低碳钢在Ae3以上形变诱导铁素体的形成和性能

对低碳钢在Ae_3以上进行了单道次快速大形变量变形,测定了材料在高温变形前后的室温拉伸曲线并观察其断口形貌。对结果的分析表明,低碳钢在Ae_3以上的温度发生形变诱导铁素体相变,是形成超细晶粒(3μm左右)的主要原因。应变速率大于0.1 s~(-1)时,可诱导形成铁素体晶粒,且随着应变速率的提高铁素体分数增加而晶粒尺寸减小;当应变速率大于10 s~(-1)时铁素体分数达到饱和,晶粒尺寸的变化不大。与先共析铁素体相比,形变诱导铁素体的强度和硬度大大提高,低碳钢Q235的屈服强度由250 MPa左右提高到510 MPa,抗拉强度则达到615 MPa,而形变诱导铁素体的塑性有所降低,但仍保持较高的水平。     

铁素体和贝氏体复相组织低碳钢的力学特性

研究了一种低碳钢的控轧控冷工艺,得到了铁素体和贝氏体复相组织.这种复相组织可分为仿晶界型铁素体/贝氏体组织(Ⅰ型)和等轴铁素体和均匀分布的贝氏体(Ⅱ型).这种低碳钢中贝氏体铁素体呈板条状,在Ⅰ型组织中还有较多的渗碳体.具有Ⅰ型组织的低碳钢的屈服强度超过了400 MPa,加工硬化指数大于0.35.用经验公式σ＝Kεn可描述铁素体/贝氏体复相钢的流变曲线.     

低碳钢形变强化相变时铁素体织构类型的分析

利用背散射电子衍射取向成像技术分析了在热模拟单向压缩条件下Q235碳素钢形变强化相变时铁素体织构的类型。结果表明,在利用形变强化相变实现铁素体的超细化过程中会出现铁素体的相交织构和形变织构,在大应变条件下还会出现动态再结晶织构。在形变强化相变后细晶铁素体在整体上表现为以〈111〉方向为主的线织构。主要的相交织构在粗晶奥氏体内部形变带形核时产生并与〈111〉织构对应。形变织构是在形变时形成的铁素体受到继续变形所致,在形变强化相变过程中及完成后都会产生,对应〈111〉及〈100〉方向的线织构,随着形变的加大,〈100〉方向的织构增加得更快,形变温度的降低有利于形变织构的加强。在形变量很大且形变温度比较合适时(但不能过低)会发生铁素体的动态再结晶,它以连续的方式进行,导致形变织构的进一步加强,并使晶粒均匀细化。     

低碳钢奥氏体转变为铁素体的元胞自动机模型

建立了一个在压缩变形的连续冷却作用下，低碳钢中奥氏体γ转变为铁素体α的二维元胸自动机模型，模型考虑到α相在奥氏体晶界上形核与生长，碳溶质和温度场在奥氏体和铁素体中的扩散，讨论了冷却率和应变等因素对γ→α用相变的影响。     

低碳钢金相试样铁素体晶粒表面发灰原因

在对某低碳钢进行金相检验的过程中,发现其铁素体晶粒表面发灰。采用金相检验、腐蚀试验和划痕试验等方法研究了晶粒表面发灰的原因。结果表明：试样表面残留抛光划痕,使试样表面粗糙度变大,造成了漫反射现象;每个晶粒的位向不同,抛光划痕引起的内应力也不同,使得每个晶粒的腐蚀程度不同,从而引起了表面形貌的差异,最终导致铁素体晶粒表面发灰。     

超细晶镁合金的研究现状及展望

镁及其合金具有低密度、高比强度、高导热性、高阻尼性以及良好的电磁屏蔽性能等优点,成为最具应用前景的结构材料之一。随着环保问题的日益突出,轻量化和节能减排变得日趋重要,对具有低密度、高性能和可回收再生产等特性的结构材料提出了大量且迫切的需求,这对镁合金的发展和应用提供了广阔的前景,但目前镁合金特别是变形镁合金还没能大规模工业化应用,还有问题需要解决。绝对强度较低、塑性较差等是影响变形镁合金应用的主要瓶颈。在材料传统的四种强化理论中,析出强化、加工硬化等可以显著提高变形镁合金的绝对强度,但同时会损害其塑性;固溶强化一般只能提高强度,降低塑性,在镁合金中虽存在一些能够同时提升强度和塑性的固溶元素,但该类元素较少,且对强度和塑性的提升效果也十分有限,还有待进一步研究发展;而晶粒细化是目前最有效的能同时提高材料强度和塑性的方法,当晶粒细化至数个微米量级时(超细晶),材料的强度和塑性会得到极大提升。在钢铁材料中的超细晶钢,就是利用超细晶组织(一般认为超细晶组织的目标是将晶粒尺寸从传统的几十微米细化至1～2μm)使钢铁材料的综合力学性能翻一番。同时,晶粒超细化也是高性能镁合金的研究重点之一。近期相关研究表明,超细晶镁合金拥有良好的强度和塑性,甚至还具有室温超塑性。目前常用于制备超细晶镁合金的方法主要有两种:剧烈变形法和中低温变形法。其中剧烈变形法主要采用等通道挤压、高压扭转、累积叠轧、多向锻造、粉末冶金等工艺方法来实现晶粒超细晶化,已有一定的发展历史,具有较深的研究基础;而中低温变形法是近年来新兴的一种制备超细晶镁合金的方法,同样能够成功制备出平均晶粒尺寸约为1μm的超细晶镁合金材料,该方法具备工业化应用的潜力。此外,通过剧烈变形法和中低温变形法制备的不同合金成分的超细晶镁合金材料性能差异较大,因此合金的成分设计在两种制备超细晶镁合金的方法中也具有至关重要的作用。总地来说,通过设计不同的合金成分,改进制备工艺,准确调控变形过程中的再结晶行为,制备出组织良好、性能优异的镁合金材料已成为发展超细晶镁合金的重要方向。因此,本文综述了目前超细晶镁合金的研究现状及主流的制备方法的优缺点,并分析了超细晶镁合金的制备方法和合金设计对组织和性能的影响,最后对超细晶镁合金的发展方向进行展望。     

低碳钢热变形过程中铁素体的织构形成规律

利用背散射电子衍射取向成像技术定量分析了热模拟单向压缩条件下Q235碳素钢热变形时铁素体的织构形成规律。结果表明,在710℃纯铁素体热压缩过程中,形成〈100〉和〈111〉方向的线织构。〈111〉方向织构增强的速度较快,到应变为1.0时达最大值,然后随应变的加大而减弱;〈100〉方向织构在形变量较小时增强的速度较慢,在大应变时增强的速度很快。大应变时虽导致一定程度的动态再结晶,使铁素体晶粒细化,但组织不均匀,织构过强,造成强烈的各向异性。在奥氏体与铁素体两相区变形时,先共析铁素体因形变同样产生强烈的织构。随着形变温度的提高和先共析铁素体的减少,织构减弱。     

高强度超细晶金属材料塑性行为及增塑研究进展

强度和塑性是金属结构材料最重要的力学性能指标,金属高性能化的关键是在高强度水平下保证良好的塑性,然而两者往往不能兼顾。在众多强化方法中,晶粒细化长期以来被认为是强化金属最理想的手段,在传统晶粒尺寸范围,细化晶粒既可以显著提高材料的强度,又能改善材料的塑韧性。因此,近几十年来超细晶/纳米晶金属得到了广泛研究和发展,出现了以大塑性变形(SPD)、先进形变热处理(ATMP)技术为代表的超细晶制备方法,所得晶粒可以细化到亚微米或纳米尺度,金属性能大大提高。然而,大量研究证实当晶粒细化到亚微米或纳米尺度时金属强度提高但塑性显著下降,与传统的细晶强化规律不符。对此,国内外学者进行了很多研究,试图阐明其机理、揭示晶粒超细化导致塑性降低的物理本质。此外,由于细化晶粒方法受到塑性的限制,新的高强度水平下增强塑性的方法成为钢铁材料高性能化的研究热点。针对塑性下降的事实,为了进一步提高超细晶金属材料性能,研究者开展了许多增强塑性的工作,获得了较好的效果,但仍存在一些不足。关于金属晶粒超细化导致塑性降低的普遍共性现象,目前广泛认可的理论主要有晶界捕获(吸收)位错的动态回复理论、位错运动湮灭理论、高初始位错密度以及位错源缺失机制等。前三者都主要关注超细晶金属材料低(无)加工硬化能力,并将其归结为延伸率降低所致。主要是因为低(无)加工硬化使材料在变形早期发生塑性失稳或局部变形从而表现出低塑性。超细晶金属增塑研究主要体现在增塑方法和机理方面,目前,增塑方法主要有(1)形成纳米孪晶;(2)获得粗晶-细晶双峰组织;(3)利用相变诱发塑性/孪生诱发塑性(TRIP/TWIP)效应;(4)引入铁素体软相;(5)利用纳米第二相粒子等。这些增塑方法的主要机理是利用组织结构的改变提高超细晶金属的加工硬化能力以维持良好的均匀塑性变形以及利用组织相变提高塑性。本文归纳了常用的超细晶金属制备方法,综述了超细晶金属材料塑性降低的研究进展,总结了超细晶金属增塑的研究结果,分析了目前研究中存在的不足,探讨了超细晶金属增强增塑的发展趋势,以期为超细晶金属塑性降低理论及增强增塑研究提供参考。     

超细晶1.73C超高碳钢的组织和性能

将1．73C％超高碳钢（UHCS-1．73C）的钢锭经过低应变、多道次锻造,加热淬火、高温回火后得到超细晶粒、球状碳化物组织,再进行循环感应热处理,得到超细晶粒马氏体基体上分布超细球状碳化物的组织,研究其组织和性能与循环感应热处理之间的关系．结果表明,随着感应加热淬火循环次数增加,组织中出现板条马氏体且数量增加,马氏体片变短、钝化,碳化物颗粒更圆整,压缩屈服强度升高,塑性增大．循环感应淬火4次后（不回火）屈服强度1105MPa,断裂强度1992MPa,压缩率9．8％．     

稀土元素对低碳钢中奥氏体-铁素体相变动力学的影响EI北大核心CSCD

使用热膨胀仪等手段研究了稀土对Fe-C和Fe-C-Si-Mn低碳钢连续冷却过程奥氏体-铁素体相变温度和等温过程相变动力学的影响。结果表明,添加微量的RE元素可显著降低连续冷却过程中先共析铁素体相变的开始点温度。同时,添加微量稀土还能改变等温过程中的铁素体相变动力学:RE元素通过抑制碳扩散减缓了Fe-C-(RE)合金整个相变过程的相变速率;而对于Fe-C-Si-Mn合金,RE通过抑制C元素扩散和改变晶界能的双重作用,使其相变孕育期延长和相变初始阶段速率降低,但是提高了相变中后期的速率。     

铁素体/贝氏体双相钢的变形和断裂特性

对一种低碳硅锰钢进行TMCP实验,获得了不同铁素体形态的铁素体/贝氏体双相钢(FB钢),研究了FB钢在单轴拉伸下的变形行为及断裂特性,结果表明:在均匀塑性变形阶段,FB钢的瞬时加工硬化指数n*值与真应变ε的关系曲线可分为n*值较高、n*值随ε缓慢下降以及n*值随ε迅速下降三个阶段,与等轴铁素体/贝氏体双相钢相比,准多边形铁素体/贝氏体双相钢的强度和低应变区的n*值均比较高,FB钢拉伸试样颈缩区的孔洞或微裂纹产生在F-B相界面附近和铁素体内,有助于减弱裂纹尖端附近的局部应力集中,改善钢材的抗裂纹扩展性能.     

碳锰钢中亚微米和微米尺寸铁素体晶粒的长大行为

碳锰钢中有亚微米和微米两种晶粒尺寸的铁素体,在亚临界时效热处理中具有不同的晶粒长大行为.亚微米尺寸的铁索体在亚临界时效热处理中逐渐长大,材料的硬度逐渐降低;与亚微米尺寸的铁索体不同,微米尺寸的铁素体在亚临界热处理中具有很高的稳定性,晶粒尺寸和材料的硬度基本保持不变.铁素体晶粒的长大行为与晶粒的表面能和晶粒中的第二相有关.     

Effects of carbon content on the formation of nano/ultrafine grained low-carbon steel treated by martensite process

Martensite process consists of simple cold rolling and annealing of martensite structure. This process can produce a nano/ultrafine grained structure in carbon steels. The key to the process is to start from martensite structure. Carbon can hardly affect the morphology of lath martensite. In this study, the effects of carbon content on required rolling reduction and formation mechanisms of nano/ultrafine ferrite grains are investigated. For this purpose, two low-carbon steels containing 0.04 and 0.08 wt% carbon are processed. Rolling reduction ranging from 40 to 80% is used. Specimens are annealed at various temperatures from 450 to 700 °C. After annealing at 500 °C, ultrafine ferrite grains are obtained in the 80% cold-rolled specimen containing 0.08 wt% C. The formation of these ultrafine ferrite grains is interpreted here in terms of the relationship between the size of the laths and the blocks of the lath martensite and required rolling reduction for dividing them into sub-micron scale sections. The required rolling reduction increases with decreasing the carbon content of steel.     

The role of molybdenum additions and prior deformation on acicular ferrite formation in microalloyed Nb–Ti low-carbon line-pipe steels

Microstructures in Nb–Ti-microalloyed line-pipe steels with various molybdenum additions, consisted mostly of acicular ferrite plus polygonal ferrite after hot rolling and rapid cooling. Structure-sensitive surface relief after etching on shadowed extraction replicas, allowed quantification of the acicular and polygonal ferrite contents. Continuous cooling transformation diagrams of two alloys, one Mo-free and the other containing 0.22% Mo, were determined for cooling rates from 0.1 to 40 °C s^− 1 without and with prior deformation of the austenite below the nil-recrystallisation temperature. Molybdenum additions slightly enhanced the acicular ferrite formation in the strain-free austenite whereas prior deformation had a much greater effect, and strongly promoted acicular ferrite formation in both alloys. Thin foil electron microscopy of acicular ferrite in these low-inclusion content alloys showed a preference for parallel acicular ferrite laths with less “chaotically” nucleated laths.     

一种针状铁素体钢热轧板材的结构与力学性能

在透射电镜(TEM)下观测了一种管线用针状铁素体钢热轧板材的显微组织并研究了力学性能.结果表明,这种管线用针状铁素体钢热轧板材具有较优良的强韧性能,其显微组织与焊接组织在形态上有很大的差异.管线用针状铁素体钢热轧板材中有明显界面的板条束或针状片条束;没有明显界面的板条束或针状片条束,可根据条状物或岛状物的有方向性的线状分布依稀辨别界面的存在;板条或针状片条与非等轴晶共存等多种不同形态,并不象焊接组织那样通常是单一的针状片条束或板条束形态.     

Deformation induced ferrite transformation in low carbon steels

Deformation induced ferrite transformation (DIFT) is a kind of solid state transformation induced through deformation, which can be applied to be as the effective method to produce fine or ultrafine ferrite grains. This paper reviews the research progress in the theory and application of DIFT from five aspects: evidence and study methods, thermodynamics and kinetics, transformation mechanisms, factors influencing DIFT, application of DIFT in production of fine grained C–Mn steel and ultrafine-grained microalloyed steel.