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.     

55SiCr弹簧钢中的残留奥氏体与碳化物

通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、洛氏硬度计等手段研究了弹簧钢55SiCr的组织和相变点以及残留奥氏体和碳化物在热处理过程中的组织演变。结果表明:55SiCr弹簧钢淬火后残留奥氏体以块状分布在基体上;随回火温度的升高,残留奥氏体减少并呈粒状和薄膜状分布;C在残留奥氏体中富集,使其稳定性增强;Si抑制了碳化物的析出,提高了残留奥氏体的稳定性。低温回火时,Si延缓了渗碳体析出;高温回火时,C原子扩散速率提高,促进渗碳体析出,引起体积的收缩。慢速加热回火时,C有足够的时间扩散,从而促进渗碳体的形成,使渗碳体的形成温度提前;快速加热回火时,C来不及扩散,抑制了渗碳体的析出。回火加热速率一样时,试验钢的硬度随回火温度的提高而下降。当回火温度为400 ℃时,硬度值最大为51 HRC;当回火温度为650 ℃时,硬度值最小为37 HRC。当加热速率为0.1 ℃/s时,硬度值最小为33 HRC;当加热速率为200 ℃/s时,硬度值最大为40 HRC。     

稀土元素对Si—Mn—V钢淬火,回火过程中组织结构转变的影响

采用透射电镜,X射线,膨胀仪等方法,对含稀土和不含稀土的4种低、中碳Si—Mn-V钢(20SiMn2V;20SiMn2VRE;40SiMn2V和40SiMn_2VRE)进行了淬火、回火过程中组织结构转变的对比试验,结果表明:稀土元素可以细化低、中碳钢的奥氏体晶粒度;降低M_s点;细化马氏体板条束和板条晶尺寸;并增加中碳钢马氏体中位错亚结构的相对比例。而对低、中碳钢淬火回火组织中残余奥氏体的体积和热稳定性影响甚微。稀土元素明显地抑制了低碳马氏体在低温回火过程中的分解,阻碍板条晶内片状渗碳体的析出,并推迟其长大球化过程。稀土元素也明显地抑制了中碳马氏体中高温回火过程中粒状渗碳体的析出和球化过程。     

低温处理对3Cr2MoCoWV热锻模具钢性能及组织的影响

探讨了低温处理工艺对3Cr2MoCoWV钢力学性能及微观组织的影响。利用光学显微镜,SEM和TEM分别对3Cr2MoCoWV钢微观组织和下贝氏体-马氏体复合组织中的残留奥氏体分布形态进行了研究,并采用XRD测量了残留奥氏体量。结果表明,低温处理后再进行回火处理,组织中析出了大量弥散细小的ε-碳化物和M2C型碳化物,模具钢的工作温度不超过650℃时,M2C型碳化物可作为钢中的强化相,同时组织中残留的薄膜状残留奥氏体提高了钢的冲击韧性。     

新型高强高韧钢G99的超精细场研究

用Ｍｏｅｓｓｂａｕｅｒ谱学对新型高强度韧钢Ｇ９９在不同温度回火后的超精细场变化进行了研究。用透射电镜和电子衍射分析了合金碳化物的析出。结果表明,Ｇ９９钢中超精细场分布、碳化物和奥氏体量都随着回火温度和升高而变化,主要是由于在回火过程中回火马氏体内Ｆｅ－Ｃｏ,Ｆｅ－Ｎｉ近邻增多,Ｆｅ－Ｃｒ,Ｆｅ－Ｍｏ近邻减少,渗碳体的溶解与合金碳化物的析出以及残余奥氏体转变与逆转奥氏体的产生所致。合金碳化物的弥散     

MECHANISM OF TEMPER MARTENSITE EMBRITTLEMENT

计算了残余奥氏体分解和马氏体分解的相变总驱动力,渗碳体自马氏体析出和自奥氏体析出的形核驱动力、长大速率和孕育期。计算结果揭示:尽管奥氏体分解的驱动力大于马氏体分解约一个数量级,但渗碳体自马氏体析出的形核驱动力远大于自奥氏体的析出,长大速率约大两个数量级,孕育期比奥氏体析出的约小一个数量级。可见在低温短时回火时,渗碳体先从马氏体内析出;当回火时间较长时,由于奥氏体分解的相变总驱动力较大,以及由于马氏体条内析出渗碳体引起的收缩,促使条间残余奥氏体的分解,形成回火马氏体脆性。因此当不计及杂质(及渗碳体)在原始奥氏体晶界的偏聚对,回火马氏体脆性的机制应为这两个分解先后互相关联的过程。     

深冷处理对H13钢组织和热疲劳性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD、显微硬度计以及热疲劳试验机等方法研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织和性能的影响,并与常规淬回火工艺进行了对比分析。结果表明,在常规的淬回火工艺的基础上增加深冷处理有利于细化试验钢的晶粒组织并促进残留奥氏体向马氏体转变。此外,在深冷处理的条件下马氏体晶格由于在极低温易发生收缩而促使碳原子在位错等缺陷处偏聚,回火过程中以碳化物的形式析出。这些析出的大量细小弥散分布的碳化物可钉扎位错,对热循环引起的应力集中起到一定的缓解作用,减缓降低热疲劳裂纹扩展速率。且深冷处理后细小弥散分布的碳化物析出降低了H13钢热疲劳过程中碳化物长大速率,减少了热疲劳裂纹的数量,从而提高热疲劳性能。     

Effects of Sub-zero Celsius Treatment and Tempering on the Stability of Retained Austenite in Bearing Steel

In this work, the influence of sub-zero Celsius treatment and tempering on the mechanical and thermal stability of retained austenite in bearing steel were assessed by tensile test and DSC. Compared with traditional quenched and tempered treatment, sub-zero Celsius treatment obviously decreases the volume fraction of retained austenite. Moreover, the mechanical stability of retained austenite was enhanced due to the accumulation of compressive stresses in retained austenite after sub-zero Celsius treatment and tempering. Meanwhile, the morphology of retained austenite changed from film-like to blocky with austenitization temperature increasing, and the mechanical stability of film-like retained austenite is higher than that of blocky one. The DSC results showed that the activation energy of retained austenite decomposition slightly increased through sub-zero Celsius treatment and tempering. This result may probably be ascribed to partitioning of carbon during tempering. However, the temperature at which retained austenite starts to decompose is unchanged.     

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.     

航空轴承钢M50NiL真空低压渗碳热处理工艺研究

为探究渗碳全流程工艺对航空轴承用钢M50NiL渗层组织性能的影响规律,对M50NiL钢开展了真空低压渗碳热处理研究,分析了渗碳、淬火、冷处理和回火等工艺对渗层的组织演变及其对应硬度梯度分布的影响。结果表明,经渗碳淬火后,实验钢有效渗层深度为1.25 mm,随着碳浓度的降低,从渗层表面到芯部碳化物的体积分数和析出尺寸逐渐减小,显微硬度呈现逐渐下降趋势。冷处理工艺促使部分残余奥氏体组织转变为马氏体组织,进一步提高渗层整体硬度。经回火处理后,表面硬度有所降低。实验钢表面碳化物主要为Cr、V、Mo、Ni的碳化物。     

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。     

Effect of heat treatment on the chromium-depleted zones of a high carbon martensitic stainless steel

Heat treatments are commonly applied in the martensitic stainless steels to achieve high wear resistance and hardness; however, they can lead to a decrease in corrosion resistance due to the precipitation of chromium-rich carbides. The present work investigates the effect of austenitizing and tempering parameters on the microstructure, hardness, and passivation and reactivation currents of AISI 440C. A double-loop electrochemical potentiodynamic reactivation test is performed to evaluate the dissolution and precipitation of chromium-rich carbides. The volume fraction of phases after heat treatment is estimated by X-ray diffraction. Results show that an increase in the austenitizing temperature leads to an increase in the carbide dissolution, and also in the amount of retained austenite. As a consequence, low passivation and reactivation currents are obtained. When austenite is the main phase, the increase of austenitizing time contributed to an increase in the degree of sensitization due to austenite grain boundary carbon enrichment. However, the presence of austenite after tempering kept part of the carbon in a solid solution resulting in low passivation and reactivation currents.     

回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb钢组织性能的影响

采用扫描电镜、能谱分析和力学试验等研究了回火温度对30Cr3Si2NiMoWNb超高强度钢组织和性能的影响。结果表明,回火温度变化可实现对力学性能的大幅度调控。200~350 ℃回火,微观组织为回火马氏体与细小弥散的ε-碳化物,此阶段强韧性变化幅度较小,抗拉强度等级1700 MPa、屈服强度等级1300 MPa;350~500 ℃回火由于渗碳体的不均匀析出,强度和韧性同时下降,其中500 ℃左右回火脆性最为严重,冲击吸收能量下降至最低点;500~700 ℃回火生成较稳定的球状渗碳体,强度大幅下降,韧性大幅上升。回火温度对强韧性的影响机理为ε-碳化物、渗碳体等析出相演变过程的影响;一定含量的Si元素可以提高渗碳体形成温度和回火脆性温度。     

关于60Si2MnA钢奥氏体中温转变的研究

60Si2MnA钢过冷奥氏体的中温转变产物为贝氏体铁素体和残余奥氏体,贝氏体铁索体的形成与自催化效应密切相关。在回火过程中,贝氏体中的奥氏体以扩散转变方式分解为铁素体和渗碳体。从而说明奥氏体的等温转变与回火转变是本质不同的转变。     

PHASE AND STRUCTURE TRANSFORMATION OF BAINITE IN 3Cr3Mo3VNb STEEL DURING TEMPERING

本文研究了3Cr3Mo3VNb钢等温淬火后贝氏体回火时的相及组织转变规律。实验结果表明,贝氏体的二次硬化机制和马氏体一样,主要是由Mo_2C,V_4C_3,NbC等细小弥散的合金碳化物析出造成的。回火时,贝氏体中粗大的渗碳体溶解较慢,减慢了合金碳化物的析出速率。贝氏体中的残余奥氏体分解和转变的行为与马氏体中的不同。贝氏体中位错密度较低,不利于合金碳化物的聚集粗化。以上诸因素的共同作用,使贝氏体具有比直接淬火所获得的马氏体更高的二次硬化效应、热强性和组织稳定性。     

Relative Dimensional Change Evaluation of Vacuum Heat-Treated JIS SKD61 Hot-Work Tool Steels

JIS SKD61 hot-work steel is usually used as precision mold material for die casting; hence, it demands a higher level of dimensional stability during the hardening process, especially for fairly large sections. This study investigates the microstructural evolution and measures the relative dimensional changes in various tempering states. The results show that the retained austenitic contents of all quenched and tempered SKD61 steel specimens were less than 2%. When the tempering temperature reached 500 °C, the retained austenitic content decreased from 1.35 to 0.45%. TEM investigations revealed that a large number of secondary carbides, molybdenum-rich M₂C and vanadium-rich MC carbides, precipitated near the dislocations when the tempering temperature reached 525 °C. A secondary hardening phenomenon and evident expansion phenomenon occurred as the tempering temperature exceeded 500 °C. These phenomena were mainly contributed by the precipitation of secondary carbides in hot-work steels. The reason is that only 0.9% of the retained austenite transformed into martensite as the tempering temperature reached 500 °C, allowing the hardness and dimensional change to be neglected.     

深冷处理后回火温度对15Cr超级马氏体不锈钢组织及耐点蚀性能的影响

利用场发射扫描电镜、透射电镜以及电化学综合测试系统对15Cr超级马氏体不锈钢(SMSS)经不同热处理工艺处理后的显微组织变化和第二相碳化物及其对该钢腐蚀行为的影响进行了研究。结果表明,试验钢经不同热处理工艺处理后组织均由板条马氏体、奥氏体以及M₂₃C₆型碳化物颗粒组成,随着回火温度的增加,试验钢中逆变奥氏体含量增加,且在650 ℃回火时达到体积分数最大值41.41%。当回火温度高于600 ℃时第二相碳化物开始析出,且650 ℃回火后碳化物数量及尺寸较600 ℃增多。点蚀电位随着回火温度的增加而降低,第二相碳化物的析出降低了试验钢的点蚀电位,促进了亚稳点蚀位置的形成,从而降低了试验钢的耐腐蚀性能。     

热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响。结果表明:M2高速钢淬火后的组织为淬火马氏体+残留奥氏体+大量碳化物;随着淬火温度的升高,M2钢淬火后残留奥氏体含量(质量分数)升高,经3次回火后残留奥氏体基本上完全消除,增加冷处理后残留奥氏体的含量相对于3次回火的要多,钢的强度和韧性得到改善。对比M2高速钢在不同热处理工艺条件下的组织和性能,最佳热处理工艺为850 ℃×30 min预热+1160 ℃×30 min淬火+(－65 ℃×1 h)冷处理+560 ℃×2 h回火3次。     

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。     

A508-3钢回火过程的组织演变及动力学分析

回火对核电设备用A508-3钢的力学性能影响很大。采用扫描电镜和硬度测试研究了A508．3钢回火过程中组织的演变和性能的变化,并对经600～660℃回火的钢进行了基于硬度测量的动力学分析。回火过程中硬度的变化可以用残留奥氏体和奥氏体一马氏体的分解,贝氏体铁素体内碳化物的析出、粗化以及贝氏体铁素体的回复再结晶来解释。动力学分析表明,A508．3钢在600～660℃回火时的相变激活能约为101．4kJ／mol,与碳原子在铁素体中的扩散激活能相近。A508．3钢只有在较高温度回火时,才出现贝氏体铁素体内碳化物的大量析出和粗化,这说明该钢种具有较好的回火稳定性。