超细化低碳贝氏体钢的回火组织及力学性能

研究了弛豫—析出控制相变(RPC)技术参数(弛豫时间)对超细化低碳贝氏体钢回火后组织与性能的影响，同时与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的回火组织及性能进行了比较．不同RPC技术参数得到的钢板经300—700℃回火1h后，随温度升高均呈现软化硬化再软化的变化规律，只是变化速度及硬度值有所不同．经过AC工艺得到的钢板在回火后硬度和强度变化不明显，而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度单调下降．回火前RPC和RQ两种工艺得到的钢板组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织．回火后RPC工艺钢组织变化不明显，只是弛豫不同时间的试样组织粗化速度不同，而RQ工艺钢随回火温度的升高板条很快消失最终演变成多边形铁素体．实验结果表明，利用RPC工艺得到的高强韧性钢板具有良好的热稳定性这种稳定性是由于不同工艺引起组织内位错与析出状态不同造成的。     

高性能低碳贝氏体钢的组织细化技术及其应用

综述了新一代高性能(屈服强度500～700 MPa级)贝氏体钢系列组织控制与形成超细组织的物理冶金原理及工艺技术的发展情况,系统论述了Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢的组织特性、形成温度区间,阐明了中温转变组织超细化的基本理论思路及弛豫-析出-控制相变技术的基本原理,介绍了组织控制与超细化技术在提高低碳微合金钢性能上的应用.     

高强度低碳贝氏体钢的工艺与组织细化

在超低碳贝氏体钢中，采用弛豫-析出-控制相变(RPC)技术可得到细化的中温转变组织，组织类型为细化的板条贝氏体及少量不规则粒状贝氏体或针状铁素体，与一般控轧空冷和调质处理组织比较，除细化外，所得贝氏体类型及形貌均有所不同，通过这种工艺细化的低碳贝氏体钢板其强度比控轧后空冷或轧后再加热-淬火(调质处理)钢有明显提高。在采用RPC工艺时，轧后弛豫时间长短对最终组织细化程度和形貌也有明显影响，从而造成性能有所差别，终轧后弛豫阶段形成并被应变诱导析出物钉扎的位错胞状组织或亚晶结构是细化相变组织、阻碍贝氏体生长的主要原因，冷却过程中，在贝氏体相变前形成的不规则粒状贝氏体或针状铁索体，分割了压扁的原奥氏体晶粒，同样限制了贝氏体板条柬的长度和宽度。     

超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化,并与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经500℃～700℃回火1h后,随回火温度升高呈现软化-硬化-再软化的变化规律,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明,RPC钢板具有良好的热稳定性。     

超细化针状铁素体/贝氏体组织的热稳定性

利用硬度测量和金相观察,研究了Mn-Mo-Nb-B超细化针状铁素体/贝氏体组织在500～700℃重新加热过程中组织的演化和性能。结果显示:实验轧制的超细化组织在再加热保温过程中硬度变化有起伏,在550和650℃保温情况下,硬度曲线出现双硬化峰现象;而在700℃保温时,只出现一个硬化峰。650℃保温20h时发现有再结晶发生,48h时大部分非平衡组织均转变为多边形铁素体组织;700℃保温48h的各个阶段组织演化速度明显加快,48h时,几乎完全由平行排列的多边形铁素体构成,原奥氏体晶界依然可见。同以往的研究结果相比,该实验轧制的超细化非平衡组织具有良好的热稳定性。     

细化无碳化物贝氏体无缝钢管组织的热处理工艺

研究了不同热处理工艺下无碳化物贝氏体无缝钢管的显微组织和力学性能。结果表明,热轧态无碳化物贝氏体无缝钢管的组织粗大,强度较高,韧性很低。热轧+低温回火后韧性的提高幅度不大,仍然较低。热轧+正火+低温回火可以改善无碳化物贝氏体无缝钢管的韧性,但仍存在部分粗大的组织。热轧后先长时间高温回火(690 ℃×300 min),再正火和低温回火可以细化无碳化物贝氏体无缝钢管的组织,消除组织遗传性,大幅度提高韧性,冲击断裂特征由脆性断裂转变为韧性断裂。     

回火工艺对钒氮超低碳贝氏体钢组织性能的影响

为了探索V-N微合金化在低碳贝氏体钢中的应用,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)等实验方法,研究了不同回火温度对轧后保温与直接淬火两种工艺生产的钒氮超低碳贝氏体钢组织性能的影响.结果表明:随着回火温度的升高,屈服强度先升高后降低,直接淬火后600℃回火,材料的屈服强度为805 MPa,较轧态提高200 MPa,而直接淬火回火比轧后保温回火强度高65 MPa;回火后伸长率始终高于轧态.600℃回火时贝氏体基体上存在大量纳米级V(C,N)析出颗粒,对屈服强度的提高起了决定性作用;直接淬火钢回火后组织稳定性更高,析出物更加细小弥散.     

低碳微合金钢贝氏体相变及组织细化的研究

针对低碳铌、钛微合金钢,采用Gleeble-1500热模拟机进行了加热、变形及冷却试验,对不同工艺制度下的显微组织进行了分析.结果表明,加热时间较长时,不利于随后冷却奥氏体向等轴铁素体相变,而发生贝氏体相变;在奥氏体区进行不同应变量的变形,随着奥氏体的形变量加大,相变贝氏体的组织细化;变形后适当增加弛豫时间,相变的贝氏体组织细化.     

超细组织空冷贝氏体钢

对３种空冷贝氏体钢在不同热处理状态下的组织进行了观察和分析。微合金变质处理可细化奥氏体晶粒和显微组织;调整微合金含量和种类,可增加钢中碳化物数量、种类和弥散度,从而提高钢的硬度和冲击韧度。经多元微合金变质处理,组织更为细小均匀,变为超细组织。所研制的贝氏体钢具有制作产品工艺简单,价格低廉的特点,制作的板锤在现场使用证明,比原来使用的高锰钢板锤耐磨性提高两倍。     

回火温度对超低碳贝氏体钢(ULCB)组织与性能的影响

超低碳贝氏体钢经两阶段控轧控冷,在不同温度进行一定时间的回火,检测了热处理前后钢板力学性能并对比分析了组织特点.结果表明,随着回火温度的升高,贝氏体板条逐渐合并,过渡到粒状贝氏体,随着回火温度的进一步升高,出现粗大的准多边形铁素体组织;在490 ℃～620 ℃范围内进行热处理,试验钢会得到良好的综合性能;粒状贝氏体组织在-20 ℃的低温冲击功在560 ℃热处理达到最小值,之后随着回火温度的升高而大幅提高;而含有板条贝氏体组织钢的-20 ℃低温冲击功随着热处理温度的升高而有所改善.     

用CCT图研究Mo-Nb钢铸态贝氏体组织的形成

所研究的铸态贝氏体钢是通过合金化和控制冷却速度的方法在铸态下直接得到贝氏体组织的，不需热处理即可获得所需的组织和性能。为真实反映贝氏体钢铸态组织的形成过程，用CCT图模拟铸态条件，找出连续冷却速度与各种组织形成的规律，为Mo-Nb钢铸态下获得贝氏体组织提供了理论依据。     

激光熔覆纳米贝氏体涂层的组织与性能

采用高功率CO2激光熔覆铁基合金粉末,获得了无裂纹、稀释率低、成形良好的熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织进行了观察与分析,通过硬度测试与拉伸试验考察了涂层的力学性能。结果显示:熔覆层为纳米贝氏体与残余奥氏体的复合组织,均匀分布的贝氏体铁素体板条厚度为50～80 nm,贝氏体板条间为厚度10～30 nm更为细小的残余奥氏体薄膜;熔覆层平均硬度为610 HV,熔覆涂层的抗拉强度为1 280 MPa,延伸率为6.41%,拉伸断口形貌为韧窝断口。     

准铸态贝氏体低碳球铁的组织分析

采用扫描电镜和X射线衍射仪对准铸态贝氏体低碳球铁的组织结构、断口形貌和微区成分进行了分析和研究。结果表明,经准铸态贝氏体工艺处理后,低碳球铁的基体组织以针状无碳贝氏体为主,并有25％～28％的奥氏体;准铸态贝氏体低碳球铁韧塑性的提高,与其组织中形成的大量奥氏体和镶嵌在当中的针状无碳贝氏体密切相关。     

奥氏体—贝氏体复相组织在模具中的应用研究

考察了等温淬火温度和时间对６０ｓｉ２ＭｎＡ钢组织和性能的影响。实验结果表明，这种钢的奥氏体—贝氏体复相组织强韧性良好。原因在于其特有的组织形貌以及贝氏体为无碳化物贝氏体。应用于模具上，使用寿命可提高４～５倍，达到基体用ＬＤ的水平。     

贝氏体相变机制的研究进展

简要地总结了清华大学贝氏体相变研究组在贝氏体相变领域的主要研究成果。包括以下方面 :①利用TEM、AFM、STM发现了钢及有色合金中的贝氏体超精细结构 ;②利用STM发现贝氏体表面浮突大多是由与超亚单元相对应的“帐篷型”小浮突群组成的 ;③利用TEM和STM证实了三维巨型台阶存在的普遍性和可动性 ;④发现钢中贝氏体碳化物在α/γ界面的γ侧形核并向奥氏体内生长 ;⑤概述了贝氏体的激发形核 台阶长大机制及其理论计算 ;⑥用前述相变机制解释了贝氏体的多层次复杂结构 ,以及上贝氏体、下贝氏体等不同形态的形成原因。     

无碳化物贝氏体耐磨铸钢材料的研制与应用

研究了无碳化物贝氏体耐磨铸钢材料的组织、力学性能和耐磨性能。结果表明。热处理采取960-1000℃正火、250-350℃回火。铸钢的组织为贝氏体铁素体和奥氏体组成．为无碳化物贝氏体组织，具有良好的强度和冲击韧度。在450℃回火，出现贝氏体回火脆性，发生贝氏体铁豪体和奥氏体钼织的分解。冲击韧度最低。与几种进口铲齿材料耐磨性试验对比说明，无碳化物贝氏体铸钢铲齿具有良好的耐磨性能。可作为一种新型的铲齿材料，并介绍了奥氏体-贝氏体耐磨材料的实际应用情况。     

The Structure Stability of Carbide-Free Bainite Wheel Steel

Metallographic structures of carbide-free bainite steel wheel rim are mainly composed of supersaturated lath ferrite and retained austenite film among bainitic ferrite laths. It is suspected that supersaturated ferrite and retained austenite are likely to decompose under the influence of temperature change and mechanical stress. Stability of wheel rim structure is studied by means of x-ray diffraction, dye microscopy, and micro-hardness test. When the samples are tempered in the range of 150-350 °C, the retained austenite films are at the state of relative stability. Fifty percent of retained austenite is decomposed when the sample is tempered at 400 °C. Microhardness increases when the sample is tempered at 150 °C. The decrease in hardness is mild when the samples are tempered from 200 to 500 °C. The mechanical stability of retained austenite film is studied with tensile sample under the effect of tensile stress. The retained austenite appears to be stable in low and middle degree of deformation, and decomposition occurs at great amount of deformation. Diffraction peak of carbide is not found in all above experiments. The steel enriched silicon prevents the carbide precipitation during the transformation. It indicates the carbide-free bainite wheel steels have an excellent thermal and mechanical stability.     

钢中马氏体和贝氏体基体组织的特征

板条马氏体和贝氏体组织中板条柬和板条块尺寸的细化对于高强度结构钢的强化和韧化是重要的。在奥氏体晶界形核的贝氏体铁素体的晶体取向（变体）强烈地受制于其形核处即奥氏体晶界的性质,在小过冷度下产生粗大的板条束／板条块。当相变温度降低或碳含量减少时,更多的贝氏体铁素体变体在晶界形成,细化了板条束和板条块尺寸。这是由于形核能力较小的贝氏体铁素体变体更容易以较大的驱动力形成,而且由于塑性协调的抑制,伴随不同贝氏体铁素体变体形成而产生的相变应变的自协调也增加。尽管是类似的变体选择,但含碳量的增加将导致板条马氏体中板条柬／板条块的尺寸减小。这是因为在Ms温度下驱动力随含碳量的变化较小,以及马氏体转变温度比贝氏体的低,能在更大范围内自协调。