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.     

热处理对超高强度钢的精细结构和性能的影响

用透射电镜对钢的精细结构、碳化物的类型、形态、分布及残余奥氏体在基体中的分布进行了观察和鉴别。对钢的机械性能和马氏体亚结构间的关系也进行了研究。结果表明,板条马氏体内存在少量的微孪晶。碳化物往往沿此孪晶界优先析出,残余奥氏体在回火过程中的分解伴有碳原子的扩散。残余奥氏体分解产物之一是串状的渗碳体。板条间渗碳体和回火马氏体间的晶体学关系不符合关系。残余奥氏体的分解性质为上贝茵体反应。冲击韧性开始下降的温度和残余奥氏体开始分解的回火温度一致。残余奥氏体对裂纹扩展起延缓作用。     

层片型铁素体加马氏体双相钢的冲击断裂行为

本文遭过对国产09SICrMrMoRe双相钢冲击断裂行为的研究表明,层片型(层片状马氏体与铁素体相间排列)双相组织的冲击韧性优于岛型(岛状马氏体弥散分布于铁素体中)双相组织。层片型双相组织中裂纹萌生与扩展对两相界面敏感性较小。层片型双相组织的韧化作用主要在于层片状马氏休有效比分隔了铁素体,使裂纹扩展途径曲折,消耗较多的塑性变形功。以层片型双相组织为推础,在马氏体基体上分布少量铁素体,对韧性无害。     

含δ铁素体Mn-Al系TRIP钢冷轧退火过程的组织性能

研究了临界区退火温度和退火时间对含δ铁素体的Mn-Al系冷轧TRIP钢(Fe-0.18C-6.4Mn-2.8Al)的组织和性能演变行为的影响。结果表明,随着临界区退火温度的提高和退火时间的延长,实验钢的残余奥氏体(RA)含量和强塑积呈现先增大后减小的趋势。在750℃退火2 min实验钢的组织由δ铁素体、临界区铁素体及残余奥氏体组成,其RA含量为24.7%,抗拉强度为773 MPa,断后延伸率39.4%,强塑积为30.46 GPa·%。RA主要集中在粗大δ铁素体与原马氏体边界、原马氏体区域内再结晶铁素体晶界周围以及粗大δ铁素体内的亚晶界附近。     

冷却模式对热轧双相钢组织及断裂机制的影响

为研究冷却模式对热轧双相钢显微组织及断裂机制的影响,采用两段式(空冷+水冷)、连续式两种冷却方式,得到不同相比例和力学性能的热轧双相钢,轧后取样并在扫描电镜上进行原位拉伸实验.结果表明,两段式冷却模式得到的马氏体呈小岛状,而连续式冷却模式得到的马氏体呈块状,马氏体含量和形貌的不同导致两种冷却方式得到的双相钢力学性能存在差异.原位拉伸过程中,裂纹首先萌生于铁素体与夹杂物界面处,随着变形继续进行,在铁素体与马氏体界面处开始出现裂纹,当变形量进一步增大时,细小岛状马氏体始终不发生断裂,而块状马氏体在颈缩阶段发生断裂.     

组织对冷轧双相钢性能的影响

采用金相显微镜和透射电镜对两卷冷轧双相钢（7#和16#）的微观组织进行了观察并分析了其组织与性能的关系。结果表明,7#试样组织为多变形铁素体＋岛状马氏体;16#试样组织为饼形铁素体＋岛状马氏体＋大量游离渗碳体,铁素体的尺寸较大,数量较多,马氏体岛的数量较少,尺寸偏大,发生分解的马氏体岛数量较多。16#试样组织未完全再结晶导致组织粗大、细晶强化贡献弱是其屈服强度较低的主要原因;大量未奥氏体的渗碳体导致马氏体岛数量少及发生碳化物分解的马氏体量多是其抗拉强度低的主要原因。     

碳素双相钢强度规律的研究

本文在六种不同含碳量的普通碳钢上用亚温淬火获得铁素体加马氏体双相组织,研究了各相的性能和分布对双相钢拉伸强度的影响。试验结果表明:①碳素双相钢的强度与马氏体含量间并不呈简单线性关系;②存在着马氏体对铁素体的相硬化和铁素体对马氏体的相软化,使得两相的显微硬度都随马氏体的含量和马氏体的含碳量的增加而线性上升。文中提出,作为强化相的马氏体对强度的贡献可分为本身承载的直接作用和对铁素体加工硬化的间接作用。双相钢中两相的性能变化和组织形态都促成了混合律不能适用于双相钢。     

奥氏体不锈钢晶粒细化对形变机制和力学性能的影响

利用相逆转变原理采用冷变形使得亚稳奥氏体转变为形变马氏体,采用不同温度和时间退火分别获得纳米晶/超细晶和粗晶奥氏体不锈钢。通过拉伸实验得到不同晶粒尺寸的奥氏体不锈钢力学性能,采用透射电镜观察形变组织结构并利用扫描电镜观察断口特征。结果表明:高屈服强度纳米晶/超细晶奥氏体不锈钢通过形变孪晶获得优良塑性;而低屈服强度的粗晶奥氏体不锈钢发生形变诱导马氏体效应,得到良好的塑性;两组具有不同形变机制的奥氏体不锈钢拉伸断口均为韧性断裂。形变机制由形变孪晶转变为形变诱导马氏体归因于晶粒细化导致奥氏体稳定性大幅度提高。     

形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究进展

Ⅱ型孪晶是形状记忆合金中热弹性马氏体变体间的一种主要孪生现象,由于Ⅱ型孪晶的孪生面属于无理指数,其孪晶界面原子级别的精细结构在学术界一直存在着很大的争议。主要从实验观察和分子动力学模拟两个方面,综述了形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究成果,并探讨了其尚存的主要问题以及解决这些问题的思路。     

双相钢激光拼焊板温拉伸性能及微观组织

利用温拉伸实验和金相实验,系统研究了双相钢激光拼焊板温拉伸过程中温度、拉伸性能及微观组织三者之间的相互关系.结果表明:随着温度的升高,双相钢激光拼焊板真实应力-应变曲线下降,抗拉强度降低,延伸率升高;温拉伸条件下双相钢激光拼焊板的断裂位置处于焊缝部位,且焊缝组织发生明显变化,随着温度的升高,焊缝中的树枝晶逐渐消失,板条马氏体最终转变为细小的等轴状铁素体;不同温度下焊缝拉伸断口均为韧窝断裂,且随着温度升高,韧窝尺寸变大,深度变深.     

连续退火工艺对超高强双相钢力学性能的影响

为研究连续退火工艺参数对超高强冷轧双相钢组织及力学性能的影响,在Gleeble-3500热力模拟实验机上,使用正交实验法设计连续退火工艺获得超高强冷轧双相钢.研究发现:连续退火工艺参数对抗拉强度和总延伸率的影响程度依次是:临界区退火温度>保温时间>过时效温度;两阶段应变硬化特性随马氏体体积分数的增加而更加明显:当马氏体体积分数在35%左右时,冷轧双相钢的应变硬化关系明显呈线性;当马氏体体积分数接近50%时,冷轧双相钢的应变硬化关系呈非线性,但两阶段的应变硬化指数n值变化不大,两阶段并由曲线过渡;当马氏体体积分数在65%左右时,冷轧双相钢的应变硬化关系呈非线性,两阶段的应变硬化指数n值变化较大,并出现明显拐点.     

不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢力学组织性能的影响

采用拉伸性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢微观组织、拉伸力学性能及断口形貌的影响,并采用X射线衍射仪测定材料的物相组成。结果表明,冷却速度越快,TWIP钢的延伸率和强度越高;热处理后其室温组织为含有退火孪晶的单一奥氏体,冷却速度越小,奥氏体晶粒和退火孪晶的尺寸越大。拉伸时发生典型的延性断裂,在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使材料的塑性提高。     

退火温度对冷轧Fe-Mn-Al-C低密度钢性能的影响

在850-1050℃范围内系统分析了冷轧Fe-Mn-Al-C钢的力学性能、金相组织、XRD图谱以及断裂行为,研究其在退火过程中奥氏体、铁素体、碳化物与力学性能的转变规律。结果表明,在850℃退火处理后冷轧Fe-Mn-Al-C钢的组织为奥氏体+带状d-铁素体+a-铁素体+k碳化物,晶间网状铁素体和较高的碳化物含量使钢板具有较高的强度但是塑性极差,发生解理断裂;在900-1050℃钢板的基体为奥氏体组织,a-铁素体含量下降,而带状d-铁素体破碎呈不连续岛状分布;当d-铁素体长大程度超过奥氏体组织时,铁素体含量增大,XRD峰值升高;退火组织的转变导致抗拉强度随温度的升高而下降,断后伸长率提高;在1000℃时强塑积达到最高值,得到强度与韧性的良好组合,抗拉强度为1003.1 MPa,断后伸长率为41.28%,强塑积为41.41 GPa·%。为了使冷轧Fe-Mn-Al-C钢具有良好的强韧性,退火温度不可低于950℃。同时,Fe-Mn-Al-C钢的测量密度为6.55 g·cm-3,减重效果显著,达到16.6%。     

低碳双相钢丝热处理与冷拉拨变形的组织观察

对２０双相钢线热处理与拉拨变形的组织进行了观察，结果表明，随亚温淬火温度的升高，双相组织中马氏体的亚结构由孪晶型变成位错型，两相的变形能力和拉拨性能都得到改善，变形量是影响位错数量及在双相组织中形成错胞的主要因素。     

低碳双相钢冲击韧性及断裂特征

本文研究了低碳双相钢中不同体积百分比及不同强度比的铁素体、马氏体双相组织对钢的冲击韧性及断裂过程的影响。结果表明:马氏体数量增加使钢的韧性降低,回火温度升高使钢的韧性提高。冲击断口形貌由室温的韧窝型转变为-78℃时以准解理为主及-196℃时全部解理型。     

800MPa冷轧热镀锌双相钢组织性能及其织构演变

对800MPa级热镀锌双相钢热轧、冷轧及退火后的显微组织进行了观察,分析比较了热轧和退火后的力学性能,并考察了其织构演变过程.结果表明:实验用钢经820℃保温140s热镀锌退火后,可获得抗拉强度819MPa,伸长率为17%的铁素体+马氏体双相钢,铁素体晶粒尺寸在1.5~4μm之间,马氏体体积分数为34%左右;热轧织构密度较弱,但已呈现出γ织构的雏形;冷轧后α织构和γ织构密度显著增长;热镀锌退火后α织构变化不大,不利织构{001}〈110〉织构密度有较大程度地攀升,γ织构取向密度值波动很大,最大织构组分为{112}〈110〉织构;快冷过程中形成的马氏体阻碍了有利织构{111}的发展,使得不利织构{001}〈110〉得到一定程度的发展.     

高强汽车双相钢的连续退火与组织性能研究

目的 提升高强DP980双相钢的力学性能,优化连续退火工艺。方法 对高强汽车双相钢进行了连续退火处理,研究了连续退火均热温度、均热时间、过时效温度对冷轧双相钢显微组织、物相组织和力学性能的影响。结果 对于不同退火均热温度处理的双相钢,其组织均为铁素体(F)+马氏体(M),随着均热温度从715 ℃升高至865 ℃,残余奥氏体体积分数逐渐减小,抗拉强度、屈服强度先增后减,断后伸长率逐渐减小,在均热温度为815 ℃时,双相钢的抗拉强度和屈服强度达到最大值。随着均热时间从0.5 min延长至5 min,双相钢的晶粒尺寸逐渐增大,残余奥氏体体积分数先减后增,抗拉强度、屈服强度先增后减,断后伸长率先减后增,在均热时间为1.5 min时,抗拉强度和屈服强度达到最大值。随着过时效温度从245 ℃上升至395 ℃,双相钢中的马氏体体积分数逐渐减小,当过时效温度为395 ℃时,出现了贝氏体,奥氏体体积分数先增后减,抗拉强度、屈服强度逐渐减小,断后伸长率逐渐增大。结论 冷轧DP980双相钢适宜的连续退火工艺如下:均热温度为815 ℃、均热时间为3 min、过时效温度为295 ℃。此时双相钢具有较好的强塑性。     

高氮奥氏体钢低温脆断中的三种断裂刻面

用扫描电镜对18Cr-18Mn-0.7N高氮奥氏体钢低温脆断中裂纹的形成、扩展及断面进行了分析.结果表明,低温脆断中,首先沿退火孪晶界及晶界形成微裂纹,微裂纹穿晶连接使裂纹扩展,其结果导致断口上形成三种断裂刻面,即光滑平面状退火孪晶界断裂刻面、光滑曲面状沿晶断裂刻面及粗糙不平的穿晶断裂刻面.     

层错能对Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢变形机制影响

对三种不同层错能(SFE)Fe-Mn-C系TWIP钢的变形机制进行了研究.结果表明:在淬火态下,TWIP钢组织为全奥氏体,奥氏体晶粒内存在少量退火孪晶.TWIP钢的层错能随着C、Mn含量的增加而增加.层错能为7 mJ/m2时,变形后出现大量ε马氏体,且随着应变量的增大,ε马氏体峰增强,表现为单一的TRIP效应;层错能为12 mJ/m2时,应变诱导γ→ε→α或γ→α的转变及形成少量形变孪晶,表现为TRIP/TWIP效应;层错能为18 mJ/m2时,变形后形成大量形变孪晶,表现为单一的TWIP效应,抗拉强度和延伸率分别达到851 MPa及49%.随着层错能增加,TWIP钢的断裂机制由沿晶断裂转变为以韧窝为主的塑性断裂.     

TMCP工艺对X100管线钢M/A岛的影响

M/A岛是X100管线钢典型组织,对钢的强韧性有着重要的影响。利用热模拟和显微分析技术研究了冷却速度、变形量和等温温度对X100管线钢中M/A岛的影响规律。结果表明:随着冷速增加,M/A岛体积分数和平均尺寸都减小,由在晶界处分布的较大块状向板条间隙弥散分布的细小片层状转变;随着变形量增加,M/A岛体积分数先增加,变形量为40%达到最大,变形量达到50%时,M/A岛体积分数降低;快冷后随着等温温度升高,M/A岛平均尺寸增大,等温温度为450℃时体积分数最大,温度继续升高体积分数减小。观察到M/A岛形貌多呈棱角状、链条状、片条状和针状,分布在晶界和基体内,岛内精细结构观察到微孪晶马氏体。