典型热处理工艺对高强度钢板组织及性能的影响

主要研究再加热淬火+回火(RQ-T)、再结晶区控制轧制+直接淬火+回火(HR-DQ-T)和未再结晶区控制轧制+直接淬火+回火(CR-DQ-T)3种典型热处理工艺对高强度钢板力学性能及组织的影响。试验研究表明:直接淬火工艺生产钢板比再加热淬火工艺试验钢板具有更高的强度,CR-DQ工艺试验钢板具有更为优异的综合力学性能;3种工艺淬火态组织均为马氏体和少量贝氏体的板条组织,CR-DQ工艺获得的板条组织细小、取向相对混乱且相互交叉纠缠、位错密度更大。研究结果为DQ-T工艺生产高强度钢板提供了依据。     

淬火工艺对马氏体高强钢组织和性能的影响

摘要：采用拉伸、冲击、金相、电子背散射衍射、透射电镜、X射线衍射等试验手段,研究了在线直接淬火+回火（DQT）与离线再加热淬火+回火（RQT）工艺对马氏体高强钢组织性能的影响。结果表明,2种试验钢组织均为板条马氏体,RQT试验钢原奥氏体晶粒及板条束呈等轴状,板条块较短,板条较宽,DQT试验钢原奥氏体晶粒呈扁平状,板条束贯穿整个晶粒,板条块呈细长状,板条宽度较小;位错强化是DQT试验钢强度较RQT高的主要原因;板条束为控制DQT和RQT试验钢韧性的最小单元;DQT试验钢大角晶界比例较低,其具有较大的马氏体板条束尺寸以及更高的位错密度,断裂应力较低,低温韧性较差。     

纳米粒子强化含铜双相钢的组织性能关系

 为进一步提高HSLA系列含铜钢的综合力学性能,利用多步骤热处理工艺(QLT工艺:淬火、临界区淬火及回火工艺)在超低碳Ni-Cr-Mo-V-Cu低合金钢中获得了优异的强度及低温韧性匹配(屈服强度895 MPa、抗拉强度950 MPa、-80 ℃冲击韧性188 J)。利用SEM、XRD及TEM等试验方法研究了试验钢在QLT工艺处理后,不同临界区淬火温度下(Ac1~Ac3温度范围内)的双相组织演化规律,阐明了不同临界区淬火温度下的QLT态试样的组织及性能关系。结果表明,QLT态试样的屈服强度与回火二次马氏体体积分数呈二次抛物线关系,抗拉强度与回火二次马氏体体积分数呈线性正相关关系;断裂伸长率则与临界区铁素体含量正相关。临界区淬火温度为720 ℃时的QLT态试样(QL₇₂₀T)表现出优异的强度及低温韧性匹配,其高强度来源于协同析出的纳米级MC(M为铌、钼、钒及钛的任意组合)和铜粒子所强化的回火二次马氏体。QL₇₂₀T态试样优异的低温韧性则由下列因素所致,主要呈片层状的回火二次马氏体及临界区铁素体的平行相间分布而导致的组织细化效应;大量异相界面所导致的脆性渗碳体或合金渗碳体的细化;强度差异较小的回火二次马氏体以及临界区铁素体。     

预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响

 采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了预备热处理对AMS 6308钢组织及性能的影响。结果表明,980 ℃以下正火,随着温度的提高,M6C碳化物逐渐溶解,晶粒细小,淬火后马氏体板条均匀细小,碳化物呈球状或椭球状弥散分布在板条界和晶界上,碳化物体积分数和位错密度较高,强度和冲击值逐渐增加。980 ℃以上正火,M6C碳化物溶解增多,晶粒开始长大,淬火后马氏体板条束尺寸也长大,碳化物体积分数和位错密度下降,强度和冲击值降低。推荐的预备热处理制度：正火温度为980～1 010 ℃,回火温度为680～700 ℃,经性能热处理后,AMS 6308钢体现出良好的强韧性匹配。     

热处理工艺对20Cr1Mo1VTiB螺栓钢组织及性能的影响

为了优化20Cr1Mo1VTiB螺栓钢的热处理工艺,采用SEM、TEM和力学性能测试等手段,研究了热处理工艺对该钢组织及性能的影响。结果表明,20Cr1Mo1VTiB钢热处理态组织为贝氏体,主要强化相为VC与针状M3C相。随着淬火温度的提高,VC逐渐溶解,固溶强化作用增加,室温和高温强度上升、韧性下降。在较低温度下回火,贝氏体板条位错密度高、组织应力大,强度高、韧性差;提高回火温度,VC逐渐长大,基体逐渐发生回复,室温和高温强度降低,韧性显著升高。1 030℃淬火+720℃回火后,20Cr1Mo1VTiB钢体现出良好的强韧性匹配。     

新型超高强度结构钢Q960E组织与性能控制研究

南钢针对新型超高强度结构钢Q960E在线淬火态和回火态组织与性能的关系进行研究。结果表明:在线淬火态钢板淬透性良好,全厚度组织均匀;回火后得到回火板条马氏体、回火板条马氏体+板条贝氏体组织,具有良好的低温韧性和强韧性匹配,强度富余量适中,延伸率14%,-40℃纵向冲击值在100 J以上。     

热处理工艺对超高强钢板组织和性能的影响

利用金相、扫描电子显微镜以及拉伸与冲击试验研究了不同热处理工艺对超高强钢的组织和力学性能的影响。主要热处理参数为:淬火温度920℃,保温时间10 min;低温回火温度150℃、300℃,保温时间分别为60 min、30 min;高温回火温度500℃、550℃,保温时间15 min、10 min。淬火得到的组织为板条马氏体,低温回火得到的组织以回火马氏体为主,高温回火得到的组织为回火索氏体。经淬火+回火热处理后的钢板,力学性能可达到GB/T16270《高强度结构用调质钢板》标准中的890 MPa级别及更高级别牌号的要求。     

回火工艺对COST-FB2转子钢组织与性能的影响

利用OM、SEM和TEM等手段研究了回火工艺对COST-FB2转子钢的显微组织与力学性能的影响,结果表明:570℃一次回火后,马氏体板条内有杆状Fe_3C和细小颗粒状的MX,板条界有少量颗粒状碳化物析出;700℃二次回火后,板条内杆状Fe_3C和板条界上颗粒状碳化物消失或转变成M_(23)C_6型碳化物。经570℃一次回火,COST-FB2转子钢试样的强度较高,冲击功较低,再经700℃回火强度略有降低,冲击功增加。经不同温度的2次回火的调整,COST-FB2转子钢试样获得了较好的强韧性配合。     

调质工艺对蒸汽发生器拉杆用X12Cr13钢组织和性能的影响

通过试验研究了调质工艺对蒸汽发生器拉杆用半马氏体型不锈钢X12Cr13微观组织和力学性能的影响。结果表明:在相同的回火温度下,随着淬火温度的提高,晶粒明显长大,残余奥氏体增多,强度先升高后降低,塑性及韧性下降;在相同的淬火温度下,随着回火温度的升高,板条马氏体形态减弱,碳化物尺寸增加,而晶粒尺寸变化不大,强度逐渐降低,塑性及韧性不断升高。     

Q960D高强钢板回火工艺研究

为拓宽高强钢板的回火工艺窗口,采用轧后空冷弛豫技术结合在线淬火(DQ)的工艺生产出了综合性能优良的低合金高强钢板Q960D,并进一步研究了不同回火温度对钢板性能和组织的影响。结果表明,经560～650℃回火处理后,钢板显微组织均为板条马氏体,随着回火温度升高,板条宽度逐渐增大,板条内部和界面的析出物逐渐增多。屈服强度较直接淬火后强度有所升高,但整体较稳定;维氏硬度范围为350～410 HV,且随回火温度升高,硬度逐渐下降。试验钢板回火后强度稳定、塑韧性佳,说明采用轧后空冷弛豫技术结合在线淬火(DQ)工艺生产的Q960D高强钢板热稳定性好,可拓宽其回火工艺窗口。     

Microstructural Evolution and Properties of a High Strength Steel with Different Direct Quenching Processes

A high strength low alloy steel with low carbon equivalent was selected for simulating online direct quenching and coiling(DQ-C)process.The influence of stop quenching temperature on mechanical properties and microstructures was studied and compared with normal direct quenching and tempering(DQ-T)process.The study confirmed that required mechanical properties were obtained for both the processes.Properties of the experimental steel with DQ-C process could reach the same level as that of DQ-T process in general.In the DQ-C process,strength decreased with increase in stop quenching temperature.Martensite was obtained and experienced an aging process at stop quenching temperature below Mf.On fast cooling below Ms,martensite was partially transformed and carbon partitioning occurred during slow cooling.The reduction in solid solution carbon and increased amount of retained austenite led to lower strength compared with the DQ-T process.DQ-C process was more favorable for microalloy carbide precipitation.However,impact toughness under different cooling conditions was adequate because of low carbon equivalent and refined microstructure.     

淬火工艺对铜沉淀强化UHS钢组织性能的影响

 超高强度钢不仅可以降低海洋装备本身质量，而且节约能源，但这类钢应用过程中要求具有良好的强韧性匹配，而淬火工艺显著影响其后续的相变和性能。采用Thermo Calc软件、光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等研究了淬火工艺对低碳(w(C)<0.05%)铜沉淀硬化超高强海工钢组织性能的影响。结果表明，910 ℃淬火、450 ℃时效处理后峰值硬度达到386HV，700 ℃时效后空冷可得到部分二次马氏体组织，峰值硬度为357HV。525 ℃以下时效，富铜相析出的平均半径约为5 nm，产生较高的强化增量。820~910 ℃淬火，随着淬火温度降低，细小的(Nb，Ti)C粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的长大，细化晶粒和马氏体板条块，同时基体中小角度界面密度增加，强韧性提高。其中820 ℃淬火强度最高达到1 109 MPa，-80 ℃ V型冲击功为91 J。     

热成形配分工艺对超高强钢组织和力学性能的影响

用热冲压模具研究了超高强度钢30CrMnSi2Nb热冲压配分工艺,测试了两步法淬火和配分处理工艺对超高强度钢的组织演变和强塑性能的影响规律。利用光学电镜(OM)、扫描电镜(SEM)进行了微观组织观察,用X射线衍射仪(XRD)研究了残余奥氏体含量的变化规律。结果表明:热成形配分工艺可明显提高钢的塑性和强塑积;配分过程中,碳配分和均匀化在几十秒内可完成;残余奥氏体含量是决定淬火马氏体钢塑性的主要控制因素。证实了热冲压淬火和配分工艺是一种可获得超高强度兼具高塑性汽车钢板的新型热成形处理工艺。     

Q550高强度中厚板的TMCP工艺研究

通过对Q550中厚板轧后直接淬火＋回火（DQ—T）替代调质的工艺研究,摸索最佳的生产工艺,批量生产出具有良好和稳定综合力学性能的Q550高强度中厚钢板。     

Heat treatment of investment cast PH 13-8 Mo stainless steel: Part I. Mechanical properties and microstructure

The microstructure of investment cast PH 13-8 Mo stainless steel heat-treated to various conditions was studied using light and electron microscopy, electron probe microanalysis, and Mössbauer spectroscopy. The mechanical properties were investigated by using uniaxial tensile testing, hardness testing, and Charpy impact testing. TheΒ-NiAl strengthening precipitates, though detectable by electron diffraction, were difficult to resolve by transmission electron microscopy (TEM) in specimens aged at low temperatures (566 °C and below). A high dislocation density was observed in the lath martensitic structure. The higher strength and lower ductility observed at low aging temperatures was attributed to both the high dislocation density and the precipitation ofΒ-NiAl. When samples were aged at high temperatures (> 566 °C), a lower dislocation density and a reverted austenite fraction on the order of 15 pct were observed. SphericalΒ-NiAl precipitates were observed in the overaged condition. The decrease in strength and corresponding increase in ductility observed in samples aged at temperatures above 566 °C were attributed to the reverted austenite and recovery. Mechanical properties were improved when the homogenizing temperature and time were increased. Electron probe microanalysis quantified the increased homogeneity realized by increasing homogenizing temperature and time. Elimination of the refrigeration step, which normally follows the solution treatment, did not degrade the mechanical properties. Mössbauer spectroscopy showed only minor decreases in the fraction of retained austenite when refrigeration followed the solution treatment.     

500 MPa级高延性方管用钢的开发及加工硬化行为

 为了开发满足二次加工性能要求的500 MPa级高延性方管用钢,采用OM、SEM和TEM等对500 MPa级高延性方管用钢制管前后的组织与性能进行分析,研究了其强化机制与加工硬化机理。结果表明,两种试验钢的组织均由铁素体和少量珠光体组成,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢铁素体晶粒与珠光体球团尺寸更加细小,第二相析出物尺寸稍大,位错密度相似。两种试验钢制管前力学性能相似,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢屈强比较高;制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢加工硬化程度显著,屈服强度、抗拉强度分别增加了45与26 MPa,伸长率降低6.0%,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度分别增加了22与10 MPa,伸长率降低4.0%。固溶强化与细晶强化是两种试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的52.9%~61.8%,由固溶强化引起的强度增量占总强度的17.2%~25.3%;析出强化与位错强化对强度的贡献较小。制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢位错强化增加显著,达到了82 MPa,明显高于高C-高Mn-Nb微合金化试验钢位错强化的贡献(65 MPa);对于制管用途而言,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢制管后综合力学性能更加优异。     

Q550热轧中厚板的控轧控冷（TMCP）工艺优化

对Q550热轧中厚板轧后直接淬火＋回火（DQ-T）工艺替代调质工艺进行研究,试验中选取3种厚度规格的钢板,通过DQ-T多种工艺的比较,摸索出最佳的生产工艺,并批量生产出具有良好稳定综合力学性能的Q550高强度中厚钢板。     

两相区淬火对高强海洋工程钢组织性能的影响

对高强海洋工程用钢分别经过一次淬火+回火(QT)和一次淬火+两相区淬火+回火(QLT)2种热处理工艺处理后,采用扫描电镜(SEM)、连续冷却转变(CCT)曲线、高分辨透射电镜(HRTEM)等手段对其微观组织、相变特性和Cu的析出相进行了检测,并进行了室温拉伸性能及系列温度夏比冲击性能的测定.结果表明:实验钢在0.3～2...     

淬火-贝氏体区配分工艺及钢的组织性能

 Q&P（Quenching and Partitioning, 淬火配分）工艺在CCE条件下,通过采用[Ms]和[Mf]点之间的最佳淬火温度和低于[Ms]点的配分温度,避免配分阶段的贝氏体形成最终可以得到最高含量的残余奥氏体组织。但试验中得到不足体积分数8%的残余奥氏体含量限制了钢塑性的提高。通过提出淬火-贝氏体区配分工艺,并应用在(0.21～0.29)C-(1.5~2.0)Si-(1.5～2.1)Mn成分钢,得到了体积分数12%左右的残余奥氏体含量和25%左右的伸长率,同时强度保持在1 000～1 100 MPa,强塑积最高达到36.6 GPa·%。不同的淬火温度和配分温度试验结果表明,工艺变化对强度影响较低,伸长率和强塑积随着配分温度的提高而提高,其中270 ℃的淬火温度试样的提高幅度高于245 ℃淬火试样,采用Q&PB工艺得到了无碳贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体的三相组织。淬火和贝氏体区配分得到了优异的强度和塑性的结合,为新一代汽车用钢的发展提供新的思路。     

退火温度对退火马氏体基TRIP钢显微组织和力学性能的影响

将C-Si-Mn系TRIP钢通过完全淬火和两相区退火相结合的工艺,得到一种以退火马氏体为基体的TRIP钢（简称TAM钢）,并对比分析了TAM钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能.结果表明,TAM钢经退火后的显微组织特征为精细规整的板条退火马氏体基体、片状残余奥氏体和贝氏体/马氏体组成的混合组织.这种组织降低了基体的硬度以及基体和第二相之间的强度比,减少了基体的位错密度.随着退火温度的提高,退火马氏体基体的板条形态逐渐消失,新生马氏体/贝氏体的团状混合组织逐渐增多.当退火温度为780℃时,综合力学性能优异,抗拉强度为1130 MPa,延伸率可达20%,强塑积为22600 MPa·%.当退火温度较低时,残余奥氏体主要以片状存在于退火马氏体板条间,有利于TRIP效应的发生.