热力学计算在高氮奥氏体不锈钢研究中的应用

采用Thermo-Calc软件,计算了碳、铬、锰、镍元素和压力因素对22Cr高氮奥氏体不锈钢氮溶解度、凝固过程中相转变以及析出相的影响,并对设计的新型高氮奥氏体不锈钢组织及析出相进行了研究。结果表明:铬元素主要增加液态钢的氮溶解度,增加0.1%(质量分数)的碳即能显著增大奥氏体不锈钢在高温凝固时的最小氮溶解度。锰元素既增加液态钢中的饱和氮溶解度,又增加凝固初期的最小氮溶解度。适当的锰含量能扩大并稳定奥氏体相区,避免"铁素体阱"的出现。少量的镍含量既增加奥氏体不锈钢高温凝固时的最小氮溶解度,缩小高温δ铁素体存在的温度区间,也能使钢在室温下有完全的奥氏体组织。加压冶炼能有效促进氮溶解度。新型高氮奥氏体不锈钢的析出相主要为Cr23C6,Cr2N。采用热力学计算工具可以对高氮奥氏体不锈钢的冶炼、组织控制、热处理和热加工提供科学的指导。     

碳氮含量对含钒铁素体不锈钢高温性能的影响

为研究碳氮含量对其高温热拉伸及热压缩性能的影响,以含钒铁素体不锈钢为实验材料,采用Gleeble3500试验机进行热模拟实验,并对热压缩后试样的显微组织进行了金相观察和SEM检测,对析出相采用TEM分析.结果表明:钒元素的加入在一定程度上提高了材料的高温性能;在实验设计的成分范围内,较高的氮含量和低的碳含量组合能在保证材料韧塑性的前提下提高强度;热压后缓冷至室温,材料中将出现部分马氏体组织.     

钛微合金化低碳钢的研究进展

工业水平的发展对低合金低碳钢的性能提出了更高的要求.较高的强度、良好的韧性和抗疲劳能力以及优异的耐蚀性等是低合金高强钢开发的主要方向.微合金化处理通过在钢中加入微量的合金元素可以明显地改善材料的性能.钛微合金化成本较低,能够明显细化奥氏体晶粒,提高材料的强度,具有广泛的应用价值.微合金化元素钛与钢中的碳元素、氮元素反应生成的TiN、TiC以及Ti(C,N)第二相粒子所产生的沉淀强化、细晶强化等作用能够明显改善材料的性能.TiN粒子析出温度较高,细小的TiN粒子可以抑制高温下晶粒的长大;而粗大的TiN粒子对材料的性能不利.TiC粒子可以在铁素体基体中随机沉淀析出,并与基体保持一定的位相关系,还可以钉扎位错、细化晶粒.Ti(C,N)粒子由TiC与TiN互溶形成,可以钉扎位错,产生析出强化.第二相粒子的尺寸受热处理工艺等影响,因此,需要严格调控材料的热处理工艺,避免粗大第二相粒子的形成.钛的微合金化作用还受到钢中其他合金元素的影响,钛与钼、锰、硼等元素可以产生协同作用,相互促进,有利于材料的强韧性匹配.将钛元素与铌元素、钒元素中的一种或两种同时引入合金钢中进行复合微合金化处理,钛铌复合可以在提高材料强度的同时避免塑性的大量损失,钛钒复合可以降低强度提高时对材料韧性的损害并有效提高材料的淬透性,铌钒钛复合可以结合三种元素的优点更好地改善材料的性能.但是,复合微合金化对合金元素含量具有较高的要求,含量控制不当会严重影响材料的性能.文中主要介绍了近年来国内外关于低碳钢的钛微合金化的研究现状,并针对微合金化的强韧化机理研究进展进行了分析和评述,以期为制备性能优良、适合实际生产的微合金化钢提供参考.     

单相组织TWIP钢的扩孔性研究

超高强钢的扩孔性能是冲压成形的重要性质.为评价980 MPa TWIP钢的扩孔性能,本文以单相铁素体IF钢和980 MPa双相钢作为参考材料,用扫描电镜观察了3个钢种的微观组织,并对3个钢种进行了拉伸实验和扩孔实验,采用背散射电子衍射(EBSD)技术分析了拉伸后和扩孔实验后TWIP钢的微观组织.实验结果表明:拉伸前TWIP钢呈现类似于IF钢均匀的单相奥氏体组织,而拉伸后TWIP钢呈现类似于DP钢不均匀的硬质变形孪晶奥氏体和软质奥氏体;扩孔后TWIP钢的开裂位置集中在奥氏体和变形孪晶奥氏体界面;虽然TWIP钢显现出更大的均匀伸长率和加工硬化,但扩孔率明显小于IF钢.TWIP钢扩孔率增加源于早期孪晶诱发塑性(TWIP效应)导致的均匀变形.同时,这种变形机制导致组织中的硬质变形孪晶奥氏体,硬质变形孪晶奥氏体与软质奥氏体匹配(类似于双相钢中马氏体铁素体匹配)将恶化局部变形,阻碍扩孔性能进一步提升.     

奥氏体不锈钢热轧加工性能的数学模型研究

钢的热加工性能是钢的热轧工艺设计的基础.奥氏体钢在热加工中涉及到众多的物理现象,如动态回复、动态再结晶、静态回复、亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大.一个优秀的描述钢的热加工性能的数学模型可以优化热轧工艺,提高生产效率,改善产品质量.综述了奥氏体不锈钢在热加工中发生的各类物理现象及其相对应的数学模型,讨论了变形温度、变形参数与流变应力、再结晶以及再结晶晶粒度之间复杂的关系,并分析了在工业多道次轧制工艺中,如何应用这些数学模型模拟和预测轧钢过程中残余应变和其内部组织的演变过程.     

卷取温度对大变形(B+M/A)X80管线钢组织和性能的影响

通过卷取连续HOP(heating on-line partitioning)技术,使X80管线钢获取了(B+M/A)复相组织和大变形性能。采用力学性能测试、显微分析和X射线衍射方法研究了在不同卷取温度条件下(B+M/A)X80管线钢的组织演变规律,分析了显微组织对其力学性能的影响。结果表明,随着卷取温度的升高,贝氏体的含量和位错密度减小,残余奥氏体含量增加,导致材料强度降低和塑性增加。在高的卷取温度条件下,碳化物的析出和残余奥氏体的分解是材料强度增加和塑性减小的显微组织因素。在一定卷取温度下,实验钢有低的屈强比、高的均匀伸长率和和高的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。     

低密度高锰高铝钢的动态变形行为及韧脆转变研究进展

低密度高锰高铝钢具有低密度和超高强塑性,在汽车工业领域具有良好的应用前景。综述了低密度高锰高铝钢的力学响应对温度、应变速率的依赖性,以及在不同应变速率和温度下低密度高锰高铝钢的微观变形机制和韧脆转变机理。同时分析了目前研究中存在的问题,指出了在应变速率和低温下,多缺陷与纳米尺度κ-carbide之间的交互作用机理、高应变速率诱发孪晶机制和局部温升抑制孪晶机制产生的条件等研究尚需进一步完善。随着研究的深入和完善,可以为低密度高锰高铝钢的性能优化和广泛应用提供基础。     

添加Si对马氏体不锈钢淬火-配分组织和性能的影响

为改善马氏体不锈钢的强塑性和耐蚀性,设计制备了Si含量不同的两种氮合金化马氏体不锈钢10Cr13N钢和10Cr13Si2N钢.对实验钢进行了改变配分时间但恒定淬火终止温度和配分温度的淬火-配分处理,从显微组织和力学性能的变化规律探究添加Si元素的作用与机理.结果表明:实验钢淬火-配分处理后得到板条马氏体加残余奥氏体为主的复相组织,其强塑性配合显著高于淬火-回火状态.随配分时间的延长,两种钢组织中残余奥氏体的含量呈现先上升后下降的极值规律,这一变化对强度影响不大,但对伸长率影响较为显著.增加钢中的Si含量,有利于抑制马氏体中碳氮化物析出并提高残余奥氏体含量和稳定性,在使钢的冲击韧性略微下降的同时可显著改善钢的变形能力.     

钛合金的氢处理技术及其对超塑性的影响

氢处理技术是通过氢的可逆合金化作用,对钛合金的微观组织、力学性能和加工性能进行调整的一种新兴热加工技术.钛合金中氢的加入可以增加钛合金中塑性相的体积分数,降低流动应力,提高超塑性性能,从而降低钛合金的超塑性变形对变形速率和变形温度的苛刻要求.利用氢处理与塑性变形相配合制备晶粒尺寸小于1μm的超细晶,使钛合金在更低的变形温度和更高变形速率下呈现出超塑性,是攻克钛合金扩大应用瓶颈的一条新途径.     

TiAl合金热加工性能及其影响因素

TiAl合金以其轻质、耐高温等特点成为替代镍基高温合金的重要高温结构材料。具有优异热加工性能的beta−gamma TiAl合金是变形合金的主要研究方向。总结了TiAl合金的热加工性能研究现状,分析了高温无序α相对热加工性能的作用,对β相稳定元素进行了分类,并归纳了β相稳定元素对热加工性能及力学性能的影响规律,提出了变形TiAl合金的未来研究方向。