Mn含量对热轧超低碳钛低合金钢组织与力学性能的影响

实验钢在传统C-Mn钢的基础上添加低合金元素Ti,通过调整钢中Mn元素含量,同时采用简便的控制轧制与控制冷却工艺,获得了良好的组织形态及纳米尺度析出物,从而在保证优良延伸性能的前提下大幅度提高了钢板的强度,显著降低了钢材成本。使用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对微观组织进行观察。结果表明:当实验钢Mn含量从1.05%(质量分数,下同)提高至1.5%,平均晶粒尺寸从6.4μm细化至5.2μm;基体中纳米尺度TiC的析出量明显增加;屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了56.7,42.2MPa和1.2%,达到了558.7,662.2MPa和22.4%。     

外加微米ZrC颗粒对低碳微合金钢组织及性能的影响

本文研究了ZrC颗粒加入量对低碳微合金钢组织和力学性能的影响。对试验钢进行了各种力学性能的测试,并用金相显微镜和TEM观察了试验钢的微观组织,用SEM观察了ZrC颗粒的分布状态及拉伸断口形貌。结果表明,加入ZrC颗粒后,试验钢的晶粒都得到了一定程度的细化,当加入ZrC颗粒体积含量为1.1%时,晶粒被细化到5.5μm,此时试验钢的抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性和维氏硬度分别达到635MPa、517.5MPa、20.66%、215.0J/cm2和214 Hv5,获得了最佳综合力学性能;添加ZrC颗粒后,试验钢的组织仍为铁素体,拉伸断口仍为韧窝状;轧制态试验钢中ZrC颗粒分布较为均匀。     

淬火对含ZrC的20Mn2钢的组织及力学性能的影响

研究了淬火冷却对含0.2%(体积分数)ZrC颗粒(粒径0.2～1.2μm)的20Mn2钢在大形变量轧制后的组织与力学性能的影响.结果表明,ZrC粒子作为大形变量热轧变形中的奥氏体形变核心及再结晶核心,对奥氏体晶粒的超细化有显著的作用,而显著细化的晶粒提高了完全获得马氏体组织的临界冷却速度,使水冷淬火态马氏体的数量、长度和宽度减小,使油淬态珠光体的数量减少、渗碳体片变短、变薄.在冷却过程中,细小的奥氏体晶粒转变为更细小(1～2μm)的铁素体晶粒,保留了热轧变形时的形变位错组织,使水淬态20Mn2钢的延伸率不下降的同时强度成倍提高,油淬态20Mn2钢在强度大幅度提高的同时延伸率成倍提高.     

薄板坯连铸连轧65Mn钢的热轧组织与力学性能

利用光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验机,硬度仪分析薄板坯连铸连轧工艺CSP生产的高碳高强度钢65Mn的热轧板微观组织与力学性能。该钢主要由珠光体和少量多边形铁素体组成,珠光体片层间距在0.2~0.5μm之间。该钢的平均屈服强度为489MPa,硬度为HRC22.3,伸长率达到18%;没有明显的C和Mn元素偏析,力学性能分布均匀。通过与传统连铸工艺生产的65Mn钢热轧组织与力学性能对比,CSP工艺生产的65Mn钢的组织更加细小,性能更加优良和均匀。     

800MPa级冷轧耐候双相钢连续冷却相变及组织性能研究

为了探索一种800 MPa级冷轧耐候双相钢的连续冷却转变规律及退火后组织性能变化,利用For-master-FⅡ全自动相变仪及连续退火模拟实验机,进行了连续冷却转变(CCT)曲线的测定及连续退火实验.结果表明:实验钢的过冷奥氏体在很低的冷却速度(0.5℃/s)下即可发生马氏体转变,而珠光体转变较少.当冷速为80℃/s时,仅发生马氏体转变;退火后实验钢显微组织中的马氏体呈带状分布,经最优工艺退火后实验钢的显微组织为多边形铁素体(79%)+块状马氏体(16%)+细小的残余奥氏体(5%),残余奥氏体主要分布于马氏体晶粒内部或铁素体的晶界处;实验钢屈服强度为387 MPa,抗拉强度为863 MPa,延伸率为18%,强塑积达到15534.     

超级13Cr油管钢的显微组织与力学性能

以调质处理并经矫直后高温退火的超级13Cr油管钢为研究对象,对其显微组织及力学性能进行了分析.结果表明:该超级13Cr油管钢的显微组织为板条状马氏体+少量长条状δ铁素体,晶粒度等级为9级;随着试验温度从-90℃升高到100℃,其冲击吸收能量增大,-90℃下的冲击吸收能量可达158 J;室温下,其屈服强度为823 MPa...     

Mg-3Zn-2Gd合金轧制态和退火态的组织与力学性能

利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了热轧态及退火态Mg-3Zn-2Gd合金的组织,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明:合金板材经应变为23%~67%的轧制后组织得到细化,平均晶粒尺寸由10μm减至轧制应变为67%时的4μm。初始组织中的大量孪晶和剪切带逐渐减少;随着轧制应变增至67%,剪切带消失,组织由动态再结晶晶粒和少量孪晶组成。拉伸力学性能显著提高,抗拉强度σb和屈服强度σ0.2分别由未轧制时的255 MPa和215 MPa提高至轧制应变为67%时的305 MPa和300 MPa,而伸长率δ先提高后降低。再经573 K退火处理1 h后,合金组织发生静态再结晶,变形不均匀区域消失,由细小均匀等轴晶组成;σb和σ0.2分别降至265 MPa和235 MPa,δ提高至19.0%;拉伸断口呈现大量韧窝,表现为韧性断裂。     

回火温度对两相区退火海工钢组织和性能的影响

对690 MPa级海工钢进行“淬火+两相区退火+回火”三步热处理,研究了回火温度对其组织和性能的影响、分析了力学性能变化与组织演变和残余奥氏体体积分数之间的关系。结果表明：回火后实验钢的显微组织为回火贝氏体/马氏体、临界铁素体和残余奥氏体的混合组织。随着回火温度的提高贝氏体/马氏体和临界铁素体逐渐分解成小尺寸晶粒,而残余奥氏体的体积分数逐渐增加;屈服强度由787 MPa降低到716 MPa,塑性和低温韧性明显增强,断后伸长率由20.30%增至29.24%,-40℃下的冲击功由77 J提升至150 J。残余奥氏体体积分数的增加引起裂纹扩展功增大,是低温韧性提高的主要原因。贝氏体/马氏体的分解和残余奥氏体的生成,引起组织细化、晶粒内低KAM值位错的比例逐渐提高和小角度晶界峰值的频率增大,使材料的塑性和韧性显著提高。     

800MPa冷轧热镀锌双相钢组织性能及其织构演变

对800MPa级热镀锌双相钢热轧、冷轧及退火后的显微组织进行了观察,分析比较了热轧和退火后的力学性能,并考察了其织构演变过程.结果表明:实验用钢经820℃保温140s热镀锌退火后,可获得抗拉强度819MPa,伸长率为17%的铁素体+马氏体双相钢,铁素体晶粒尺寸在1.5~4μm之间,马氏体体积分数为34%左右;热轧织构密度较弱,但已呈现出γ织构的雏形;冷轧后α织构和γ织构密度显著增长;热镀锌退火后α织构变化不大,不利织构{001}〈110〉织构密度有较大程度地攀升,γ织构取向密度值波动很大,最大织构组分为{112}〈110〉织构;快冷过程中形成的马氏体阻碍了有利织构{111}的发展,使得不利织构{001}〈110〉得到一定程度的发展.     

基于动态大压下的510MPa级超细晶粒钢的组织及性能

基于动态大压下方法在1450热连轧机上生产出了510MPa强度级别超细晶粒热轧钢板。结果表明,通过基于动态大压下的热轧工艺,可以使Q235碳素钢的铁素体晶粒细化到4~6μm,可获得屈服强度为400MPa以上、抗拉强度510MPa以上强度级别的超细晶粒热轧钢板。超细晶粒热轧钢板的显微组织为铁素体和珠光体,铁素体晶粒多为细小均匀的等轴铁素体,铁素体晶粒内部及晶界位错密度较高,珠光体中的渗碳体大多以短棒状或颗粒状渗碳体存在。与用常规热轧工艺生产的Q235热轧钢板相比,基于动态大压下工艺生产的超细晶粒热轧钢板具有较高的强度和良好的韧性。     

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。     

V和Si对珠光体车轮钢显微组织和力学性能的影响规律

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及拉伸和冲击试验等方法研究了V(0.03%-0.12%)(质量分数,下同)、Si含量(0.32%-0.89%)对中碳(0.54%)珠光体车轮钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:提高V含量细化了实验钢的奥氏体晶粒尺寸、珠光体团尺寸及其片层间距,并且提高了铁素体体积分数。随着V含量的提高,由于VC沉淀强化和细化晶粒的作用,室温屈服强度和-20℃冲击韧性得到改善;但软相(先共析铁素体)增多,室温抗拉强度降低。提高Si含量显著降低了铁素体体积分数和细化了珠光体片层间距,略细化奥氏体晶粒和珠光体团尺寸;Si也促进VC的析出但作用很小。Si主要以固溶强化和细化片层间距的方式提高屈服强度和抗拉强度。结合适中含量的V(0.07%-0.08%)微合金化和较高含量的Si(0.8%-0.9%)合金化,可以使中碳珠光体钢获得较好的强韧性匹配。     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

搪瓷烧制工艺对330MPa级热轧搪瓷钢组织性能的影响

在低碳钢基础上适当增加了C、Mn、S的含量,设计了330 MPa级热轧搪瓷钢。采用电阻炉模拟搪瓷烧制,研究了搪烧烧制温度及烧制时间对试验钢微观组织和性能的影响。研究发现:试验钢组织以铁素体为主,少量珠光体分布于晶界的三向交叉处。经模拟搪瓷烧制后,组织没有明显的变化,随搪瓷烧制时间的延长,铁素体晶粒尺寸成增大趋势,珠光体含量逐渐降低。模拟搪烧保温时间为较短的2 min时,钢板强度升高;随着保温时间的延长,试验钢的强度逐渐下降,塑性提高。860℃保温超过10 min和890℃保温超过5 min模拟搪瓷烧制后的试验钢屈服强度低于330 MPa,无法达到强度性能指标。试验钢的C、Mn、S含量均较高,氢渗透时间明显高于临界值,可达到抗鳞爆性能指标。     

Mn对Mg-4Zn变形镁合金组织与性能的影响

目的 研究Mn对Mg-4Zn合金再结晶组织演变和力学性能的影响,发展高性能Mg-Zn-Mn变形镁合金。方法 以Mg-Zn镁合金为研究对象,利用Mn元素的固溶强化增塑、刺激再结晶形核和钉扎再结晶晶界的特点,通过Mg-Zn-Mn挤压镁合金的显微组织以及室温力拉伸和压缩力学性能测试,分析挤压过程中显微组织的演变和成分对力学性能的影响。结果 Mg-4Zn-2Mn合金平均晶粒尺寸为~7 μm,其拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率、压缩屈服强度和拉压不对称性分别为226 MPa,316 MPa,17%,171 MPa,0.75。结论 合金化元素Mn可有效细化变形镁合金的再结晶组织,随Mn元素含量的增加,Mg-Zn合金再结晶组织不断细化,未再结晶区域增加,合金力学性能增加,拉压不对称性改善。     

珠光体钢(α+θ)微复相组织的形成与力学性能

系统研究了珠光体钢在冷轧与随后退火及温变形(温楔横轧)过程中的组织演变规律、力学性能变化、合金元素添加的影响等,发现共析珠光体钢经大冷变形及随后适当温度退火可以形成铁素体晶粒与渗碳体颗粒尺寸均在亚微米量级的(α+θ)微复相组织.冷轧变形后的珠光体组织非常不均匀,主要由不规则弯曲片层、带有剪切带的粗大片层以及精细片层组成.大冷变形能明显提高共析珠光体钢的屈强比和加工硬化指数,随轧制压下率的增大,共析珠光体钢冷轧态试样的强度提高,延性在冷轧压下率小于60%时出现急剧下降后又几乎保持不变.合金元素的添加使冷轧态试样的强度提高,但对延性的影响几乎可以忽略.实际温楔横轧后高碳钢棒件表层也具有超微细(α+θ)复相组织,温楔横轧过程中靠近表层的铁素体基体发生了动态连续再结晶,铁素体晶粒及渗碳体颗粒尺寸分别在0.4μm和0.2μm左右.温楔横轧后硬度与抗拉强度沿高碳钢棒件截面分布不均匀,心部略高于表层,但是在屈服强度方面.表层最高(约600MPa),心部次之(580MPa),其余部位介于二者之间.     

超低温轧制304奥氏体不锈钢马氏体逆相变及组织表征

目的 研究超低温轧制（Cryogenic Rolling,CR）亚稳态奥氏体不锈钢在不同退火温度下马氏体逆相变、组织演变及力学性能的变化规律。方法 首先,对实验原料304奥氏体不锈钢进行1 050℃保温30 min的固溶处理;其次,对实验钢进行总压下量为65%的超低温轧制,并在600～750℃下进行5 min退火处理;最后,对退火处理后的实验钢进行组织表征和力学性能测试,研究退火过程中组织演变及力学性能变化规律。结果 经总压下量65%超低温轧制后,实验钢组织中的奥氏体可全部转变为马氏体。随退火温度的升高,发生逆相变的奥氏体含量增加,组织由回复组织逐渐向再结晶组织演变。当退火温度为750℃时,晶粒尺寸约为420 nm。经退火处理后,实验钢硬度由超低温轧制态的566.2HV10降至750℃时的378.1HV10,屈服强度较固溶态的大幅度提高。经750℃退火处理5min后,实验钢可获得抗拉强度896.5MPa、延伸率52.7%、强塑积47.2 GPa·%的优异综合力学性能。结论 经超低温轧制及退火处理后,304奥氏体不锈钢可获得晶粒尺寸<500 nm的亚微米/纳米组织,经700℃以上退...     

冷拔小口径16MnNiV无缝钢管的显微组织与力学性能演变规律

16MnNiV钢由16Mn, 16MnV钢发展而来,棒坯经热穿孔轧制成为管坯后,再进行冷轧、冷拔和热处理,用于制备高强度小口径的高压油管。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)以及物理化学相分析法研究了在拉拔制管过程中小口径16MnNiV无缝钢管显微组织与力学性能的演变,揭示了其微观组织以及第二相析出的变化规律,并计算了其强化增量,相关结果可以为高强度高压油管的材料研制和性能提升提供参考。结果表明,实验钢在拉拔制管过程中的主要组织为铁素体与珠光体,随着冷拔工艺的进行,实验钢的有效晶粒尺寸呈现减小趋势。从析出情况来看,一次拉拔后退火会增加其析出总量,二次拉拔后退火不改变其析出总量。通过EDS分析得知,析出的第二相粒子为VC。经过冷拔过程以及不同的热处理工艺,实验钢的抗拉强度和屈服强度均逐渐增加,伸长率逐渐降低。强化机理计算可知,由于冷拔过程变形量较大,实验钢屈服强度的提高主要来自于细晶强化的贡献。?6.35 mm×3 mm圆管经过热处理后的抗拉强度达到960 MPa以上,屈服强度达到864 MPa,伸长率达到15.5%,...     

Si和Nb对高强热轧高扩孔钢组织和性能的影响

为了研究Si和Nb对高强热轧高扩孔钢板显微组织、力学性能和扩孔性能的影响,在CSP连轧线上进行了3种成分试验钢的热轧试制,并对试验钢在扩孔过程中裂纹的形成和扩展行为进行了分析.研究表明:3种成分热轧钢板的显微组织均由铁素体和贝氏体组成,钢板的抗拉强度均高于610 MPa,伸长率大于24.5%,扩孔率高于104%;Si含量的增加,提高了组织中铁素体的含量,钢板的强度、伸长率和扩孔率得到提高;Nb含量的增加,细化了钢板的组织,钢板的强度和扩孔率增加明显,伸长率变化不大;试验钢在扩孔过程中裂纹主要沿铁素体和贝氏体的晶界处扩展,部分裂纹穿过铁素体晶粒.     

高强热轧双相钢中组织对性能的影响

采用低成本成分设计,应用超快冷技术为核心的新一代TMCP技术可以得到强韧性较好的高强热轧双相钢,本文研究了该试验钢组织对性能的影响。研究表明:铁素体晶粒尺寸在5μm处波动;条状马氏体比块状马氏体的n值要高;抗拉强度随马氏体体积分数的增加而增加;组织中小尺寸的铁素体和马氏体提高了裂纹弛豫能力,有利于试样的韧性和n值的提高。