相变时间对CSP热轧TRIP钢组织和性能的影响

利用OM、SEM、XRD、EBSD和室温拉伸试验机等研究了CSP热轧TRIP钢中间缓冷时间及贝氏体等温时间对组织和力学性能的影响。结果表明,随着中间缓冷时间的延长,试验钢中的铁素体和残余奥氏体体积分数增加,贝氏体体积分数减少;抗拉强度基本不变,屈服强度逐渐降低,断后伸长率和强塑积变化不明显。中间缓冷时间为6 s时,可满足CSP产线的要求。对贝氏体相变时间的研究表明,当等温时间为15 min时,试验钢中的残余奥氏体主要分布于铁素体/铁素体界面、铁素体/贝氏体界面以及贝氏体中,体积分数约为7.1%,表现出良好的TRIP效应。其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和强塑积分别达到744.0 MPa、522.5 MPa、29.3%和21.8 GPa·%,力学性能最优。当等温时间延长至50 min时,试验钢中的贝氏体含量增加,残余奥氏体体积分数减少至2.7%,强塑积明显下降。     

贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350℃保温100~1 000 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温时间增加,促进了过冷奥氏体向贝氏体转变,固溶C原子充分向剩余奥氏体中富集。因此,过冷奥氏体中的平均碳含量增加,使得冷轧TRIP钢残余奥氏体分数提高,马氏体体积分数下降。贝氏体等温时间由100 s延长至1 000 s时,冷轧TRIP钢屈服强度由596 MPa提高至692 MPa,抗拉强度由1 455 MPa降低至1 138 MPa,屈强比由0.41提高至0.61,伸长率(A80)由6.3%提高至18.9%。贝氏体等温时间为1 000 s时,冷轧超高强TRIP钢具有优良的综合力学性能,最大强塑积达到21 510 MPa·%。     

贝氏体等温温度对超高强冷轧TRIP钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350～410℃保温600 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温温度对超高强相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温温度增加,固溶C原子扩散系数提高,促进残余奥氏体中碳化物的析出。因此,奥氏体中的平均固溶C含量降低,使得TRIP钢残余奥氏体分数降低,马氏体体积分数增加。贝氏体等温温度由350℃增加至410℃时,TRIP钢屈服强度由720 MPa降低至573 MPa,抗拉强度由1 195 MPa提高至1 312 MPa,伸长率A_(80)由17.8%降低至12.5%。贝氏体等温温度为350℃时,冷轧TRIP钢具有优良的综合力学性能,强塑积达到21 270 MPa·%。     

等温时间对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

 为了实现低硅含铝热轧TRIP钢的工业应用，以低硅含铝热轧TRIP钢为研究对象，采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸试验和X射线衍射等试验方法，研究了不同等温时间对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明，试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成，随着等温时间的增加，板条贝氏体的体积分数升高，粒状贝氏体的体积分数降低；当等温时间为20 min时，试验钢的综合力学性能最佳，抗拉强度为732.25 MPa，断后伸长率为36%，强塑积为26.36 GPa·%；残余奥氏体的体积分数和碳含量先升高后降低，等温时间为20 min时试验钢表现出较强的加工硬化行为。     

连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740~810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3~4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%~10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多.      

热处理工艺对钒微合金化冷轧TRIP钢组织性能影响研究

采用盐浴热处理方法配合性能检测及显微组织分析方法研究了热处理工艺对含钒冷轧TRIP钢组织性能的影响,结果表明试验钢在所采用的热处理工艺下其抗拉强度均达到700 MPa,且在780℃×60 s+400℃×180 s工艺下获得最佳综合性能,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、强塑积分别为514 MPa、738 MPa、29%、21 402 MPa·%;随着两相区退火温度的升高,两相区奥氏体所占的体积分数也越高,使最终组织中贝氏体及马氏体等强化相含量增多,造成试验钢强度上升、塑性下降;钒在试验钢中对残余奥氏体的积极作用并未体现,可能与退火时间较短和贝氏体区等温时钒碳(氮)化物重新析出消耗残余奥氏体中碳原子造成其含量及稳定性下降有关。     

贝氏体区等温时间对低硅TRIP钢组织和力学性能的影响

研究了0.15C-1.5Mn-1.5Al-0.3Si TRIP钢820℃2 min加热后快冷至450℃盐浴中保温5～300s空冷的组织和力学性能。结果表明,随在贝氏体转变区450℃等温时间的增加,该钢的屈服强度和伸长率增加,抗拉强度降低,等温时间60s时强塑积最佳,为23 000MPa%;等温时间≤60s时随等温时间增加钢中残余奥氏体含量增加,>60s时随等温时间的增加钢中残余奥氏体含量降低,60s时钢中残余奥氏体达到最高值,为14%。     

铌含量和热处理工艺对TRIP钢组织和力学性能的影响

通过两相区退火和贝氏体转变区等温处理,研究了铌含量和贝氏体等温处理温度对低碳 TRIP钢(w(Mn)=1.38%,w(Si)=0.6%,w(Al)=0.5%)组织和力学性能的影响.实验结果表明:增加铌含量,实验钢的残余奥氏体量减少,抗拉强度和屈服强度增加;当铌的质量分数为0.014%时,实验钢的伸长率和强塑积较高;贝氏体等温处理温度为400 ℃时,实验钢的残余奥氏体量较多,力学性能较好.     

超高强铁素体/贝氏体双相钢的控轧控冷

通过实验室热轧机组的控轧控冷试验,研究了控轧控冷参数对超高强铁素体/贝氏体双相钢组织性能的影响。结果表明,采用不同温度终轧,轧后不同方式冷却,抗拉强度几乎都在1 000MPa以上,屈强比在0.54～0.62之间,伸长率在13%～17%之间。铁素体晶粒随终轧温度降低和冷却速度加快而细化;终冷温度降低,贝氏体量增多。经800℃终轧后层流冷却至560℃左右空冷,由于铁素体晶粒细化,组织中大量的粒状贝氏体、无碳化物贝氏体、少量的孪晶马氏体以及残余奥氏体的存在使抗拉强度达1 130MPa,伸长率达16%,强塑积达到18 080MPa.%的最高值。控轧控冷获得以铁素体/贝氏体双相组织为主并含有少量残余奥氏体+马氏体的复相组织,使试验钢具有了优异的力学性能。     

正火终冷温度对U26Mn2Si2CrNiMo贝氏体奥氏体钢力学性能的影响

通过力学性能测试及OM、SEM、EBSD、XRD显微组织分析，研究了正火终冷温度对U26Mn2Si2CrNiMo贝氏体奥氏体钢力学性能的影响。结果表明，当正火终冷温度为330℃时，其屈服强度达到1 246 MPa,抗拉强度达到1 335 MPa,伸长率为14.4%,室温冲击功为84 J,-40℃低温冲击功为38 J。随着正火终冷温度的降低，其屈服强度有所降低，但是抗拉强度增加，同时其伸长率和冲击功均逐渐降低。随正火终冷温度的降低，残余奥氏体体积分数逐渐降低，大角度晶界比例增加，残余奥氏体的取向稳定性和机械稳定性均降低，当温度降低至300℃时，残余奥氏体消失。同时低的正火终冷温度将增大贝氏体铁素体间的应变梯度，晶界失去了对裂纹扩展的阻碍作用，这些因素的协同作用导致综合力学性能的降低。     

淬火碳配分工艺下贝氏体/铁素体复相钢的组织和性能

采用SEM、TEM、EPMA、XRD、室温拉伸等实验手段,对两相区保温-贝氏体区淬火配分(IQPB)工艺下不同淬火碳配分温度和时间热处理后的组织和性能进行研究。结果表明,实验用钢经IQPB工艺处理后,室温组织主要由铁素体+贝氏体+残余奥氏体组成。两相区保温后,C、Mn元素在马氏体(原奥氏体)中富集,其含量分别为基体平均值的1.47倍和1.16倍。随淬火配分温度降低,贝氏体体积分数增加,组织细化,马氏体/奥氏体小岛数量增多。随着配分温度升高及配分时间增加,实验钢室温组织中残余奥氏体含量增加,抗拉强度降低,断后伸长率提高,加工硬化行为持续发生。综合不同配分温度和时间,400℃淬火进行10min配分处理时,抗拉强度达1 107MPa,伸长率达24%,此时强塑积可达26 568MPa·%。     

含铌微合金化热轧多相钢的控轧控冷工艺

通过热轧试验研究了两阶段轧制+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺对高硅铌钢、高硅Nb-Ti钢、低硅Nb-Ti钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,控轧控冷后的试验钢含有铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的混合组织。在控轧控冷工艺参数相近的情况下,高硅铌钢、高硅Nb-Ti钢、低硅Nb-Ti钢的抗拉强度依次减小,其伸长率和强塑积依次增大。低硅Nb-Ti钢的伸长率和强塑积分别达到了41%、25 256 MPa.%的最大值。     

两相区退火温度对TRIP钢组织性能的影响

 针对600 MPa级别TRIP钢,进行了760、780、800、820、840、860 ℃两相区退火温度试验,利用扫描电镜和拉伸试验机等设备,分析了其对应的组织比例和力学性能检验结果,得出结论：随着两相区退火温度的升高,铁素体体积分数逐渐减少,钢板的抗拉强度值不断增加,但伸长率值却先下降再升高,在820 ℃伸长率有最大值,这与820 ℃时较高残余奥氏体体积分数和最大残奥中碳质量分数相对应,说明TRIP效应可以改善钢板的塑性指标,获得最佳强塑组合;在800～820 ℃的两相区转变温度范围内,强塑积可以达到2.17×104 MPa·%,为600 MPa级TRIP钢退火工艺提供了实际指导。     

1300 MPa级Nb微合金化DH钢的组织性能

设计了不同相构成的超高强DH钢,抗拉强度均大于1300 MPa,组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和极少量碳化物构成。对比了不同相构成对超高强DH钢力学性能和应变硬化行为等的影响,并深入研究了残留奥氏体在超高强度DH钢中的作用机制。结果表明:随着马氏体和残留奥氏体体积分数的增大,铁素体体积分数的减小,实验钢屈服和抗拉强度同时升高,而延伸率呈先增大后减小趋势。软韧相铁素体体积分数的减小和硬相马氏体体积分数的增大导致屈服强度和抗拉强度增加。相对于回火马氏体,淬火马氏体对强度的提升更显著,在拉伸过程中转变的残留奥氏体的量是引起延伸率变化的主要原因,组织中显著的带状组织会造成颈缩后延伸率的明显降低。通过对应变硬化行为的分析表明,随着真应变的增大,应变硬化率呈减小的趋势,在真应变大于2%后的大范围内,对于应变硬化率,DH1>DH2>DH3,主要与铁素体体积分数有关;在真应变大于5.73%后,DH2钢的应变硬化率高于DH1钢和DH3钢,主要与DH2钢中更显著的TRIP效应有关。除了残留奥氏体体积分数,残留奥氏体中的碳含量对TRIP效应同样有显著的影响。较高比例的硬相马氏体组织结合适当比例的软韧相铁素体和残留奥氏体有助于DH2钢获得最良好的强塑积13.17 GPa·%,其中屈服强度达880 MPa,抗拉强度达1497 MPa,均匀延伸率为6.71%,总伸长率为8.8%,颈缩后延伸率为2.09%,屈强比0.59。      

27SiMn钢等温淬火的TRIP效应

 采用拉伸、冲击、硬度等力学性能的测试以及金相组织观察、XRD、SEM分析了27SiMn钢在淬火温度为770~830℃、等温温度为360~420℃和等温时间为10~90min时,显微组织和力学性能的变化规律。结果表明,通过790℃加热保温50min,380℃等温20min,空冷到室温后可以得到铁素体+贝氏体+残余奥氏体的三相组织,得到最好的综合性能,Rm×A5为27225MPa×%,其中抗拉强度Rm为825MPa,伸长率A5为33%,其冲击韧性和硬度分别为47J/cm2和HB219。此时残余奥氏体含量为15.76%,贝氏体孕育期最短,TRIP效应最明显。     

高碳贝氏体钢的低温转变组织与性能

摘要：采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度（300、250、200℃）对于高碳（质量分数0.79%）贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明,随贝氏体等温温度的降低,贝氏体最终转变量更高,贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体宽度、块状残余奥氏体尺寸减小,抗拉强度升高,塑韧性降低。300℃的贝氏体抗拉强度为1525MPa,贝氏体铁素体宽度是116nm,而200℃的贝氏体铁素体板条尺寸达到62nm,抗拉强度达到1 928MPa。研究发现,在未充分转变的贝氏体样品中,尺寸大于4.7μm的块状残余奥氏体在冷却过程中易发生马氏体相变,而小于该尺寸的残余奥氏体比较稳定,可以保留到最终组织中。     

C和Mn元素配分行为对冷轧中锰TRIP钢组织性能的影响

采用冷轧+两相区温轧退火(CR+WR+IA)热处理工艺,研究了两相区退火时间对超细晶铁素体与奥氏体中组织形貌演变、C和Mn元素配分行为以及力学性能的影响。结果表明,冷轧试验钢经两相区形变退火处理后,获得了由铁素体、残余奥氏体或新生马氏体组成的超细晶复相组织。在645℃随退火时间的延长,形变马氏体向逆相变奥氏体配分的C、Mn元素增多,C、Mn元素富集位置增加,同时富Mn区形变马氏体回复再结晶现象明显;伴随少量碳化物溶解,试验钢的屈服强度由741 MPa持续降低到325 MPa。两相区退火10 min时,试验钢力学性能最佳,此时抗拉强度达到最大值1 141 MPa,断后伸长率及均匀伸长率分别为23.6%和18.1%,强塑积达到26.928 GPa·%。     

两相区位错增殖对低碳贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、室温拉伸等手段, 通过两相区保温-淬火(IQ)、两相区形变后保温-淬火(DIQ)、两相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQ&PB)及两相区形变后保温-淬火-配分-贝氏体区等温(DIQ&PB)热处理工艺, 研究高温形变对室温组织、性能、残余奥氏体稳定性的综合影响作用.结果表明, 经15%的压缩形变后铁素体中位错密度由0.290×1014增加至1.286×1014 m-2, 马氏体(原奥氏体)中C、Cu元素富集浓度提高, 高温形变产生位错增殖对元素配分有明显促进作用.DIQ&PB工艺下, 形变后贝氏体板条尺寸变短且宽度增加0.1 μm左右, 贝氏体转变量较未变形时增加14%, 多边形铁素体尺寸明显减小.力学性能方面, 两相区形变热处理后抗拉强度增加132.85 MPa, 断后伸长率增加7%, 强塑积可达25435 MPa·%.形变后残余奥氏体体积分数由7.8%提高到8.99%, 残余奥氏体中碳质量分数由1.05%提高到1.31%.      

新型超高强TRIP钢组织性能研究

采用增大冷轧压下量以及合理的连续退火工艺,得到了含有大量稳定残余奥氏体的一种新型适合于热镀锌的超高强贝氏体基体TRIP钢。该钢将硅含量降低到0.28%,加入0.08%的磷,弥补了由于硅含量降低而引起的强度损失,同时有效阻止渗碳体的析出,使室温组织中含有17.6%块状或片层状残余奥氏体。添加钒进一步提高了基体强度。贝氏体基体的TRIP钢具有优良的综合力学性能:抗拉强度1030MPa,强塑积达到22660MPa·%。     

一种新型奥氏体-贝氏体复相钢的等温淬火工艺研究

研究了一种新型奥氏体-贝氏体复相钢的等温淬火工艺,对不同工艺参数下奥氏体-贝氏体钢进行组织、力学性能检测,研究结果表明：奥氏体化温度850℃、保温时间90 min,等温淬火温度200℃、等温淬火时间120 min为最佳热处理工艺参数,其微观组织为针状的贝氏体以及均匀分布的残余奥氏体。此时,奥氏体/贝氏体钢的抗拉强度1 289 MPa,伸长率6.3%。