22MnB5钢相变特性和热成形工艺研究

采用热膨胀仪研究了22Mn B5钢连续冷却转变特性,并对热冲压零件的力学性能以及显微组织进行了研究。结果表明,880℃及以上温度奥氏体化,快速冷却后主要发生奥氏体向马氏体的转变,但当奥氏体化加热温度降低到820℃时,冷却后的组织中存在明显的铁素体。热冲压方式制造的22Mn B5钢试样具有良好的力学性能,抗拉强度能够达到1 500 MPa,屈服强度能够达到1 000 MPa。显微硬度达到450HV以上。     

Q&P工艺对22MnB5钢微观组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜、XRD和EBSD等手段对22MnB5钢的微观组织及力学性能进行了表征,并重点分析了一步法Q&P工艺处理后的22MnB5钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明：采用一步法Q&P工艺,可以获得抗拉强度超过1400 MPa,伸长率超过15%的超高强度22MnB5钢板。随着淬火温度从240 ℃升高至300 ℃,22MnB5钢的组织由马氏体转变为马氏体+残留奥氏体复相组织,试样中的残留奥氏体含量逐渐增加。相同配分温度延长配分时间,残留奥氏体含量呈现先增加后降低趋势。不同热处理工艺下残留奥氏体中的平均碳含量为1.49wt%。采用一步法Q&P热处理工艺可以使残留奥氏体中富集碳,提高残留奥氏体稳定性,强塑积可以达到22.14 GPa·%。     

温成形钢及其汽车安全结构件的成形技术

以一种新型具有低奥氏体化温度和高淬透性的第三代汽车钢0.1C-5Mn冷轧板为原材料,按照与热成形基本一致的工艺流程,成功试制出温成形零件。结果表明:温成形钢板的加热温度比传统热成形温度低100~150℃;温成形模具较热成形模具简化;温成形工艺成本更低、效率更高。温成形后的零件尺寸精度高、形状复杂,对在温成形后的零件上截取的试样进行板拉伸试验,试样的抗拉强度不小于1.3 GPa,且伸长率大于12%,说明其力学性能尤其是塑性优于以22Mn B5钢为原料的热成形零件。研究表明,温成形钢及其汽车安全结构件可逐步替代、升级传统22Mn B5热成形钢汽车安全结构件。     

ART退火后冷却方式对0.1C-7.2Mn钢加工硬化行为的影响

以0.1C-7.2Mn热轧和冷轧中锰钢为研究对象,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸试验等手段,研究了奥氏体逆相变(ART)退火后不同冷却方式对中锰钢加工硬化行为的影响。结果表明,热轧试验钢ART退火后得到板条状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样中有大量碳化物析出,而水冷抑制了碳化物析出。冷轧试验钢ART退火后得到了等轴状铁素体-奥氏体组织,退火后空冷试样表现为连续屈服,而水冷促进了组织的等轴化;热轧试样获得更高体积分数的残留奥氏体,获得了优异的力学性能;残留奥氏体体积分数越大,拉伸变形过程中发生的TRIP效应越持久,提供更高、更持续的加工硬化。     

一种新型热冲压钢的组织和性能研究

以一种新型的热冲压钢作为试验钢,以常用的22Mn B5热冲压钢作为对照钢,并用两种钢进行了汽车零件热冲压试验。对其微观组织和力学性能等方面进行了综合分析和比较。结果表明,C元素是提高新型热冲压钢强度的主要因素,同时Nb元素有较好的晶粒细化效果,使得强度提高的同时伸长率保持不变。新开发的热冲压钢在热冲压后零件抗压强度比22Mn B5钢抗拉强度高约250 MPa,伸长率保持不变,具有良好的力学性能。     

退火温度对冷轧8Mn钢低温热成形后组织和性能的影响

采用冷轧8Mn钢为试验材料,利用光学显微镜、扫描电镜、电子拉力万能试验机等,结合EBSD和XRD分析技术研究了不同退火温度对低温热成形前后试验钢组织和性能的影响。结果表明,热成形前,试验钢中的奥氏体含量随着退火温度的升高而降低。低温热成形后试验钢的显微组织为马氏体、铁素体和残留奥氏体。不同温度退火并热成形后试验钢的抗拉强度均为1400 MPa左右,屈服强度为900 MPa左右,伸长率为10%左右。退火温度对8Mn钢低温热成形后力学性能影响较小。     

含Al中锰TRIP钢原始组织对临界退火后组织与力学性能的影响

利用Factsage软件、SEM、XRD等研究了不同原始组织的0.2C-5.0Mn-0.5Si-1.0Al中锰TRIP钢经临界区退火处理后的显微组织与力学性能。结果表明,经热力学计算、设计的不同预处理工艺处理后试验钢的组织分别为:铁素体+块状残留奥氏体(700 ℃预处理10 min)、铁素体+马氏体+少量残留奥氏体 (800 ℃预处理5 min) 和马氏体+少量碳化物 (900 ℃预处理5 min)。不同预处理工艺处理后试样能获得不同形貌的残留奥氏体,700 ℃预处理+临界退火试样得到块状残留奥氏体,其他两种工艺下为膜状残留奥氏体。800 ℃预处理+临界退火试样拥有最佳力学性能,屈服强度为840 MPa,抗拉强度为1121.5 MPa,伸长率为33.25%,强塑积达到37.29 GPa·%。残留奥氏体形貌对中锰钢的加工硬化性能有显著影响,700 ℃预处理+临界退火试样的块状残留奥氏体稳定性较差,表现出高的加工硬化率,但持续区间较短;而800 ℃预处理+临界退火试样的膜状残留奥氏体稳定性更好,试样呈现较高的加工硬化率且持续区间较长。     

20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温过程中的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温不同时间所获得的组织形态和相结构进行了研究,并进行了拉伸试验.结果表明,20Mn2SiVB钢经760℃两相区加热后在420℃贝氏体区等温过程中,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体小岛.所获得组织为先共析铁素体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体.拉伸试验表明,在760℃加热420℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,其抗拉强度σb≈970 MPa,伸长率δ6≈14.9%.     

低碳硅-锰系Q＆P钢的热处理工艺及实验室研究

在GLEEBLE3800热模拟机上模拟了低碳Si．Mn系Q＆P（Quenching and Partitioning）钢的控冷热处理工艺。结果表明,Q＆P钢具有高的抗拉强度（σb=1050MPa）和良好的塑性（δ=25％）。采用扫描和透射电镜进行了组织观察与分析,发现其组织主要由板条马氏体和8％～15％的残留奥氏体组成,残留奥氏体呈膜状。利用XRD技术对残留奥氏体进行了定量分析并用扫描电镜进行了断口观察。结果表明,拉伸试样纤维区为比较典型的韧窝状形貌,体现出良好的韧性断裂特征,残留奥氏体在组织中起到了相变诱发塑性的作用。     

逆转变+Q&P复合工艺对低合金高强钢组织和性能的影响

利用SEM、XRD分析及拉伸试验,研究了逆转变+淬火-配分(ART+QP)复合工艺对完全淬火后0.22C-2.0Mn-1.8Si钢组织性能的影响。结果表明:经ART+QP工艺处理后,该钢组织为亚温铁素体、贝氏体/马氏体和均匀分布的残留奥氏体。逆转变奥氏体富集Mn、C元素,淬火-配分过程中碳自马氏体配分至残留奥氏体时二次富C,使其稳定化,因此该钢室温下获得残留奥氏体的含量超过15%。在拉伸变形过程中残留奥氏体转变成马氏体的TRIP效应,使得钢材在变形过程中获得稳定的加工硬化能力,实现了良好的强塑性结合,抗拉强度达到1233 MPa,屈服强度为893 MPa,均匀伸长率29.6%,强塑积高达36 GPa·%以上。     

中锰TRIP钢两相区温轧退火碳化物演变行为

采用CR+WR+IA(冷轧+温轧+退火)热处理工艺,研究了两相区退火过程中碳化物演变行为及其对0.1C-5Mn钢组织、性能、残留奥氏体体积分数与稳定性的影响。结果表明:冷轧试验钢经温轧退火处理后,获得了超细晶铁素体与残留奥氏体复相组织,其中退火10 min与30 min试样基体上弥散少量碳化物。伴随碳化物的析出与溶解行为,残留奥氏体体积分数出现先降低后升高的趋势;在退火10 min与60 min组织中,受碳化物与新生奥氏体钉扎作用,使得铁素体以小角度取向差为主,而残留奥氏体以大角度取向差为主;高密度位错、TRIP效应、细晶强化以及析出强化为试验钢提供良好的强塑性。     

两相区加热对Si-Mn系TRIP钢组织和性能的影响

研究了两相区加热（奥氏体化）对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和性能的影响。试验用钢分别经750℃、780℃、810℃、840℃加热,保温50 min,随后迅速将试样放入420℃的盐浴炉中等温1 h,再油冷至室温,结果得到贝氏体、铁素体、残留奥氏体的三相组织。通过拉伸试验,测得加热温度为810℃时,钢的综合性能Rm×A5达到最大值18 590 MPa.%,断后伸长率也达到最大值22%。在该温度奥氏体化的钢硬度和冲击韧度也达到了较高值。     

Q-P工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、冲击试验机、洛氏硬度计和拉伸试验机等,对淬火-配分(Q-P)工艺等温淬火温度对60Mn2SiCr钢微观组织及力学性能的影响进行了研究,并重点分析了试验钢经Q-P处理后微观组织中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明,等温淬火温度从120℃升高至180℃,试样洛氏硬度、冲击吸收能量、抗拉强度以及伸长率均随着马氏体、残留奥氏体及残留奥氏体中碳含量下降而降低。当Q-P工艺等温淬火温度为120℃时,力学性能最优,试样中残留奥氏体体积分数为13.9%,残留奥氏体中碳含量(质量分数)为1.1%,洛氏硬度为58.8 HRC,冲击吸收能量为50.7 J,抗拉强度为1768 MPa,伸长率达19.6%。     

残留奥氏体含量对20SiMn2MoV钢强韧性的影响

采用新型Q-P-T(淬火-碳分配-回火)工艺对20Si Mn2Mo V钢进行热处理,通过改变淬火介质温度(QT)和碳分配+回火时间(PT+TT),改变其组织,旨在提高钢的强韧性。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等手段,研究了新型Q-P-T工艺对20Si Mn2Mo V钢、微观组织及其对力学性能的影响。结果表明,20Si Mn2Mo V钢经Q-P-T工艺处理获得了板条马氏体+含量较多的残留奥氏体,残留奥氏体含量为8%~11%;试样拉断后,测量试样中残留奥氏体的体积分数变化,显示了残留奥氏体量明显减少。通过对比应力-应变曲线发现,在缩颈前试样曲线斜率发生了明显变化,因此,20Si Mn2Mo V钢在拉伸过程中表现出明显的相变诱发塑性(TRIP)效应;淬火介质温度为110℃,碳分配90 s时,钢的抗拉强度为1331MPa,伸长率达23.0%,强塑积为30613MPa·%,具有优良的强韧性匹配,强韧性得到提高。     

Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢的热变形本构特性

利用热/力模拟试验机对Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢进行热压缩试验,在变形温度为950℃～1200℃,应变速率为0.01s-1～2.5s-1,得到其流变应力变变曲线.以经典的双曲正弦形式的模型为基础,采用线性同归分析方法建立了这种钢的热变形本构方程,其中热变形激活能为488.16kJ/mol.与Ni-Cr奥氏体不锈钢相比,由于这种钢具有较高Mn含量,热变形激活能相埘较高.通过压缩试样热变形后的显微组织观察发现,这种钢在温度为1000℃变形时,冉结晶开始发生,1100℃以上时,可获得完全再结晶组织.     

超级贝氏体钢中残留奥氏体的行为

针对超级贝氏体钢中残留奥氏体组织对钢的强韧性贡献,设计了试验用钢60Mn2SiCr。通过对样品完全奥氏体化后不同温度和时间的等温处理,并通过SEM、TEM和MAUD软件分析了在超级贝氏体组织中残留奥氏体的存在、分布及数量。结果表明,残留奥氏体以薄膜状分布在贝氏体铁素体条束之间或针片内部;随等温温度的变化,其数量存在极值现象,在钢的Ms点稍上温度等温处理,可以获得残留奥氏体体积分数极大值为17.64%。此时,钢的强度为1930 MPa,伸长率7.44%,断面收缩率15.66%,具有良好的强韧性配合。     

配分温度对Q-P-T钢组织与性能的影响

采用SEM、TEM、EBSD、XRD等手段,研究了Q-P-T工艺配分温度(320、380和450℃)对28Mn2SiCrNiMo钢组织及性能的影响规律。结果表明:试验钢在320℃配分后,获得针状下贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;380℃配分后,获得板条状上贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;450℃配分后,组织为马氏体+残留奥氏体,无贝氏体生成。当配分温度为320℃时,强度、塑性和韧性的配合达到最佳,强度为1524MPa,总伸长率为18.7%,V型缺口冲击功为58J。配分过程中贝氏体的形成,分割原奥氏体晶粒,细化组织,阻碍了裂纹的扩展,使得试验钢的冲击韧性大幅提升。     

配分温度对Q-P-T钢组织与性能的影响北大核心CSCD

采用SEM、TEM、EBSD、XRD等手段,研究了Q-P-T工艺配分温度(320、380和450℃)对28Mn2SiCrNiMo钢组织及性能的影响规律。结果表明:试验钢在320℃配分后,获得针状下贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;380℃配分后,获得板条状上贝氏体+马氏体+残留奥氏体组织;450℃配分后,组织为马氏体+残留奥氏体,无贝氏体生成。当配分温度为320℃时,强度、塑性和韧性的配合达到最佳,强度为1524MPa,总伸长率为18.7%,V型缺口冲击功为58J。配分过程中贝氏体的形成,分割原奥氏体晶粒,细化组织,阻碍了裂纹的扩展,使得试验钢的冲击韧性大幅提升。     

奥氏体化温度对汽车用QP钢组织性能的影响

利用扫描电镜及透射电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机对采用不同的奥氏体化温度处理后QP钢微观组织和力学性能进行观察及测试分析,探讨了奥氏体化温度对QP钢组织与力学性能的影响。研究结果表明:奥氏体化温度对QP钢最终的组织性能有决定性影响。部分奥氏体化时,QP钢的最终组织为马氏体+残留奥氏体+铁素体;完全奥氏体化时,QP钢的最终组织为马氏体+残留奥氏体。随奥氏体化温度提高,铁素体数量减少,马氏体数量增多,QP钢的强度增加,塑性下降。拉伸过程中,QP钢中发生了残留奥氏体向马氏体转变。     

高强度钢热冲压塑性本构关系建立及应用

在实验温度500、650、700、800℃和应变速率0.01、0.1、1.0 s-1条件下,研究了高强钢22Mn B5单向热拉伸的应变、应变速率和变形温度对流动性能的影响;建立了22Mn B5钢的热冲压塑性本构关系。它很好地描述了单向热拉伸时真应力—应变曲线变化,即真应力随温度升高而降低,随应变速率增大而增大。运用所建本构关系计算了22Mn B5钢在不同变形条件下的真应力,并与实验值对比,发现最大相对误差为4.26%,最大均方差为8.244 MPa。这说明所建本构关系可信度较高,可提高有限元模拟精度,能为工业生产提供借鉴。