马氏体钢中(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应

为了研究复合(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应,本文选取了一种含钛的Cr-Mo钢作为研究对象,对此钢分别进行880 ℃和1350 ℃淬火并回火。化学萃取相分析结果表明,当淬火温度为880 ℃时,(Ti,Mo)C粒子的尺寸主要分布在18-36,36-60,60-96 nm,这些粒子是在热轧过程中析出的。当淬火温度为1350 ℃时,回火过程中新析出了1-5 nm的(Ti,Mo)C粒子,这些新析出的(Ti,Mo)C粒子产生了一个明显的二次硬化平台,析出强化量约为165 MPa。新析出的(Ti,Mo)C粒子中的Ti/Mo原子比随回火温度的升高而降低并稳定在1左右。     

回火温度和Mo对Ti微合金化钢组织和性能的影响

针对Ti微合金化钢和Ti-Mo复合微合金化钢,采用淬火+回火的热处理工艺,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了回火温度和Mo对Ti微合金化钢组织和力学性能的影响。研究结果表明:随回火温度升高,板条马氏体逐渐转变成铁素体,两种试验钢的硬度都呈现先增大后减小的趋势;最佳的回火温度为600℃。对比两种试验钢的研究结果表明,Mo的加入使得Ti微合金化钢回火过程中板条马氏体转变为铁素体的倾向增强,析出相尺寸变小,可获得10 nm以下的(Ti,Mo)C析出颗粒,提高Ti微合金化钢的综合力学性能。     

5Cr8Mo2SiV钢淬火和回火过程中碳化物的析出

对球化退火后的5Cr8Mo2Si V刃具钢进行淬火和回火工艺的探究,用SEM和EDS对淬、回火后的显微形貌进行分析,用碳化物电解萃取和XRD分析等研究了5Cr8Mo2Si V刃具钢淬、回火过程中碳化物的析出行为,并用Jmat-Pro模拟回火过程中碳化物析出相的变化。结果表明:5Cr8Mo2Si V钢退火试样在1100℃淬火+520℃回火时有明显的二次硬化现象,球化退火组织中存在VC、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_3C、Si C和Mo_6C类碳化物。Mo_6C、Si C、Fe_3C、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物随着淬火温度升高依次溶入马氏体基体,最终只有VC分布在基体上。Mo_2C、VC、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6型碳化物在回火过程中从马氏体中析出,且Mo_2C和VC型碳化物在520℃回火析出量出现峰值。结合Jmat-Pro模拟结果发现,5Cr Mo2Si V钢的二次硬化现象是残留奥氏体二次淬火和Mo_2C粒子的第二相强化共同导致,且Mo_2C粒子第二相强化效应符合位错切过机制。     

淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织及力学性能的影响

研究了淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织转变、析出相和力学性能的影响,并分析了组织演变和力学性能变化的原因。结果表明:试验钢经不同温度淬火和200 ℃回火后的组织均为高位错密度板条马氏体;析出相尺寸主要为微米-亚微米-纳米三种尺度,微米级析出相呈杆棒状,亚微米以及纳米析出相呈球状,马氏体板条上分布着细小的(Ti, Mo)C析出相。随着淬火温度的升高,试验钢的屈服强度、抗拉强度和维氏硬度均先升高后降低,均在920 ℃时有最大值,分别为1248 MPa、1535 MPa和434 HV,此时伸长率为10.0%。随淬火温度升高,纳米级析出相逐渐回溶,数量减少且尺寸逐渐长大,沿轧制方向被压扁拉长的原奥氏体晶粒尺寸以及马氏体板条块尺寸略有增大,但马氏体板条宽度却无明显长大。大量的弥散分布的5～10 nm的(Ti, Mo)C粒子是促进耐磨钢硬度升高的主要因素。细小的(Ti, Mo)C析出相逐渐长大以及原奥氏体晶粒的增大都不利于耐磨钢硬度的提高。     

回火时间对高Ti微合金化淬火马氏体钢组织及力学性能的影响

利用TEM,XRD和Vickers硬度计等研究了回火时间对高Ti微合金化马氏体钢组织及力学性能的影响,阐明了高Ti微合金化马氏体钢在回火过程中析出强化和组织软化之间的交互作用规律.结果表明,高Ti钢在600℃不同时间回火,硬度表现出不同的趋势.10~300 s回火,硬度不断升高,是由于Ti C的析出强化作用远大于基体回复而导致的软化作用;300 s~10 h回火,硬度保持长时间的平台,是由于细小Ti C粒子的不断析出,且5 nm以下的粒子所占比例提高,不断增加的细小Ti C粒子所产生的强化抵消了由于基体组织软化导致的硬度下降;10~20 h回火,硬度快速降低,且降低速率高于不含Ti钢,Ti C粒子的平均尺寸由10 h的2.76 nm粗化到20 h的3.15 nm.计算表明,Ti C粒子的粗化引起硬度降低11.94 HV,基体软化引起硬度降低24.56 HV,表明基体软化是硬度降低的主要因素,而Ti C粒子的粗化加速了高Ti钢硬度的降低,是导致硬度降低的又一重要因素.     

回火温度对960MPa级工程机械用钢组织及析出相的影响

采用透射电子显微镜研究了960 MPa级工程机械用钢淬火及不同温度回火后显微组织及析出相的变化规律.结果表明:920℃淬火后,显微组织以板条马氏体为主,还有极少量孪晶马氏体,马氏体发生自回火现象.在400℃以下回火,(Ti,Nb)(C,N)尺寸和数量没有明显变化.500℃回火后,在晶界和亚晶界开始析出(Fe、Mn、Cr)3C合金渗碳体.600℃回火后,在晶内和晶界析出(Fe,Mn,Cr,Ni,Mo,V)3C合金渗碳体,Mo2C大量析出.650℃回火后,VC大量析出,发生再结晶,开始多边形化.     

淬火温度对40Si2Ni2CrMoV钢组织及析出行为的影响

通过OM、SEM、TEM等手段,研究了40Si2Ni2CrMoV钢不同温度淬火(840、860、880、900 ℃)和300 ℃回火后的显微组织和力学性能,并利用相分析法对钢中的析出相进行了定性及定量表征。结果表明,在800~900 ℃淬火时,随着淬火温度的升高,试验钢的组织为板条马氏体,并呈现先细化后粗化的趋势,在880 ℃时组织最细,且均匀性较好;析出相弥散分布于马氏体基体中,随着淬火温度的升高,析出相逐渐回溶。结合力学性能研究,认为880 ℃是该试验钢较合适的淬火温度。     

热处理工艺对新型低温油井管用钢组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机等研究了热处理工艺对自主设计的新型高强、高韧、无Ni低温油井管用钢(简称IMR-LS10钢)组织和性能的影响。结果表明:在800~880℃淬火时,随着淬火温度的升高,IMR-LS10钢的平均晶粒尺寸先增大后减小,经650℃回火后的抗拉强度逐渐增大,-45℃低温冲击吸收能量先增大再减小,840℃淬火时达到峰值38.6 J;在880~1000℃淬火时,随着淬火温度的增加,IMR-LS10钢的晶粒尺寸逐渐增大,经650℃回火后的抗拉强度先减小再增大,低温冲击吸收能量逐渐增大;经880℃淬火+200~750℃回火后IMR-LS10钢抗拉强度逐渐降低;回火温度低于500℃时,IMR-LS10钢的低温冲击吸收能量缓慢增加,当回火温度达到550℃时,低温冲击吸收能量达到峰值32.98 J,随后,低温冲击吸收能量出现降低趋势,并在650℃时出现最小值;IMR-LS10钢的最佳调质热处理工艺方案为880℃淬火+550℃回火。     

回火温度对一种Fe-Cr-Ni-Mo高强钢碳化物及其力学性能的影响

利用TEM和三维原子探针(3DAP)研究了一种Fe-Cr-Ni-Mo高强钢中碳化物随回火温度的变化及其对力学性能的影响.结果显示,回火温度较低(400℃)时,钢中析出M3C合金渗碳体及M7C3合金碳化物,M为Fe,Cr和Mn的组合,其中M3C长度约为1μm,而M7C3尺寸较小,小于200 nm;回火温度较高时(500和600℃),碳化物析出数量增加,但M3C合金渗碳体尺寸变小,数量减少甚至不出现,同时析出尺寸较小的M2C和M6C(小于200 nm);继续提高回火温度(650℃),除M2C外还出现MC型碳化物,其尺寸小于100 nm,析出数量减少.合金碳化物M2C,M6C和MC的合金元素主要以V,Cr和Mo为主.高强钢的强度随回火温度的升高而下降,但在500~600℃回火温度区间,由于V碳化物析出会引起二次硬化效果,强度下降不明显,因此实验钢在530~600℃内回火后可获得较好的强韧性配合.     

含复合(Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢捕获与解吸附（英文）

采用热脱氢分析装置(TDS)研究了含复合(Ti, Mo)C析出相的马氏体钢的氢的捕获与解吸附行为。结果表明,36～60 nm的未溶球形(Ti, Mo)复合析出相在室温电化学充氢过程中不能捕获氢,而回火析出的1～5 nm的复合(Ti, Mo)C析出相是有效的氢陷阱,尽管其氢陷阱激活能相对较低,为16.4～22.1k J/mol,与晶界、位错处的氢陷阱激活能相近,同时远低于纯的共格Ti C析出相的氢陷阱激活能,但在大气中放置时,被回火析出的1～5 nm的复合(Ti, Mo)C析出相捕获的氢无法解吸。     

20Cr11MoVNbNB钢回火过程的原子扩散控制

研究了淬火20CrllMoVNbNB钢在室温-750℃不同温度回火0.5—100h后的硬度相析出变化,析出相中合金元素含量变化以及回火激活能等,证明在低于400℃时,该钢的回火过程受C原子在α-Fe中扩散所控制;在高于400℃时,回火过程受合金元素Cr(以及Mo,V)在α-Fe中扩散所控制     

含复合(Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢捕获与解吸附

采用热脱氢分析装置 (TDS) 研究了含复合 (Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢的捕获与解吸附行为。结果表明,36-60 nm的未溶球形(Ti,Mo)复合析出相在室温电化学充氢过程中不能捕获氢,而回火析出的1-5 nm的复合 (Ti,Mo)C析出相是有效的氢陷阱,尽管其氢陷阱激活能相对较低,为16.4-22.1 kJ/mol,与晶界、位错处的氢陷阱激活能相近,同时远低于纯的共格TiC析出相的氢陷阱激活能,但在大气中放置时,被回火析出的1-5 nm的复合 (Ti,Mo)C析出相捕获的氢无法解吸。     

热处理工艺对模具钢组织与性能的影响

以Cr、Mo和V微合金化模具钢为对象,研究了淬火和回火温度对模具钢力学性能和显微组织的影响。结果表明,淬火温度为1 080℃时模具钢具有较好的硬度与冲击韧度。在1 080℃淬火580℃回火条件下,模具钢基体中大量弥散分布的纳米级V(C,N)、Cr23C6和Mo2C析出物,起到了有效的弥散强化作用。     

回火温度对Ti-V-Mo微合金化马氏体钢析出相和力学性能的影响

利用微观分析和物理化学相分析法,对不同回火温度(550,600,650 ℃)保温1 h后的Ti-V-Mo微合金化马氏体钢的组织和析出相表征,并进行了强化分量的计算。结果表明,在600 ℃回火时具有最佳的综合力学性能:抗拉强度为1298 MPa,屈服强度为1286 MPa,伸长率为14%。强化分量计算结果表明:析出强化和细晶强化是主要的强化方式,约占总强度的40%和30%,其中析出强化分量σ_p为517 MPa,由5 nm以下的(Ti,V,Mo)C粒子(质量分数22%)提供。回火温度由550 ℃升高到600 ℃,抗拉强度和屈服强度均有增加,同时伸长率变化不大,其主要原因是σ_p对屈服强度的贡献量提高,在提高强度的同时改善了塑性。     

4335V钢中碳化物的研究

实验表明,4335V钢淬火回火后析出三种碳化物:(1)M_3C,在200至700℃回火时析出,其中溶有Cr,Mn,Mo,V,随回火温度升高,Cr含量从2.6％增至19.5％;(2)M_7C_3,在400℃以上回火时析出,其中含Cr20—30％,还溶有Mn和Mo;(3)M_4C_3,在高于500℃回火时析出,其中M为V,Mo,Cr,其原子比为V:Mo:Cr≈7:1:1。 本文还研究了碳化物的形貌和分布特征,以及与淬火亚结构的关系,初步分析了它们对钢的低温冲击韧性的影响。     

回火温度与钛含量对低合金耐磨钢组织及性能的影响

对两种不同Ti含量的低合金耐磨钢进行淬火后在160~540℃温度区间回火处理。结合冲击性能、力学性能及磨损实验的测试结果,利用SEM,TEM等对不同热处理状态实验钢的微观组织及析出相的分析,研究了回火工艺及组织演变对性能影响。结果表明,两组实验钢在190℃回火,均得到回火马氏体,回火马氏体形态仍然为板条状,板条间有(Nb,Ti,V)碳化物析出;而500℃回火时,马氏体板条消失,得到回火索氏体组织。两组实验钢淬火后在190℃与500℃回火时-20℃冲击功出现峰值,分别为40 J与60 J,其中Ti含量为0.09%的2号实验钢淬火及在190℃回火后,综合力学性能最佳,其屈服强度为1218 MPa,抗拉强度1507 MPa、硬度429.5 HV,伸长率17.5%,抗磨损性能也优于Ti含量较高(0.18%)的1号实验钢。     

淬火工艺对新型高碳铬轴承钢GCr17Mo组织与硬度的影响

分析了新型高碳铬轴承钢GCr17Mo的原材料质量及锻件的性能状态,研究了不同淬火工艺对其组织及性能的影响。结果表明：对于新型高碳铬轴承钢GCr17Mo,在淬火时间40 min条件下,当淬火温度为810~850 ℃时,淬回火组织及硬度均符合要求;淬火温度高于870 ℃时,组织过热,有细小淬火裂纹出现。在淬火温度830 ℃条件下,淬火时间不足时,GCr17Mo钢淬回火后组织及硬度均不合格。综合考虑GCr17Mo钢最佳淬火温度范围为820~850 ℃,淬火加热时间可参照GCr15SiMn钢。     

淬火温度对690MPa级大型石油储罐用钢板组织与性能的影响

利用SEM、TEM和力学性能检测等方法研究了850℃,900℃,930℃不同淬火温度对690 MPa级石油储罐用钢板组织与性能的影响.结果表明,850℃淬火和630℃回火后组织为铁素体和同火贝氏体,且随淬火温度升高钢板组织中铁素体逐渐减少至消失;回火后的析出物主要有板条内部析出的Ti、Nb、V(C,N)相和晶界上析出的Cr、Mn、Mo、V的碳化物,V(C,N)化合物有晶内析出和晶界析出两种方式.随淬火温度升高,第二类碳化物聚集明显降低,930℃淬火和630℃回火后的析出物分布细小弥散,从而提高钢板的韧性.因此,试验钢板经930℃淬火和630℃回火后,综合性能最佳,其抗拉强度为755 MPa,屈服强度为684 MPa,伸长率为23.2%,-20℃冲击功为207 J.     

热处理温度对Cr-Ni-Mo-V钢组织和力学性能的影响

利用OM、SEM和TEM等研究了热处理温度(正火温度、淬火温度和回火温度)对Cr-Ni-Mo-V钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:在840~920℃的正火温度和淬火温度范围内,合金钢的原奥晶粒尺寸变化不大(8~17μm),对最终回火态合金钢的力学性能影响较小。随着回火温度(460~660℃)的升高,基体α-Fe的板条宽度从460℃的50 nm逐渐增加到610℃的500 nm,直至660℃板条特征不明显;与此同时,基体α-Fe逐渐分解析出较粗大(500~1000 nm)的条状碳化物,使得Cr-Ni-Mo-V钢的强度逐渐降低,而在510~560℃析出了细小弥散的针状碳化物(50~500 nm)和球状碳化物(50 nm),引起了二次硬化,使得合金钢的强度反而略有增加。此外,合金钢的伸长率逐渐升高,-50℃冲击吸收能量从560℃开始明显提高。采用840~920℃正火+840~920℃淬火+510~610℃回火处理工艺可使Cr-Ni-Mo-V钢获得较好的综合力学性能。     

一种中合金高碳钢的合金设计及试验

应用Fe-Cr-W-Mo-V-Si-Mn-Ni-C系相平衡热力学计算,根据Cr-W-Mo-V高碳合金钢中碳化物在不同退火温度下的变化规律,给出各温度下的钢中相结构和相成分;并根据不同奥氏体化温度下的基体成分,推导合适的热处理工艺,并预测淬火硬度和回火硬度,最终确定试验钢的最佳化学成分。结果表明,试验钢在830℃退火,析出碳化物由M23C6、M6C和MC三种类型组成,其尺寸为0.2~0.5μm;在880℃淬火,未溶碳化物平均尺寸0.33μm。该钢在890℃淬火硬度为65.8 HRC,240℃回火时硬度为62.4~63.8 HRC,具有较高的抗回火性。实践表明,高碳合金钢的合金设计计算与少量的试验结合可以达到预期的目的。