Cu对低合金高强钢熔敷金属有效晶粒尺寸的影响

通过透射电镜和电子背散射衍射技术,研究了Cu对低合金高强钢熔敷金属有效晶粒尺寸的影响。研究结果表明,熔敷金属的组织主要由板条状贝氏体和板条马氏体组成,随Cu含量由0.052%增加到0.53%,板条结构变得细小致密;当Cu含量为0.052%时,有效晶粒的平均尺寸为2.39μm,当Cu含量增加到0.24%时,有效晶粒的平均尺寸减小到2.18μm,当Cu含量继续增加到0.53%时,有效晶粒的平均尺寸最终减小到1.99μm,随Cu含量的增加,有效晶粒得到细化。     

Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,-50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构...     

保护气成分对1000MPa级高强熔敷金属组织特征的影响

通过附带EDS的FEGSEM、EBSD、TEM等实验方法,研究了保护气成分(Ar+5%CO_2、Ar+10%CO_2、Ar+20%CO_2、Ar+30%CO_2,体积分数)对1000 MPa级高强熔敷金属组织特征的影响,阐明了保护气成分对组织转变的影响机制。结果表明,随着保护气中CO_2含量增加,1000 MPa级熔敷金属强度略有下降,而冲击韧性先升高后降低。不同保护气熔敷金属均由马氏体/贝氏体混合组织及板条间残余奥氏体组成。随着保护气中CO_2含量增加,熔敷金属中贝氏体相变体积分数为50%时的温度(B_(50))与马氏体相变开始温度(M_s)相变温度区间增大,适宜贝氏体形核的夹杂物数量增多,随贝氏体含量(体积分数)由8%增加到29.6%,其形核位置从原始奥氏体晶界向原始奥氏体晶界及晶内夹杂物处共同形核转变,熔敷金属组织形貌由"平行状"向"交织状"转变,分割细化组织,有利于高强熔敷金属强韧性的改善。     

保护气对1000MPa级熔敷金属组织及力学性能的影响

研究了不同保护气(Ar+5%CO2,Ar+10%CO2,Ar+20%CO2和Ar+30%CO2)对1000 MPa级高强熔敷金属组织及强韧性的影响.结果表明,当CO2含量为20%时,熔敷金属力学强韧性最佳,屈服强度为980 MPa,室温冲击功为72.6 J,-40℃冲击功为52 J.组织观察和分析结果表明,随着保护气中CO2含量增加,熔敷金属组织中贝氏体板条含量增多,且贝氏体板条分布形态由平行状向交织状转变,交织状贝氏体板条分割细化原奥氏体晶粒,从而细化马氏体板条.贝氏体含量和马氏体/贝氏体板条的分布形态是决定熔敷金属力学性能的根本原因.贝氏体含量并非越多越好,存在最佳含量比例;随着保护气CO2含量的进一步增加,熔敷金属夹杂物数量增加,尺寸增大,且主要成分含量发生变化.当保护气中CO2含量为30%时,出现较大尺寸的夹杂物,导致熔敷金属韧性降低.     

低碳超高强度贝氏体钢的组织细化

对系列低碳、超高强度贝氏体钢(LCUHSBS),通过有效地控制相变温度、冷却速率与回火参数,贝氏体铁素体(BF)含碳量增加、组织细化、碳化物消除以及存在高稳定性、高体积分数的膜状残余奥氏体(AR).利用AFM、SEM等分析并测试了贝氏体钢的显微组织与晶粒尺寸,结果表明,板条束内含有若干大致平行的BF板条,而每一板条由许多切变单元组成;切变单元进一步又分成大量超细亚结构,其直径约为18nm.如此细化的显微组织确保了贝氏体钢在超高强度条件下,冲击吸收能成倍提高.     

700MPa级高塑低碳低合金钢的多相组织调控及性能

通过临界退火、临界回火以及回火的多步热处理方式,研究了低碳低合金钢的组织演变与力学性能.结果表明,临界退火后的组织为板条状的临界铁素体及贝氏体/马氏体的双相组织.经临界回火后,为临界铁素体、回火贝氏体/马氏体以及残余奥氏体的多相组织.残余奥氏体呈粒状和条状,分布在铁素体/贝氏体(马氏体)相界面及贝氏体/马氏体板条之间,含量高达29%,并在回火后保持稳定,主要通过C,Mn,Ni和Cu在逆转奥氏体中的富集来稳定.临界退火及回火过程中,Nb C在铁素体及贝氏体/马氏体中析出,呈球状、椭圆形或不规则形状,平均尺寸为10 nm;富Cu的析出相在临界回火及回火过程中形成,呈球状分布于铁素体及残余奥氏体中,尺寸在10~30 nm之间.通过残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应及纳米析出相的析出强化作用,实验钢具有优异的力学性能:屈服强度高于700 MPa,抗拉强度高于900 MPa,均匀延伸率高于20%,总延伸率高于30%.     

奥氏体化温度对无碳化物高强贝氏体钢相变组织和性能的影响

对含碳量0.35wt%的无碳化物高强贝氏体钢进行等温贝氏体相变试验,并通过膨胀法、显微组织观察、XRD和拉伸试验等方法研究奥氏体化温度(860～1260℃)对该贝氏体钢相变和组织性能的影响。结果表明,860℃奥氏体化时,贝氏体转变量略高于其它温度,残余奥氏体含量较高,继续升高奥氏体化温度,贝氏体转变量和残奥含量变化不大。此外,随着奥氏体化温度的升高,贝氏体相变动力学加快,这是原始奥氏体晶粒尺寸增加,贝氏体生长空间增大引起的。当奥氏体化温度较低时,虽然贝氏体相变速率较慢,但由于原始奥氏体晶粒细化,残奥含量较多等原因,钢的抗拉强度和伸长率均较高。因此,从提高钢性能角度出发,应降低无碳化物高强贝氏体钢热处理时的奥氏体化温度。     

层间温度对690MPa级HSLA钢气体保护焊丝熔敷金属组织和冲击韧性的影响

采用新研制的气体保护焊焊丝,通过改变层间温度对690MPa级HSLA钢进行焊接,采用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和EBSD等分析手段,研究了熔敷金属组织转变规律。研究结果表明:当层间温度(T)为80℃时,显微组织主要为板条状贝氏体和极少量的粒状贝氏体,M-A组元主要以颗粒状存在,无方向性;T=200℃时,粒状贝氏体和M-A组元的数量增多,M-A组元形状由颗粒状向条状和块状转变。随层间温度的增加,熔敷金属的冲击值下降43%,大角度晶界比例从87%下降到77.3%,有效晶粒尺寸变大。     

变形量对EH47止裂钢组织和显微硬度的影响

利用MMS-200热模拟机试验进行单道次压缩试验,研究了奥氏体未再结晶区变形量对EH47止裂钢组织演化及显微硬度的影响。结果表明,变形量从15%增大到60%时,原奥氏体晶粒长宽比从1.2±1.4增加至2.7±2.3;显微组织形态由粗化的贝氏体向细化的铁素体贝氏体转变;大角度晶界比例(HAGB)由34.6%升高至61.7%,有效晶粒尺寸从4.5±5.9μm减小至3.4±4.2μm;硬度从230 HV50降低至211 HV50。变形60%试样的奥氏体晶粒在相变前具有106.7 mm^-1的单位体积有效界面积,是其显微组织细化、均匀化的根本原因。在原奥氏体晶粒边界形核、长大并相互接触的铁素体晶粒,提高了20°～47°取向差范围内的HAGB比例(21.5%),是其具有61.7%HAGB的关键。高含量的铁素体、位错密度的降低、再结晶晶粒比例的增加是显微硬度降低的主要原因。     

铬含量对耐候钢熔敷金属韧性的影响

通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜和电子背散射衍射技术分析了铬含量对耐候钢熔敷金属组织和韧性的影响.结果表明,两种熔敷金属的组织均为粒状贝氏体、针状铁素体和少量板条贝氏体.两种熔敷金属冲击韧性良好.与含1.0% Cr(质量分数)熔敷金属相比,含1.41% Cr熔敷金属中粒状贝氏体含量升高,针状铁素体含量降低,屈服强度增加6%,抗拉强度增加9%,冲击吸收功降低56%.此外,含1.41%Cr熔敷金属中M-A组元含量升高、大角度晶界比例下降、平均有效晶粒尺寸增加,显微裂纹的形核几率增加,裂纹扩展阻力降低,导致其韧性降低.     

元素Nb对C-Si-Mn-Cr-Mo双相钢相变规律的影响

用Gleeble-1500热模拟机测定了C-Si-Mn-Cr-Mo和C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb两种试验钢连续冷却转变(CCT)曲线,分析了微合金元素Nb对试验钢相变规律和组织演变的影响.结果表明,Nb可显著抑制试验钢铁素体转变,随着冷却速度增加,Nb的抑制作用逐渐增强,铁素体晶粒尺寸明显细化,显微硬度明显增加.铁素体转变充分时,Nb可提高亚稳奥氏体稳定性和淬透性,但对马氏体和贝氏体产物的显微硬度影响不大.在铁素体转变量很少或未转变的情况下,Nb使得粒状贝氏体产物中马氏体-残余奥氏体(MA)岛数量明显增多,贝氏体显微硬度增加,但其增幅随着冷却速度增加逐渐减小.     

基于过冷奥氏体动态相变的热轧TRIP钢组织控制 Ⅱ.动态相变后冷却速率

通过热模拟压缩实验,研究了铁素体相变前的奥氏体晶粒尺寸对基于动态相变的热轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢组织及力学性能的影响。结果表明,减小原始奥氏体晶粒尺寸,可促进动态相变时的铁素体相变动力学,有利于铁素体、贝氏体及残余奥氏体等相分布更为均匀,获得的贝氏体束及贝氏铁素体尺寸较小,残余奥氏体的体积分数及C含量均较高,细小的颗粒状残余奥氏体数量较多且弥散分布,因此可获得具有较高强度和优良塑性的热轧TRIP钢。     

1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧化机理分析

自主设计4种不同镍含量(ω_Ni)的Ni-Cr-Mo系焊丝，采用TIG焊制备1 000 MPa级高强钢熔敷金属.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对不同镍含量的熔敷金属微观组织进行表征，通过拉伸、冲击、硬度试验对熔敷金属力学性能进行测试，探求镍含量对1 000 MPa级高强钢熔敷金属强韧性机理的影响规律.结果表明，不同镍含量熔敷金属组织均由板条马氏体、板条贝氏体、联合贝氏体和残余奥氏体组成；镍含量不同，微观组织不同；随着镍含量增加，柱状晶宽度增大，板条马氏体、联合贝氏体和残余奥氏体增多，板条贝氏体减少，熔敷金属强度提高，塑性降低；当ω_Ni为5.44%时，强韧匹配最佳，屈服强度为1 005 MPa，-50℃下冲击吸收能量为95 J.     

奥氏体化条件对高强度贝氏体钢相变动力学的影响

以低碳Si-Mn-Nb贝氏体钢为研究对象,利用相变仪进行贝氏体区等温实验。通过对热膨胀曲线的分析,获得了贝氏体相变动力学曲线;分析了奥氏体化条件对贝氏体相变动力学的影响;分析了奥氏体化条件及贝氏体区等温温度对贝氏体组织形态的影响。结果表明:随着奥氏体晶粒尺寸的细化,贝氏体相变动力学进程减缓,且相同等温温度下对应的贝氏体体积分数降低;随着贝氏体区等温温度的升高,贝氏体板条宽度增加,马氏体/奥氏体混合组织体积分数提高。     

控轧控冷条件下X100管线钢的组织转变及性能

试验钢采用低碳Nb、Ti、Ni、Cu、Mo等合金化设计理念进行X100管线钢化学成分设计,用真空感应电炉冶炼,并经试验轧机TMCP工艺控制轧制,轧后弛豫并在机后快速冷却线中进行快速冷却。冷却后采用显微分析方法和力学性能测试等手段研究终冷温度对试验钢微观组织和性能的影响。结果表明：随着终冷温度的降低试验钢显微组织的变化规律是由多边形铁素体向准多边形铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体、马氏体型转变。在418 ℃时出现板条状贝氏体组织且随着终冷温度降低,组织中板条状贝氏体的含量增加,贝氏体板条束的直径变小板条间距变窄,提高了试验钢的强度和韧性指标。301 ℃时出现马氏体组织,试验钢的强韧性有所降低。未发现终冷温度对原始奥氏体晶粒尺寸有影响,因为影响试验钢原始奥氏体晶粒度的主要因数为控轧工艺。     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

80MnSiCrWAl钢的低温等温淬火组织及力学性能

用差示扫描量热法和热机械模拟试验机分别测定了80MnSiCrWAl钢的相变点Acl、Acm和Ms.该钢试样加热到1000℃保温30 min奥氏体化后,在稍高于Ms温度的盐浴中进行等温淬火处理.采用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪对处理后钢的组织和相组成进行研究,并测定硬度和冲击功.结果表明,该钢等温淬火后得到由板条状贝氏体铁素体和薄膜状残余奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织.随等温淬火温度的升高,贝氏体铁素体板条厚度增大,残余奥氏体的体积分数减少,硬度和强度降低,冲击功略微减小.     

基于动态相变的热轧C-Mn-Al-Si系TRIP钢组织演变

通过热模拟压缩实验,研究了基于过冷奥氏体动态相变的C-Mn-Al-Si系热轧TRIP钢的组织演变规律.结果表明,在过冷奥氏体动态相变过程中,铁索体相变速率较快,生成铁索体的体积分数与应变量有着一定的对应关系,铁素体晶粒细小且未相变的奥氏体更加分散.在贝氏体等温处理时,过冷奥氏体动态相变后较大尺寸的奥氏体能够较快地发生贝氏体相变,但生成的贝氏体束尺寸较小,位向较为混乱;而位于相邻铁素体晶粒间,尺寸在0.5-1.5μm之间的细小奥氏体岛稳定性较高,不易于发生贝氏体相变.通过过冷奥氏体动态相变和随后的等温贝氏体处理,可以获得晶粒细小的铁索体、体积分数较高的残余奥氏体、贝氏体和残余奥氏体分布更加弥散的热轧TRIP钢.     

Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相变和力学性能的影响

目的 研究稀土氧化物Y2O3对粒状贝氏体堆焊金属相转变以及力学性能的影响.方法 采用金相显微镜和场发射扫描电镜对堆焊金属的微观组织进行观察,采用金相显微镜观察并统计出奥氏体晶粒度,采用XRD对堆焊金属表面物相进行测定,采用显微硬度计和电子万能试验机测量不同Y2 O3质量分数堆焊金属的硬度和拉伸性能,采用透射电子显微镜对堆焊金属微观结构进行表征.结果 Y2O3能够有效细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,尺寸由51.2μm减小到40.1μm,大块先共析铁素体尺寸明显减小,组织分布均匀,且M/A岛弥散分布.堆焊金属中残余奥氏体相数量随着Y2O3质量分数的增加而逐渐降低,马氏体相体积分数增加.Y2O3的加入明显提升堆焊金属的力学性能,显微硬度由(272±13)HV提升至(312±8)HV;抗拉强度由(764±10)MPa提升至(885±12)MPa,且延伸率增加了4%.结论 Y2 O3的加入能够细化堆焊金属的初生奥氏体晶粒,促进形成均匀细化的粒状贝氏体组织,M/A岛的数量逐渐增加,且M/A岛中马氏体相数量增加,粒状贝氏体堆焊金属的力学性能显著提高.     

Cu对气体保护焊丝熔敷金属组织与性能的影响

采用未添加Cu元素的焊丝和分别添加了0.2%和0.5%的Cu元素的气体保护焊丝对20钢进行焊接,对不同Cu含量熔敷金属的组织和性能进行了研究,分析了Cu元素对熔敷金属组织和性能影响规律。研究结果表明:Cu含量的增加对熔敷金属抗拉强度影响不大,但可使其-50℃冲击吸收功呈现出显著上升的趋势。且随Cu含量增加,熔敷金属中粒状贝氏体和板条马氏体数量减少,板条贝氏体数量增多,M-A组元数量减少,形态由条状、小块状向颗粒状转变。