轧制变形对Mn13组织及性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜和HD-187.5型硬度计对高锰钢在不同轧制应力条件下的组织和性能进行了分析和研究。结果表明:随形变量的增大,位错密度增加,组织中孪晶的数量明显增加,晶粒细化。高锰钢的硬度随着形变量的增加而增大。说明大量的孪晶变形、孪晶和位错之间的交互作用是高锰钢产生应变硬化的主要原因。     

辙叉用高锰钢的加工硬化机理

对铁路辙叉用高锰钢进行不同变形量的压缩试验,采用金相显微镜、透射电子显微镜以及X射线衍射仪等方法对变形样品的微观组织进行分析,研究高锰钢在压缩状态下的加工硬化机理。结果表明,在压缩状态下,高锰钢以形变孪晶硬化为主,亚结构主要为孪晶和位错缠结,硬化组织中没有发现形变诱发马氏体;随着变形量的增加,晶粒畸变严重,孪晶密度增大,硬度升高,变形量达到40%时,硬化程度趋于饱和。     

异步轧制条件下高锰钢的显微组织与加工硬化机制

在异步轧制条件下,研究了高锰钢的显微组织变化及其加工硬化机制。结果表明,经异步轧制后,随着变形量的增大,高锰钢中滑移带的密度逐渐增大;高锰钢晶粒内部出现大量的形变孪晶和高密度位错缠结,晶粒细化明显;高锰钢晶体在变形后仍然为面心立方的奥氏体,没有发生马氏体相变;在不同的变形量下,高锰钢中主要的加工硬化机制不同。     

高锰钢加工硬化

利用传统的喷丸技术对高锰钢表面喷丸处理,研究材料表层的组织结构特征.结果表明,纳米晶的演化,通过奥氏体粗晶内部位错增殖、湮灭和重组、位错缠结逐渐向位错胞过渡;应变量和应变速率的增加,诱发机械孪生,单系孪晶逐渐向多系孪晶过渡;同时多系孪晶之间的交割作用使晶粒尺寸不断细化;晶粒在位错运动和机械孪生的重复作用下,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.喷丸处理高锰钢表层明显强化.随层深减小,硬度急剧增加.高锰钢表层的加工硬化主要是由于晶粒细化、位错硬化和孪晶硬化,而与相变硬化无关.     

LNG储罐用高锰钢中厚板生产技术开发

为实现高锰钢良好的强韧性能匹配，对高锰钢中厚板进行了控轧控冷工艺试验，通过金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了高锰钢中厚板的显微组织，采用拉伸和冲击试验机测定了高锰钢中厚板的综合力学性能。结果表明：高锰钢中厚板显微组织为单相奥氏体，奥氏体晶粒尺寸为10～20μm,碳化物弥散分布在奥氏体晶界处，且奥氏体晶粒内部存在较大尺寸的孪晶；高锰钢中厚板纵向屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和-196℃冲击功分别为508 MPa、862 MPa、50.07%和124 J,高锰钢中厚板横向屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和-196℃冲击功分别为511 MPa、856 MPa、51.67%和97 J;奥氏体晶界处弥散分布的硬相(Cr, Mn)₂₃C₆型碳化物，可有效提高高锰钢中厚板的强度；孪晶诱导塑性(TWIP)效应产生大量形变孪晶，增加了均匀伸长率，是高锰钢主要的增塑机制；软相奥氏体中形成的机械孪晶促进位错滑移和增殖，同时产生较强的晶粒细化效应，是高锰钢主要的韧化机制。     

氮强化高锰奥氏体不锈钢的应变硬化行为

研究了２２Ｍｎ－１３Ｃｒ－５Ｎｉ－０．２５Ｎ钢的应变硬化行为。结果表明：变形初期，形变孪晶的形成降低应变硬化指数；随应变增加，先形成的形变孪晶阻碍位错运动和阻碍其它｛１１１｝形变孪晶形成，从而提高应变硬化指数。应变硬化指数ｎ与真应变量ε的关系为ｎ＝ａ·１ｎｅ＋ｂ。晶粒尺寸对ｎ值的影响与应变量有关，当ε＜０．１时，随晶粒尺寸增大，应变硬化指数先降后升；当ε≥０．１时，应变硬化指数随晶粒尺寸的增大而增加。     

固溶处理温度对氮强化高锰奥氏体不锈钢组织和性能的影响

研究了固溶处理温度对２２Ｍｎ－１３Ｃｒ－５Ｎｉ－０．２５Ｎ奥氏体不锈钢组织和性能的影响。结果表明，随固溶处理温度提高，奥氏体晶粒尺寸增大，强度降低，延伸率和断面收缩率变化不大。在拉伸变形过程中沿，面产生形变孪晶，先形成的形变孪晶阻碍位错运动，使强度进一步增加。     

深冷轧制对AISI 310S不锈钢组织和性能的影响

采用深冷轧制技术对AISI 310S奥氏体不锈钢进行不同变形量的实验,借助OM、SEM、TEM、XRD及微拉伸试验等方法研究了不同变形量下奥氏体不锈钢的组织特性及性能变化规律。结果表明:奥氏体不锈钢在深冷轧制不同变形量下均未发生应变诱发马氏体相变,在变形量为30%时,组织内部出现高密度位错且夹杂少量的形变孪晶,随着变形量增大至70%时,组织内部出现大量形变孪晶,孪晶与位错的交互作用显著加剧;到变形量为90%时,晶粒完全碎化至纳米量级。而且随着变形量的增大,强度指标大幅度上升,屈服强度、抗拉强度分别从原始态的305 MPa、645 MPa增加至1099 MPa、1560 MPa;而伸长率则从40.8%(原始)下降至6.4%(变形量90%),拉伸断口由韧性断裂向准解理断裂转变。     

动态压缩条件下高纯钛微观组织特征研究

利用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)技术及透射电子显微镜(TEM)对高纯钛低-中应变动态压缩变形的微观组织特征进行了研究。结果表明：随着应变量(ε)的增加,晶粒内部通过孪晶与孪晶,孪晶与位错以及位错与位错之间的交互作用逐步细化原始晶粒;变形初期,形变孪生以{11-22}孪晶为主,当ε达到0.2后,{10-12}孪晶转变为主要形变孪生类型,孪生改变了原始晶粒的取向,进一步促进晶粒内部的位错滑移。高纯钛动态压缩变形经历了由位错滑移到形变孪生,再到位错滑移主导的过程,但位错滑移和孪生始终共同作用协调动态压缩变形。     

动态压缩条件下高纯钛微观组织特征

利用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)技术及透射电子显微镜(TEM)对高纯钛低-中应变动态压缩变形的微观组织特征进行了研究。结果表明:随着应变量(ε)的增加,晶粒内部通过孪晶与孪晶,孪晶与位错以及位错与位错之间的交互作用逐步细化原始晶粒;变形初期,形变孪生以{1122}孪晶为主,当ε达到0.2后,{1012}孪晶转变为主要形变孪生类型,孪生改变了原始晶粒的取向,进一步促进晶粒内部的位错滑移。高纯钛动态压缩变形经历了由位错滑移到形变孪生,再到位错滑移主导的过程,但位错滑移和孪生始终共同作用协调动态压缩变形。     

汽车用轻质TWIP钢的组织演变

研究中碳-高Mn系TWIP钢在固溶处理后的组织和力学性能。用OM、XRD、TEM和EBSD分析形变前后的微观组织演变规律和高强塑性产生机制。结果表明,形变孪晶密度随着变形程度的增加而增大,形变孪晶的渐进产生、细化起到细晶强化和延缓断裂的作用,使TWIP钢具有优异的综合力学性能和成形性能。     

辙叉用高锰钢滚动接触疲劳表层硬化特征及组织分析

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射仪(XRD)等对辙叉用高锰钢试样的滚动接触疲劳特性进行了分析。研究表明,高锰钢疲劳表层硬度最大值为580～690 HV0.3,硬化层深度为1～2 mm,硬化机制以孪晶、位错和层错为主,缺少冲击载荷是硬化规律异于高锰钢辙叉实际服役条件下硬化规律的主要原因。在100 ℃及1800 MPa的接触应力下循环3.5×10⁶周次,高锰钢发生了时效,析出的碳化物为体心结构的Fe_0.6Mn_5.4C₂。接触应力的存在降低了高锰钢析出碳化物的温度,即在高锰钢时效所需的能量中,额外机械能的增加可以使所需的热能相对地减少。     

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900 ℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。     

变质和时效处理对ZGMn13高锰钢力学性能的影响

针对普通ZGMn13高锰钢水韧处理后,加工硬化效果不佳的现象,采用多元变质+时效处理的方法,改善了高锰钢的硬度和耐磨性。结果表明,经变质处理ZGMn13钢的奥氏体晶粒由1级细化至4～5级,硬度得到提高,耐磨性提高1倍以上。再经时效处理,可析出碳化物以及发生超细合金珠光体和板条马氏体等组织转变。X射线衍射分析表明,组织转变使钢的亚晶粒尺寸、位错密度及微观应变值均发生了变化,改善了钢的力学性能。     

车用退火态Fe-24Mn-4Cr-0.5C高锰钢力学性能和氢脆性能分析

选择在线充氢的方法测试了Fe-24Mn-4Cr-0.5C高锰钢的力学特性,并对其处于不同变形程度下的显微组织形貌进行了观察,分析了钢材试样的力学特性及其氢脆敏感性。研究结果表明:高锰钢的退火组织由呈现等轴分布的单相奥氏体组成,退火温度上升,形成的晶粒尺寸也更小。退火态高锰钢试样发生了连续屈服并表现出强塑积特性,当退火温度上升后,试样的强度也发生了减小。相比较未充氢试样,充氢后的高锰钢的组织均匀性得到了明显提升,试样的强度与塑性显著降低。经过900℃退火后,试样的强塑积达到了最大,而在充氢状态下对试样进行低应变拉伸测试,其强塑积发生了明显减小。当退火温度上升后,高锰钢将更易受到氢脆的影响。     

锻焊和形变热处理对铸造高锰钢辙叉耐磨性的影响

铸造高锰钢是应用非常广泛的耐磨材料之一,但是由于铸造高锰钢存在缩松、气孔、晶粒粗大等铸造缺陷,导致其存在力学性能降低、服役稳定性差等难题。为了减少铸造高锰钢辙叉孔洞类缺陷和细化奥氏体晶粒,研究了锻焊和形变热处理(FW&TMCP)对铸造高锰钢辙叉耐磨性的影响,首先对铸造高锰钢和FW&TMCP高锰钢进行常规拉伸性能测试,然后在不同载荷作用下对铸造高锰钢和FW&TMCP高锰钢进行摩擦磨损试验。结果表明,FW&TMCP高锰钢的强塑性远高于铸造高锰钢,应变硬化速率也高于铸造高锰钢。微观组织结果显示FW&TMCP高锰钢的孔洞类缺陷减少了82%,致密度大幅提高。随着摩损载荷的增大,两种状态高锰钢摩擦因数均逐渐减小。在施加相同磨损载荷时,铸造高锰钢的摩擦因数小于FW&TMCP高锰钢;FW&TMCP高锰钢的塑性变形程度更小,耐磨性更高。随着磨损载荷的增大,两种状态高锰钢的磨损机制均由粘着磨损转变为磨粒磨损。     

Influence of impact energy on work hardening ability of austenitic manganese steel and its mechanism

To further understand the hardening mechanism of austenitic manganese steel under actual working conditions,the work hardening ability was studied and the microstructures of austenitic manganese steel ...     

C-Mn-Ni高强钢的连续冷却相变研究

采用Formastor-FII相变仪和MMS-300热模拟实验机,研究了低锰、中锰钢在不同开冷温度及不同变形量条件下的连续冷却相变,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,低锰钢依次经过粒状贝氏体、板条贝氏体及马氏体相区,中锰钢只经过马氏体相区,在较宽的冷却速率范围内,均可获得马氏体组织;随着开冷温度的降低或冷却速率的提高,低锰钢的贝氏体相变开始温度和中锰钢的马氏体相变开始温度均有所降低;随着冷却速率的增加及开冷温度的升高,实验钢的显微硬度值均有所升高;变形促进了低锰钢粒状贝氏体相变,其显微硬度值降低,变形细化了中锰钢马氏体组织,其显微硬度值升高。     

应变速率对低C高Mn TRIP/TWIP钢组织演变和力学行为的影响

研究了Fe-18Mn低C高Mn TRIP/TWIP钢在应变速率范围为1.67×10^-4-10³s^-1的室温拉伸实验过程中力学性能和组织的变化.在准静态拉伸应变速率范围内(1.67×10^-4-1.67×10^-1s^-1),应变速率对高Mn TRIP/TWIP钢的抗拉强度产生逆效应,随着应变速率的加快,抗拉强度和延伸率都降低;而在动态拉伸应变速率范围内(10¹-10³s^-1),应变速率对高Mn TRIP/TWIP钢的延伸率产生逆效应,抗拉强度和延伸率都随着应变速率的加快而增加;在应变速率为10³s^-1时,高Mn TRIP/TWIP钢抗拉强度可达到957 MPa,延伸率达到55.8%,具有较好的综合力学性能;随着应变速率的提高,马氏体转变量减少,孪生变形向多个方向发展.采用SEM,TEM和XRD等方法对变形前后的组织进行了分析,在所有应变速率范围内的拉伸变形过程中都产生了奥氏体向马氏体转变和形变孪晶,并且在应变速率为10³s^-1的高速拉伸过程中产生绝热温升效应,使得基体软化.