热轧钛微合金化TRIP钢的组织与性能研究

对钛微合金化TRIP钢进行连续冷却转变曲线的测定,分析轧制与冷却工艺对其组织与性能的影响。结果表明:实验钢的奥氏体/铁素体、奥氏体/马氏体相变点分别在500~650℃和450℃左右;组织由铁素体/贝氏体及少量残余奥氏体组成;随着终轧温度的升高,实验钢的屈服强度和抗拉强度有所降低;随着空冷结束温度的降低,实验钢的屈服强度降低;当终轧温度和空冷结束温度分别为796℃和722℃时,实验钢的屈服强度,抗拉强度和强塑积分别为661,888MPa和25042MPa·%,其对应组织为细小的铁素体及板条贝氏体,铁素体基体上存在大量细小的析出物。     

超快冷条件下含Nb钢铁素体相变区析出及模型研究

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了超快冷条件下含Nb钢在铁素体相变区的析出行为。考虑Nb(C,N)在铁素体中的固溶度积和Nb元素在铁素体中的扩散系数,给出了超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出模型。结果表明:轧后超快冷至650℃(铁素体相变区)可抑制Nb在奥氏体中析出,实现Nb在铁素体相变区中的析出;与在奥氏体中析出行为相比,Nb在铁素体中析出物数量明显增加,尺寸显著细化,析出物粒子密度由79个/μm2增加到373个/μm2,析出物尺寸由12.9nm细化到8.1nm,有利于发挥Nb的析出强化效果;该含Nb实验钢在铁素体中析出时最大形核率温度为620℃,最快沉淀析出温度为700℃,且计算与实测的析出相体积分数吻合良好,说明该模型可以用来模拟超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出行为。     

钛微合金化热轧TRIP钢的连续冷却相变研究

用Formastor-FII相变仪研究了钛微合金化TRIP在不同开冷温度下的连续冷却相变,建立了实验钢的连续冷却转变曲线,分析了铁素体、贝氏体及马氏体的相变规律.结果表明,随着冷却速率的增加,实验钢依次经过铁素体、贝氏体及马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得贝氏体及马氏体组织,其Ms点为450℃左右;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,实验钢的铁素体及贝氏体开始转变温度降低,抑制了铁素体及贝氏体相变;随着冷却速率的增加,实验钢的显微组织由铁素体+粒状贝氏体逐步转变为板条贝氏体+板条马氏体及板条马氏体组织;当冷却速率较低时,铁素体由晶内铁素体和晶界铁素体组成,晶内铁素体形核质点为复杂的氧化物及硫化物.     

超快冷条件下Mn-Nb-B系低碳贝氏体高强钢组织与性能研究

采用Mn-Nb-B减量化成分设计的低碳贝氏体高强钢为研究对象,通过热模拟实验研究实验钢热变形行为和相变行为。结合中厚板生产线特点制定控制轧制与超快速冷却相结合生产工艺路线,充分利用超快速冷却条件下的细晶强化、析出强化等综合强化机制,实现综合力学性能优良的低成本高强工程机械用钢的试制和生产。产品屈服强度和抗拉强度分别达到678MPa和756MPa,伸长率A50为33%,-20℃低温冲击达到261J。产品显微组织由粒状贝氏体、针状铁素体和板条贝氏体组成,基体组织内弥散分布着细小的点状、粒状M/A岛和均匀细小的(Nb,Ti)(C,N)析出粒子以及大量位错组织。     

增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响

用热膨胀仪测定了3种不同钒、氮含量试验钢的CCT曲线,观察了在不同冷速下的组织,分析了钒的析出行为,计算了各形核基底与铁素体的晶格平面点阵错配度,研究了增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响。结果表明,增氮促进了铁素体的形成,提高了试验钢的相变开始温度,也提高了形成全贝氏体组织的临界冷却速率;在冷速0.8-1.6℃/s范围内,低氮钢的显微组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,而在增氮钢内则有大量的针状铁素体;在低氮钢中钒主要在相变前后析出,析出物以VC为主,增加钒含量只能提高其析出量,不能改变析出温度和析出物的成分;而增氮后钒在奥氏体内析出,以VN为主;在900℃,奥氏体、VC和VN与铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89%和1.55%,VN与铁素体存在近似共格的低能界面,能作为铁素体优先形核位置,有效促进铁素体形成。     

冷却工艺对货油舱用耐蚀钢组织性能的影响

基于货油舱用耐蚀钢的服役环境设计并冶炼了一种新型耐蚀钢,根据试验钢变形奥氏体连续转变曲线,采用控制轧制和控制冷却的技术将锻后110 mm坯料减薄至16 mm。热轧板材的年平均腐蚀速率分布在0.235~0.273 mm/a,小于船级社要求的1 mm/a。利用扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和冲击试验机进行了耐蚀钢的显微结构分析及力学性能研究,探究了控制冷却工艺对耐蚀钢组织性能的影响规律。结果表明:在终冷温度669 ℃、冷却速度8.9 ℃/s的条件下,耐蚀钢显微组织主要为铁素体、贝氏体和退化珠光体。降低终冷温度或提高冷却速率有利于抑制珠光体转变,促进针状铁素体和贝氏体相变进程,增加小角度晶界数量,提高耐蚀钢的组织均匀性和力学性能。当终冷温度降低至597 ℃,冷却速度增大到13.1 ℃/s,耐蚀钢组织为针状铁素体、粒状贝氏体和板条贝氏体混合结构,不均匀分布且粗大尺寸的板条结构弱化了材料的抗冲击性能。     

低碳低合金钢的连续冷却相变组织特征及其形成机制

利用Formastor-Digital全自动相变仪测定低碳Mn,Ni,Mo,Cr,V,Ti等低合金化钢的静态CCT曲线,结合光学显微镜、透射电镜、显微硬度法分析冷却速率对相变组织演变规律的影响。结果表明:当冷速为0.03℃/s时,相变组织为多边形铁素体(PF)+珠光体(P);冷速为0.06℃/s时,出现退化珠光体(PD);冷速为0.29℃/s时,出现针状铁素体(AF);冷速为1.7℃/s时,组织为粒状贝氏体(GB)+板条贝氏体(LB);冷速为42℃/s时,出现马氏体(M)。提出极低冷速下低碳钢中出现退化珠光体是由于多元低合金元素的耦合交互作用,引起碳活度的变化所致。针状铁素体在晶内形核并长大,对后续相变组织起到分割作用,利于细化组织。低碳钢中局部孪生马氏体的形成归因于淬透性元素聚集对钢局域相变切应力过大所致。     

淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢性能的影响

使用热膨胀仪、SEM电镜、EBSD、硬度、拉伸和冲击等观察和检测手段,研究了淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢的显微组织、有效晶粒尺寸(EGS)和力学性能的影响。结果表明,不同冷却速率的合金钢,其显微组织包括板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和F(铁素体)。随着淬火冷却速率的降低合金钢的显微组织分别为LM(>20℃/s)、LM/LB(20~2℃/s)、LB(2~1℃/s)、LB/GB(1~0.2℃/s)、GB/F(0.2~0.02℃/s),其硬度由100℃/s时的393HV逐渐降低至0.02℃/s时的291HV。回火后合金钢的屈服强度由水冷的836 MPa降低至炉冷的726 MPa,而延伸率几乎不变,约为20%。油冷合金钢的-60℃冲击功最高(199 J),水冷次之(54 J),空冷和炉冷合金钢的最低(<30 J)。其原因是,油冷合金钢具有LM_T/LB_T混合组织,较小的EGS (1.6 μm)对解理裂纹的阻碍作用较强;而空冷、炉冷合金钢的组织分别为GB_T/LB_T、GB_T/F,其EGS较大(分别为2.4和2.8 μm),对解理裂纹的阻碍作用较弱。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响EI北大核心CSCD

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

Mo和Ni对高强无碳化物贝氏体钢组织转变与力学性能的影响

测定了不含Mo和Ni、含Ni和含Mo三种成分实验钢的CCT曲线,利用扫描电镜、透射电镜观察了连续冷却及轧后空冷条件下三种钢的显微组织变化,并对其力学性能进行了检测分析。结果表明:添加少量Mo和Ni能有效延迟高强无碳化物贝氏体钢CCT曲线中高温铁素体相变,降低Ms点,促进贝氏体相变。Mo和Ni的添加可使实验钢轧后空冷组织由铁素体+粒状贝氏体+M/A混合组织转变为无碳化物贝氏体组织(BF+AR),Ni对贝氏体板条的细化作用比Mo显著,但组织中会出现少量粗大贝氏体;Mo对轧后相变过程中粗大贝氏体的形成有一定抑制作用,可使获得的无碳化物贝氏体组织均匀性更好。Mo和Ni均可有效提高高强无碳化物贝氏体钢的力学性能,其中Ni对抗拉强度的提升作用强于Mo,而Mo则更有利于冲击韧性的提高。含Ni的2#实验钢抗拉强度比不加Ni和Mo的1#实验钢提高252MPa,含Mo的3#实验钢-20℃下冲击吸收功比1#提高11J。     

轧制工艺对CSP生产低碳贝氏体高强钢组织和性能的影响

研究了CSP工艺生产低碳贝氏体高强钢的工艺控制与显微组织和力学性能的关系.通过比较不同终轧温度和卷取温度对低碳贝氏体高强钢组织性能的影响,得出钢板最终组织为不同比例的铁素体加贝氏体复相组织,且随着终轧温度和卷取温度尤其是卷取温度的降低,组织中贝氏体的体积分数增多,组织更加细小均匀,并且可以获得细小弥散的M-A组织和析出粒子,从而提高钢的屈服强度和韧性.     

调质工艺对X80级管件钢性能与组织影响研究

为研究调质工艺对X80级管件钢的性能和组织影响,通过力学性能检验、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、萃取复型及电子背散射衍射(EBSD)等手段,研究了同一温度淬火后,不同回火温度对X80级管件钢性能和组织的影响.结果表明,经940℃淬火后,在500~650℃范围内回火,试验钢的屈服强度和抗拉强度随回火温度的升高均先增加后降低.随回火温度的升高,试验钢由板条贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)的混合组织转变为GB和准多边铁素体(QF)混合组织,M/A岛由细长条状变为颗粒状,并发生分解,BF中的板条亚结构逐渐弱化.在500~600℃范围内,组织中析出相随回火温度升高逐渐增多,600℃时析出相开始聚集长大,温度继续升高,析出相尺寸明显增大.回火过程中,试验钢屈服强度受基体组织软化和析出强化两方面的影响.试验钢的低温冲击韧性随回火温度升高逐渐增大,主要是大角度晶界比例增加所致.     

冷却速度对铁素体贝氏体钢组织性能的影响

以普通低碳钢为研究对象,通过控制轧制及加速冷却实验研究了实验钢的组织及力学性能。结果表明,冷却速度达到35℃／s时,实验钢的组织由约30％的贝氏体和约70％的等轴铁素体组成,铁素体平均品粒尺寸约为8μm,贝氏体铁素体板条宽度约为0．1μm,贝氏体铁素体内有碳化物析出。具有贝氏体和铁素体组织的复相钢主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化,其屈服强度达到400MPa,且具有较低的脆性转变温度。     

控轧控冷工艺对高强度X100管线钢组织的影响

对一种X100管线钢进行热模拟试验,研究了过冷奥氏体的相变规律,提出了一种得到以粒状贝氏体+板条贝氏体为主的混合组织的控轧控冷工艺制度,分析了精轧变形量、冷却速度及终冷温度对实验钢微观组织的影响。结果表明,随着变形量的增大实验钢的微观组织逐渐细化,高强度的板条贝氏体含量减少而粒状贝氏体含量增多;随着冷却速度的增加和终冷温度的降低实验钢组织中的板条贝氏体含量明显提高,组织也逐渐细化;组织中板条贝氏体含量较高时实验钢具有较高的强度,但过多的板条贝氏体和针状M/A岛对材料的韧性造成不利的影响。     

加速冷却生产铁素体贝氏体低碳钢的实验研究

以普通低碳钢为研究对象,通过控制轧制及加速冷却实验研究了实验钢的组织及力学性能。结果表明,冷却速度达到35℃／s时,实验钢的组织由约30％的贝氏体和约70％的等轴铁素体组成,铁素体平均晶粒尺寸约为8μm,贝氏体铁素体板条宽度约为0．1μm,贝氏体铁素体内有碳化物析出。具有贝氏体和铁素体组织的复相钢主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化,其屈服强度达到400MPa,且具有较低的脆性转变温度。     

DP1180汽车用双相钢连续冷却转变过程中的相变规律

为研究DP1180汽车用双相钢连续冷却转变过程中的相变特性,对不同冷却速率下的DP1180双相钢试样进行了金相检验及显微硬度测试,绘制了该双相钢的连续冷却转变曲线,并分析了DP1180钢在连续冷却过程中的相变规律。结果表明:对于DP1180汽车用双相钢,其连续冷却转变曲线分为铁素体转变区、贝氏体转变区和马氏体转变区。当冷却速率小于0.5℃·s~(-1)时,主要发生铁素体-贝氏体转变;当冷却速率增大到1℃·s~(-1)时,显微组织中出现马氏体;随冷却速率逐渐增大,铁素体不断减少,当冷却速率达到10℃·s~(-1)时,组织变为马氏体+贝氏体;当冷却速率大于40℃·s~(-1)时,组织主要为马氏体。     

基于临界区加速冷却的(B+F)X80大变形管线钢的组织和性能研究

采用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,对X80管线钢在临界区加速冷却工艺下的组织性能变化规律进行了研究。结果表明,通过临界区加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致屈服强度增高,塑性降低。当始冷温度为840℃时,显微组织以细小、多位向分布的贝氏体为主,辅以高密度位错的多边形铁素体。这种(B+F)双相组织使得试验钢的屈强比为0.80、均匀伸长率为10.0%、形变强化指数为0.12,满足了大变形管线钢的技术要求。     

Mg处理X100管线钢的焊接CCT曲线及其组织

采用焊接热模拟技术和显微组织分析等方法,对Mg处理X100管线钢在连续冷却转变下的显微组织的变化规律进行了研究。通过对Mg处理X100管线钢CCT曲线的建立和显微组织分析结果表明:对比焊接CCT模拟工艺和常规950℃保温的CCT工艺,前者AC1、AC3相变点要分别高于后者25℃,奥氏体晶粒显著大于后者,冷却相变点要低于后者50～80℃。在焊接热模拟工艺下,当冷却速度在0.1～3℃/s之间时,组织以准多边形铁素体(QF)和粒状贝氏体为主;在3～30℃/s的冷却速度范围,主体组织为粒状贝氏体(GB)和针状铁素体(BF);当冷却速度为30～50℃/s,组织以贝氏体铁素体(BF)为主;大于50℃/s的冷却速度,将形成马氏体(M)组织。     

回火温度对含钒ULCB钢组织及析出的影响

利用热模拟技术并结合SEM和TEM分析方法,研究了含钒超低碳贝氏体钢(ULCB)在轧后快速加热回火过程中不同回火温度对其组织、显微硬度及析出行为的影响.结果表明:未经回火的试验钢组织为板条贝氏体+粒状贝氏体;经高温回火后,组织中出现了多边形铁素体,随回火温度的增加,板条贝氏体数量减少,多边形铁素体数量增加.在600℃以下回火时,析出相主要是沿位错析出;在600℃以上时,以晶界析出和沿位错线析出两种方式存在.高的加热速率、较短的保温时间不利于位错的回复消失以及碳元素和钒元素的扩散,故随回火温度的增加,析出相的数量增多,但尺寸变化不明显.基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种是只含有V,尺寸在15～20 nm的V(C,N);另一种含有V、Cr两种元素,尺寸在10 nm以下具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相.当回火温度为600℃时,试验钢具有最高的硬度值,332 HV.试验钢硬度的变化是回火后贝氏体组织粗化、位错亚结构的回复软化以及第二相析出的强化机制综合作用的结果.