自建数据库在高铝钢组织预测上的应用

热力学计算软件Thermo-Calc可以对钢的热力学性质进行预测并指导工业生产,其预测结果的准确性取决于它的数据库。本工作先采用了自建数据库和Thermo-Calc公司的TCFE4数据库和对实验用高铝钢进行了计算,然后用热膨胀相变仪、XRD和金相等验证了计算结果。结果表明,对于高铝钢,自建数据库的计算结果准确可靠,TCFE4的计算结果则与实验偏差较大。     

Si-Mn系TRIP钢贝氏体转变温度的计算与实验

采用热力学分析分别对Si-Mn系TRIP钢在平衡与非平衡条件下的T0温度进行了评估,从而获得了贝氏体转变上限温度的计算方法;同时采用Thermo-Calc热力学计算软件并结合TQ6接口模块以及自建数据库,通过Compaq Visual Fortran 6软件编程计算了多元体系实验钢的贝氏体转变下限温度。结果表明:热力学计算方法获得的平衡及偏平衡条件下T0温度的平均值,与实测值较接近;通过对临界退火后奥氏体的MS进行计算并用于预测贝氏体转变下限温度,其计算结果与实验结果吻合较好。     

含铜超级奥氏体不锈钢的固溶行为

通过Thermo-Calc热力学计算软件制定含Cu超级奥氏体不锈钢的固溶处理温度为1000~1200 ℃,保温60 min。通过光学显微镜、SEM与EDS研究了固溶温度对含Cu超级奥氏体不锈钢显微组织、析出相和夹杂物的影响,研究结果发现Cu能促进试验钢的再结晶及析出相的溶解,在1000 ℃以上固溶处理时析出相均为σ相。试验钢的夹杂物类型主要是镁铝氧化物和硫化物。确定1200 ℃为微Cu试验钢的最佳固溶处理温度。     

Cr-Mo-V系高铁制动盘用钢的热力学研究北大核心CSCD

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对高铁制动盘用钢在400-1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并研究了合金元素对析出相和A3点温度的影响。结果表明,制动盘用钢中主要析出相为MX、MC、M23C6和M7C3,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、V等,X为C、N和空位Va。C、Mn、Cr、Ni元素会降低A3点温度,而Si、Mo、V能提高A3点温度。综合考虑,适当降低C、Mn、Ni和Cr的含量,提高V、Mo的含量,以增加MX、MC的含量和提高钢的A3点温度,从而提高制动盘用钢的力学性能。     

40Cr钢的高温热塑性

采用Gleeble 1500热模拟试验机对40Cr的高温塑性进行了测定,并应用扫描电镜对拉断后试样的断口形貌进行了观察。应用Thermo-Calc热力学计算软件对实验钢在400~1 600℃的主要析出相以及A1和A3温度进行了计算,根据A1和A3温度的计算结果选取不同测试温度的试样进行组织形貌的观察分析,以便深入了解40Cr钢的脆化机理,理解某钢厂生产的40Cr钢频繁出现横裂纹的原因。结果表明:40Cr钢的第Ⅲ脆性温度区为600~900℃,实际生产过程中应避开这一温度范围,在铸坯表面温度高于900℃时进行矫直。     

Cr-Mo-V系高铁制动盘用钢的热力学研究

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对高铁制动盘用钢在400~1600℃存在的平衡析出相进行了热力学计算,并研究了合金元素对析出相和A3点温度的影响。结果表明,制动盘用钢中主要析出相为MX、MC、M23C6和M7C3,其中M为Cr、Fe、Mn、Mo、V等,X为C、N和空位Va。C、Mn、Cr、Ni元素会降低A3点温度,而Si、Mo、V能提高A3点温度。综合考虑,适当降低C、Mn、Ni和Cr的含量,提高V、Mo的含量,以增加MX、MC的含量和提高钢的A3点温度,从而提高制动盘用钢的力学性能。     

回火温度对30Cr3SiNiMoV钢组织和性能的影响

通过拉伸、冲击和断裂韧性等力学试验方法以及扫描电镜对低合金超高强度钢30Cr3SiNiMoV的力学性能和组织进行了研究,并采用热力学平衡计算(Thermo-Calc软件)方法,得到该钢的平衡相图。结果表明:在实验条件下,随回火温度的升高,30Cr3SiNiMoV钢的抗拉强度和屈服强度逐渐升高,达到最大值后又逐渐降低;而冲击韧度随温度的升高总体上呈现下降的趋势,冲击断口形貌随回火温度的升高逐渐由韧窝型断口向准解理型断口过渡;30Cr3SiNiMoV钢最佳的回火温度为240℃。     

铌钛与铌钒微合金化钢的高温塑性

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行了Nb-Ti与Nb-V复合微合金化钢的高温拉伸试验,并用Thermo-Calc软件计算了两种试验钢不同析出相的析出温度,结合断口形貌对比分析了两种钢的高温塑性特点。结果表明:根据断面收缩率的变化规律,可以将Nb-Ti与Nb-V复合微合金化钢的整个塑性温度区间分为第Ⅰ脆性区、高塑性区和第Ⅲ脆性区,其中Nb-Ti钢的塑性区间温度范围分别为1320℃~熔点,880~1320℃和715~880℃;Nb-V钢塑性区间温度范围是1310℃~熔点,905~1310℃和705~905℃。Thermo-Calc软件计算结果表明钛元素对Al N的析出有较强的抑制作用,同时也抑制了微细Nb(C,N)的析出,能够改善含铌微合金钢的高温塑性;Nb-V钢第Ⅲ脆性区温度范围较Nb-Ti钢更宽,整体断面收缩率更差。     

LF9镍基合金析出相的热力学模拟计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件与相应的镍基高温合金数据库,计算了不同钛含量的4种LF9合金的可能析出的平衡相,研究了960、1 020℃两种固溶温度下钛含量变化对主要析出相的影响,分析了各相的析出规律.试验结果为进-步调整合金成分、改善合金力学性能提供了理论依据.     

Sn-Ag-Cu-Bi钎料合金设计与组织性能分析

借助于Thermo-Calc热力学计算软件,设计了Sn-Ag-Cu-Bi无铅钎料合金,并与国际上推荐的Sn-Ag-Cu钎料进行了对比试验;研究了Bi元素对钎料组织变化及对拉伸性能、铺展性能和熔化特性的影响.结果表明,Bi元素以单质和固熔形式存在于Sn-Ag-Cu合金中,Bi元素的添加使基体组织有所细化,抗拉强度明显提高;Bi元素能改善Sn-Ag-Cu无铅钎料对铜的润湿铺展性能,可有效降低合金熔点;用DSC(differential scanningcalorimeter)测试钎料的熔化温度为212℃,熔点比Sn-Ag-Cu降低了近6℃,与热力学计算结果(212.78℃)相近.试验测试与热力学计算的比较相符,说明了热力学计算在无铅钎料合金设计中应用的可行性.     

Al元素对TRIP钢组织的影响

研究不同热处理条件下不同成分TRIP钢的组织变化,并借助Thermo—Calc热力学软件对试验钢进行了平衡热力学计算。结果表明,Al的加入会对TRIP钢的组织变化过程产生一定的影响;该计算结果可为TRIP钢的成分优化及热处理工艺确定提供参考。     

含铝TRIP钢的相图计算与实验研究

利用真空熔炼试制了三种不同C含量的含铝TRIP钢,采用DSC测试方法测得一系列相变点,并借助Thermo-Calc软件对试验钢进行了平衡热力学计算,得到了试验钢的平衡相图及相变点的计算值,实验值比计算值偏高。综合考虑实验值与计算值的偏差,可为Al代Si TRIP钢的成分优化及热处理工艺提供参考。     

The effect of silicon, aluminium and phosphor on the dynamic behavior and phenomenological modelling of multiphase TRIP steels

Multiphase TRansformation Induced Plasticity (TRIP) steels combine excellent ductility and high strength, making them ideally suited for shock absorbing parts in the automotive industry. When designing structures for impact, an understanding of the mechanical properties of materials under high strain rate conditions is essential. An extensive experimental program using a split Hopkinson tensile bar set-up was established in an effort to investigate the dynamic properties of various TRIP steel grades. Four different TRIP steels are described with varying contents of the alloying elements silicon, aluminium and phosphor. Moreover, several phenomenological models describing the strain rate and temperature-dependent mechanical behaviour are validated. TRIP steel grades in which aluminium is the main alloying element show high elongation values, whereas a high silicon content results in an increase in strength. The widely used Johnson-Cook model can describe the behaviour of TRIP steels and provides the opportunity to study its material and structural response.     

相同成分DP钢和TRIP钢部分力学性能的比较

对同一种钢板进行不同热处理分别制成具有相同铁素体含量的双相钢(DP钢)和相变诱发塑性变形钢(TRIP钢),并对其部分力学性能进行对比。比较发现,铁素体基体上不同的第二相使得材料力学性能产生巨大差异:马氏体使DP钢具有很高的抗拉强度,残余奥氏体则赋予TRIP钢优良的伸长率;DP钢拥有更加优良的加工硬化能力,TRIP钢则具有较为理想的烘烤硬化能力。试验还表明,考察DP钢和TRIP钢的烘烤硬化能力时,除柯氏气团外,内应力的消除也应该考虑其中。     

REVIEW AND PROSPECT OF HIGH STRENGTH LOW ALLOY TRIP STEEL

Research status of high strength low alloy TRIP (transformation induced plasticity) steels for automobile structural parts is briefly described. Composition and microstruc-ture factors especially the morphology, size and volume fraction of retained austenite, which largely influence the strength and ductility of the steel, are reviewed and discussed one after another. Modelling of the inter-critical annealing and martempering processes as well as the designing of the TRIP steel aided by commercial software are introduced. Some special aspects of the dynamic mechanical properties of TRIP steel are firstly reported.     

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.     

Nb微合金化CMnSi、CMnAl热轧TRIP钢组织性能研究

研究了在相同的控轧控冷工艺条件下,N b微合金化CMnSi系与CMnAl系热轧TRIP钢的显微组织和力学性能。结果显示,由于Si的固溶强化作用和残余奥氏体在形变过程中的相变强化作用,使CMnSi系热轧TPIP钢的强度与塑性良好结合,抗拉强度为829Mpa,断裂总伸长率为25.44%,残余奥氏体晶粒间距小,充分弥散,可以得到较高的n值。     

等温温度对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

以低Si含Al热轧TRIP钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、拉伸试验、X射线衍射仪和电子探针等试验方法,研究了不同等温温度对试验钢组织性能的影响。结果表明,试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成,随着等温温度的升高,残余奥氏体分解为新生成铁素体和碳化物;当等温温度为450 ℃时,试验钢的力学性能最佳,其抗拉强度为732.25 MPa,断后伸长率为36%,强塑积为26.36 GPa·%;残余奥氏体的体积分数先升高后降低,而C含量逐渐降低,等温温度为450 ℃时试验钢表现出较强的加工硬化行为。     

TRIP钢热变形中奥氏体未再结晶温度的研究

采用双道次压缩试验,对A．B两种TRIP钢进行了软化率曲线的测定。结果表明．A．B钢软化率均随变形温度的升高和间隔时间的增加而提高,B钢因含有微合金元素,在变形过程中应变诱导析出,奥氏体再结晶得到抑制。A．B钢的奥氏体未再结晶温度分别在910℃和980℃左右。通过奥氏体未再结晶温度的测定,能够合理制定TRIP钢变形工艺制度,改善其组织性能。