺对马氏体高强钢组织和性能的影响

摘要：采用拉伸、冲击、金相、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等试验手段,研究了在线直接淬火+回火（DQT）与离线再加热淬火+回火（RQT）工艺对马氏体高强钢组织性能的影响。结果表明,2种试验钢组织均为板条马氏体,RQT试验钢原奥氏体晶粒及板条束呈等轴状,板条块较短,板条较宽,DQT试验钢原奥氏体晶粒呈扁平状,板条束贯穿整个晶粒,板条块呈细长状,板条宽度较小;位错强化是DQT试验钢强度较RQT高的主要原因;板条束为控制DQT和RQT试验钢韧性的最小单元;DQT试验钢大角晶界比例较低,其具有较大的马氏体板条束尺寸以及更高的位错密度,断裂应力较低,低温韧性较差。     

冷却工艺对低焊接裂纹敏感性钢组织的影响

采用弛豫控制析出+加速冷却（RPC+ACC）和超快速冷却+加速冷却（UFC+ACC)2种不同冷却工艺试制低裂纹敏感性钢板，结合显微硬度、SEM及TEM技术分析了冷却工艺对显微组织及力学性能的影响。结果表明：RPC+ACC工艺试样的屈服强度和抗拉强度比UFC+ACC工艺分别要高170 MPa和65 MPa，而且维持了相同的冲击韧性。获得含有大量位错胞的板条贝氏体组织，且不同尺寸的板条贝氏体被亚结构或位错墙分割，出现相互交错排列是RPC+ACC冷却工艺提高强度的主要机制。     

预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响

 采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响。结果表明,980 ℃以下正火,随着温度的提高,M6C碳化物逐渐溶解,晶粒细小,淬火后马氏体板条均匀细小,碳化物呈球状或椭球状弥散分布在板条界和晶界上,碳化物体积分数和位错密度较高,强度和冲击值逐渐增加。980 ℃以上正火,M6C碳化物溶解增多,晶粒开始长大,淬火后马氏体板条束尺寸也长大,碳化物体积分数和位错密度下降,强度和冲击值降低。推荐的预备热处理制度：正火温度为980～1 010 ℃,回火温度为680～700 ℃,经性能热处理后,AMS 6308钢体现出良好的强韧性匹配。     

回火温度对Mn-Ni钢亚稳奥氏体形貌及其力学性能的影响

 利用了X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）研究了回火温度对一种Mn-Ni钢亚稳奥氏体形貌及其力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,室温亚稳奥氏体的体积分数逐渐升高。当回火温度为600和625 ℃时,亚稳奥氏体主要以片层状在回火马氏体板条间析出,且排列方向与周围的马氏体板条平行,这种片层状亚稳奥氏体分布较为均匀,尺寸较小,约为60～100 nm,且稳定性较高;当回火温度为650 ℃时,试验钢中出现尺寸较大的块状奥氏体在回火马氏体界面的交叉处不均匀析出。分析表明,块状奥氏体有利于提高钢的塑性,不利于改善钢的低温韧性;而片层状奥氏体能大幅度的改善钢的低温韧性。     

直接淬火石油储罐用钢N610E的回火组织与力学性能

 N610E级石油储备罐用钢(12MnNiVR)常用加热调质处理工艺生产。利用OM、TEM等试验方法,研究了石油储罐用钢N610E直接淬火后,不同回火温度对组织和力学性能的影响。结果表明：直接淬火钢经655℃回火,钢板具有最佳综合力学性能,其抗拉强度640MPa,屈服强度570MPa,伸长率22%,－20℃冲击功273J,不同回火温度的N610E钢韧脆?湮露染冢?0℃以下。随回火温度的升高,板条贝氏体回复作用逐渐加强,位错通过运动、合并、重组,相邻板条合并,组织粗化;回火后钢的力学性能变化趋势的非单调性,归因于回火过程贝氏体中位错亚结构的回复软化与碳的脱溶及第二相的析出强化机制综合作用。     

超低碳贝氏体钢ULCB600组织结构及性能的研究

研究了超低碳贝氏体钢ULCB600的组织结构及力学性能，研究结果表明：ULCB600钢的基体组织为贝氏体铁素体，其上分布有细小的Nb(C,N)及ε－Ｃu粒子，板条间有少量Ｍ－Ａ岛，以６５０１℃时效处理后，Ｍ－Ａ岛发生回火转变分解成回火索氏体，并有较多的ε－Ｃu粒子析出。性能测试结果表明该网的强韧性匹配良好，其力学性能达到较高水平。     

热处理工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织及性能的影响

为了优化20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的热处理工艺,采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了热处理工艺对该钢组织及性能的影响。结果表明,20Cr1Mo1VTiB钢热处理态组织为贝氏体,主要强化相为VC与针状M3C相。随着淬火温度的提高,VC逐渐溶解,固溶强化作用增加,室温和高温强度上升、韧性下降。在较低温度下回火,贝氏体板条位错密度高、组织应力大,强度高、韧性差;提高回火温度,VC逐渐长大,基体逐渐发生回复,室温和高温强度降低,韧性显著升高。1 030℃淬火+720℃回火后,20Cr1Mo1VTiB钢体现出良好的强韧性匹配。     

电阻焊接用高强Q125级石油套管钢组织及其性能

设计了一种低合金含量的Q125级高强度石油套管用钢,研究了热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.与870℃淬火+500℃回火工艺相比,实验钢在850℃淬火+500℃回火工艺下具有更好的强韧性配合.与870℃淬火相比,850℃淬火处理的奥氏体晶粒尺寸较小,使决定钢力学性能的晶区、板条束尺寸细化,因此其性能更优异.淬火温度对实验钢的析出行为影响不大.尺寸较大的TiN以及TiC和TiN复合析出物对奥氏体晶界起到钉扎作用,可以抑制奥氏体晶粒的长大;含有Mo的尺寸较小的TiC可以起到钉扎位错的作用,阻止位错移动,对强度的提高贡献很大.      

钒含量对T91钢性能的影响

在Ｔ９１钢成分基础上改变钒含量，对四炉试验钢进行持久强度试验和６５０℃、１０００ｈ时效状态的力学性能试验。钒含量（质量分数）由０．１３％增加到０．３０％，试验钢的持久强度和时效后的强度下降。通过对试验结果的分析，指出钒含量的变化对固溶强化、板条强化、位错强化、Ｍ２３Ｃ６析出相强化、（Ｎｂ，Ｍｏ）Ｎ析出相强化的影响很小，而影响强度的主要原因是钒含量对ＭＸ相析出密度的影响，其次是ＶＸ相结构变化、翼状ＭＸ相形态的影响。     

细晶强化和位错强化对中锰马氏体钢的强化作用

 研究了碳和锰含量对淬火中锰马氏体钢的位错密度、残余奥氏体含量、晶粒尺寸等组织结构以及室温力学性能的影响。借助于SEM、EBSD、TEM和XRD表征了材料的微观组织,探讨了马氏体钢的强化机制。结果表明:随着碳含量增加,淬火中锰钢的位错密度和残余奥氏体体积分数逐渐增加,板条束和板条块尺寸逐渐细化,大角晶界百分数逐渐增加,强度逐渐升高;增加锰含量能够提高马氏体钢的位错密度和抗拉强度。分析认为,位错强化和细晶强化是淬火中锰马氏体钢的主要强化机制。马氏体板条尺寸是马氏体抗拉强度的结构控制单元,而原奥氏体晶粒尺寸则是马氏体屈服强度的结构控制单元。     

低合金钢板条组织中影响低温韧性的“有效晶粒尺寸”

采用OM,SEM,TEM及EBSD等方法,对低合金钢板条组织的精细组织结构进行了研究,并测试了不同热处理条件下试验钢的低温韧性。研究过程中,从晶体学、亚单元对性能的定量影响规律、解理裂纹扩展路径的实际观察等3个方面分别研究控制低温韧性的"有效晶粒尺寸"。几个不同方面的研究结果均表明,板条块(block)是决定低合金钢板条组织低温韧性的最小亚单元,即板条块尺寸是影响低温韧性的"有效晶粒尺寸"。     

固溶处理对新型马氏体时效不锈钢力学性能的影响

研究了固溶处理对新型Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢力学性能的影响.结果表明,在低于1050 ℃固溶处理时钢中存在一些以χ相为主的金属间相,它们不仅严重破坏了钢的韧性,而且使钢在时效处理后的最终强度降低了100 MPa;经1050 ℃固溶处理后钢的基体组织为高密度位错的板条马氏体,此固溶态组织经适当时效处理可以使钢的强度达到1940 MPa,且得到与其高韧性匹配良好的综合力学性能.     

1 000 MPa级经济型高韧性工程机械用钢的研究开发

采用超低碳和低Cr、Mo、Ni等的经济型成分设计,研究了控轧、冷却和终冷温度等工艺参数对超高强钢显 微组织和力学性能的影响规律。在实验室条件下,可获得抗拉强度1 000 MPa以上,-40℃冲击值148～236 J超 高强韧性钢板,显微组织以细小的超低碳贝氏体板条为主。富含高密位错和亚结构的上/下贝氏体、较多残余奥氏 体薄膜、细小弥散M/A组织和第二相粒子,这对于超高强钢韧、塑性的提高起到关键的作用。在某宽厚板生产线 首次实现了1 000～1 200 MPa级高韧性工程机械钢板的工业化生产,并成功应用于矿山机械关键构件的制造。     

两相区热处理工艺对9NiCrMo钢强韧性的影响

 研究了淬火＋回火（QT）和淬火＋两相区淬火＋回火（QLT）2种热处理工艺对9NiCrMo钢力学性能的影响,分别采用OM和SEM观察了微观组织结构,利用X射线衍射和透射电镜研究了不同热处理后逆转变奥氏体的含量及其分布,进而分析了该工艺对9NiCrMo钢力学性能的影响规律及其机理。结果表明：两相区热处理能够在保证强度级别的同时,有效改善9NiCrMo钢的低温韧性,生成的双相组织及改变了逆转变奥氏体的分布状态是其提高钢低温韧性的主要原因。     

高钴,镍超高强度钢的二次硬化行为

利用透射电子显微术（ＴＥＭ）研究了一种高钴、镍超高强度钢不同时效温度下的碳化物的析了过程及钢的二次硬化机制。研究结果表明，马氏体板条内和板条间开始析出合金碳化物Ｍ２Ｃ的初始回火温度为４００℃左右；４４０℃温度回火钢的二次硬化行为是由于合金碳化物Ｍ２Ｃ对尚未回复和再结晶的位错型马氏体板条弥散强化的结果；６５０℃过时效后在钢的回火组织中还发现了一种正交结构的碳化物相，其点阵常数α＝０．４４８ｎｍ，ｂ＝     

9Ni钢薄板的奥氏体化温度及强韧化因素分析

研究了奥氏体化温度对9Ni钢薄板组织性能的影响,并分析了薄板与厚板低温韧性差异的原因。奥氏体化温度高于800℃后,随着奥氏体化温度升高,奥氏体化温度对逆转奥氏体（γ′）的体积分数没有影响;奥氏体化后奥氏体晶粒尺寸减小,晶粒趋于等轴;组织均匀化程度提高;最终组织中取向差大于1 5°区域尺寸减小,低温韧性增加;板条或亚板条...     

钴和钼对高钴铬钼轴承钢组织及力学性能影响

通过性能测试和组织观察,研究了钴和钼两种元素对高钴铬钼轴承钢组织和力学性能的影响规律。结果表明,钴和钼元素质量分数降低及匹配改变会使试验钢的综合力学性能降低。试验钢的淬火及回火组织为板条马氏体+残余奥氏体,在钴和钼元素的影响下,Cr_(eq)、Ni_(eq)差值变大,致使试验钢组织中残余奥氏体减少,产生δ-铁素体。并且,碳化物由质量分数1.17%的颗粒状M6C改变成质量分数低于0.15%的针状M_2C。试验钢的强度主要受碳化物影响,而在碳化物质量分数低于0.15%时,w(Co)/w(Mo)的值越小,位错密度越高,则试验钢的强度越高。试验钢的韧性主要受δ-铁素体影响,δ-铁素体面积分数大于6.3%,则试验钢会产生脆性,面积分数小于1.1%则试验钢的韧性较好。     

热处理对2 000 MPa超高强度不锈钢组织和性能的影响

 运用Thermal-calc热力学软件、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了热处理工艺对一种新型的超高强度不锈钢微观组织及力学性能的影响。结果表明,经过固溶处理后钢的基体为高密度位错的板条马氏体组织;强度随着时效温度的升高而逐渐升高,在520～540 ℃时可达到2 000 MPa,且冲击吸收功在540 ℃时达到最大值37 J。此时在板条马氏体上析出大量、细小、弥散以μ相为主的第二相,同时在板条与板条界面上有块状的逆转变奥氏体生成,这是该钢具有超高强度与高韧性的主要原因。     

低碳贝氏体钢组织的稳定性研究

通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和内耗实验等手段，观察、分析低碳贝氏体钢在受热扰动过程中的显微组织和屈服强度变化。结果表明，随着热扰动的进行，屈服强度先提高、后降低；贝氏体板条的宽度不断增加，板条内部出现胞状亚结构，板条逐步演化为颗粒状；Mo₂C和NbC析出物进一步增多并逐渐粗化，组织中的位错密度不断降低；内耗-温度谱中Snoek峰值不断降低，表面处的SKK峰值先降低后升高。贝氏体的稳定性与位错运动有较大关系。     

回火工艺对COST-FB2转子钢组织与性能的影响

利用OM、SEM和TEM等手段研究了回火工艺对COST-FB2转子钢的显微组织与力学性能的影响,结果表明:570℃一次回火后,马氏体板条内有杆状Fe_3C和细小颗粒状的MX,板条界有少量颗粒状碳化物析出;700℃二次回火后,板条内杆状Fe_3C和板条界上颗粒状碳化物消失或转变成M_(23)C_6型碳化物。经570℃一次回火,COST-FB2转子钢试样的强度较高,冲击功较低,再经700℃回火强度略有降低,冲击功增加。经不同温度的2次回火的调整,COST-FB2转子钢试样获得了较好的强韧性配合。