Q&P工艺对22MnB5钢微观组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜、XRD和EBSD等手段对22MnB5钢的微观组织及力学性能进行了表征,并重点分析了一步法Q&P工艺处理后的22MnB5钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明：采用一步法Q&P工艺,可以获得抗拉强度超过1400 MPa,伸长率超过15%的超高强度22MnB5钢板。随着淬火温度从240 ℃升高至300 ℃,22MnB5钢的组织由马氏体转变为马氏体+残留奥氏体复相组织,试样中的残留奥氏体含量逐渐增加。相同配分温度延长配分时间,残留奥氏体含量呈现先增加后降低趋势。不同热处理工艺下残留奥氏体中的平均碳含量为1.49wt%。采用一步法Q&P热处理工艺可以使残留奥氏体中富集碳,提高残留奥氏体稳定性,强塑积可以达到22.14 GPa·%。     

淬火温度对中锰Q&P钢组织性能的影响

利用连续退火模拟试验机对两种含Nb中锰钢进行Q&P热处理实验,通过SEM、EBSD、拉伸试验及X射线衍射法研究了不同淬火温度对含Nb中锰Q&P钢组织性能的影响。结果表明：淬火温度通过影响初生马氏体量进而影响最终室温奥氏体含量,其中对5Mn钢的影响低于7Mn钢。当淬火温度为180 ℃时,5Mn-Nb钢获得的最大抗拉强度可达1041 MPa,伸长率为34.9%,强塑积可达36000MPa?%;7Mn-Nb钢在淬火温度为60 ℃的Q&P工艺处理下获得的最大抗拉强度可达1245MPa,伸长率为32.4%,强塑积可达40338MPa?%。     

Q&P工艺对20Si2Mn钢组织和力学性能的影响

对经不同QP工艺处理后的20Si2Mn钢静拉伸性能进行研究。结果表明,QP处理过程中,随着淬火终点温度的升高,试验钢的抗拉强度逐渐降低,伸长率逐渐升高且普遍高于10%;随着配分时间的延长,试验钢的抗拉强度随之降低,但伸长率随之升高,最高达到16.8%。在TA=900℃、TQ=270℃、TP=400℃、tP=300 s的条件下,其显微组织组成相为减碳马氏体、富碳的残留奥氏体时最终获得了21 430 MPa·%的最高强塑积。     

配分时间对Q&P钢组织及性能的影响

在传统C-Mn-Si钢的基础上,采用在线热处理,并通过光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对一步淬火配分处理后试验钢的微观组织及力学性能进行了研究,且讨论了配分时间对材料组织性能的影响。结果表明:试验钢组织由板条马氏体和残留奥氏体组成,随着配分时间的增加,也有少量贝氏体生成,残留奥氏体含量先上升后下降,马氏体的板条组织逐渐模糊并软化;抗拉强度和屈服强度都逐渐降低,伸长率先升高后降低。配分30 s时综合性能最佳,抗拉强度为989 MPa,伸长率为23.5%,强塑积达到23.24 GPa·%。     

超高强Q&P钢淬火温度对组织和性能的影响

研究了淬火温度对Q&P钢微观组织和力学性能的影响,并通过经验公式及CCE平衡的计算,确定出理论的最佳淬火温度,并与实验结果相对比.结果表明,随淬火温度升高马氏体量降低、奥氏体量升高,使得钢的强度降低,塑性升高,在250℃时能取得较好的强塑积,与计算值较为吻合.     

配分温度对Q&P钢组织性能的影响

通过一步淬火配分热处理工艺参数的变化研究了钢的组织性能的变化规律.结果表明,不同淬火温度下,抗拉强度随配分温度的升高而逐步降低,屈服强度则随配分温度升高而下降.在250℃配分后得到最优的强韧性,抗拉强度达到1655MPa,伸长率16.8％,强塑积为27804 MPa·％.另外在250℃配分后得到最高的残余奥氏体含量和奥氏体中较低的碳含量,在变形过程中发生马氏体相变,即TRIP效应,使塑性提高.     

淬火加热温度对超细晶Q&P钢组织性能的影响

研究了淬火加热温度对超细晶Q&P钢微观组织、元素分布、残留奥氏体体积分数和力学性能的影响。结果表明,当淬火加热温度升高时,铁素体含量逐渐减少,马氏体含量升高,残留奥氏体含量呈现先增加后减少的趋势,高淬火加热温度下C元素的扩散速率加快,残留奥氏体的机械稳定性更好。软相铁素体的存在为试验钢提供了良好的韧性。当淬火加热温度为820 ℃时,Q&P钢的综合力学性能最好,抗拉强度为863 MPa,伸长率为26.1%,强塑积为22.5 GPa·%。     

低碳硅锰钢的Q&P热处理工艺

研究了QP工艺对添加硅和锰的低碳钢组织性能的影响。通过X射线衍射仪、电子背散射衍射技术、拉伸试验等对不同QP工艺参数条件下试验钢的组织和性能进行了测试分析。结果表明,经过QP工艺热处理后,试验钢中形成了一定比例的纳米级的残留奥氏体。随着配分温度的升高,试验钢中残留奥氏体含量升高,抗拉强度降低,伸长率增加。配分温度为450℃时,随着配分时间的增加,试验钢中残留奥氏体含量先增加后降低,在配分时间为20 s时达到最大值,但抗拉强度降低,伸长率呈增加趋势。强塑积在450℃配分20 s时最大,与残留奥氏体含量变化一致。     

热变形+Q&P工艺处理钢的微观组织和硬度

在Gleeble-3800热模拟试验机上对一种低碳CrNi3Si2MoV钢进行了热变形+Q&P和Q&P两种工艺处理,探讨热变形对Q&P钢微观组织和硬度的影响,用SEM和TEM进行微观组织表征,用X-Ray测量残留奥氏体体积分数.结果表明,与Q&P工艺处理的样品相比,热变形+Q&P工艺处理的样品残奥量提高8.1％,抗拉强度降低60 MPa,断后伸长率提高2.4％,热变形导致晶粒细化同时引入大量位错,利于提高Q&P工艺钢未转变奥氏体的稳定性,从而提高残留奥氏体量.热变形+Q&P工艺处理样品中,由于大量碳扩散到残留奥氏体中,导致钢的强度略有降低,而残奥量及其稳定性较高,其TRIP效应更明显.     

退火及配分温度对Si-Mn系Q&P钢组织和性能的影响

研究了两相区不同退火温度及不同配分温度的淬火和碳再分配热处理工艺对低碳硅-锰系Q&P钢的显微组织、精细结构、力学性能及残留奥氏体含量的影响。结果表明,采用两相区退火的Q&P工艺室温组织为板条马氏体、铁素体、薄膜状和块状残留奥氏体;随退火温度的升高,实验钢抗拉强度和屈服强度呈上升趋势,伸长率呈下降趋势,残留奥氏体含量先上升后下降;随配分温度的升高,实验钢抗拉强度呈下降趋势,屈服强度、伸长率和残留奥氏体含量呈上升趋势;经Q&P工艺处理后的实验钢强塑积可达28215 MPa·%。     

热处理工艺对 Q & P钢组织与性能的影响

淬火配分（ Quenching and partitioning ,Q＆P）热处理工艺处理的钢种具有优异的强度和塑性配合。该热处理工艺涉及奥氏体化、淬火时马氏体形成、配分阶段的碳扩散和贝氏体相变。本文通过对实验室设计新型成分钢种进行Q＆P热处理试验,分析了淬火配分过程的组织演变和力学性能变化规律。结果表明：两相区奥氏体化处理可以得到一定的铁素体组织,有利于钢的塑性提高,在完全奥氏体化后采用250℃的淬火配分温度进行一步Q＆P热处理,其抗拉强度和伸长率分别达到1655 MPa和16．7％,采用250℃等温淬火和400℃×2 min的配分条件进行两步Q＆P热处理得到的抗拉强度和伸长率分别为1118 MPa和19．1％,强度的变化主要受到马氏体基体脱碳软化和贝氏体组织形成的影响,伸长率随着组织中残留奥氏体的体积分数增加而提高。     

亚温淬火工艺对45钢组织和性能的影响

通过对45钢进行预备热处理＋亚温淬火＋回火处理,探讨亚温淬火前的预备热处理和亚温淬火温度对其组织和性能的影响。结果表明,亚温淬火对钢性能的影响主要取决于残留铁素体的形态和数量。淬火＋高温回火作为预备热处理,亚温淬火后残留铁素体为细小的针状,可提高45钢性能;而退火作为预备热处理,亚温淬火后残留铁素体粗大不匀,使45钢性能降低。随亚温淬火温度提高,残留铁素体的数量减少,钢的强度、硬度提高,塑性、韧性下降。与传统的淬火工艺相比,合适的亚温淬火工艺可提高45钢的强韧性,从而获得良好的力学性能。     

Q＆P工艺对0.3C-1.35Mn-1.30Si钢力学性能的影响

研究了不同Q＆P工艺参数对0.3C-1.35Mn-1.30Si钢力学性能的影响。结果表明：淬火温度主要影响马氏体的含量;配分温度与配分时间影响碳配分的程度,最终影响残留奥氏体的含量。微观组织的含量影响力学性能。伸长率的变化趋势与残留奥氏体量的变化趋势基本一致,Q＆P钢的塑性主要与残留奥氏体的含量有关,残留奥氏体中的含碳量为1.2%～1.3%。     

Nb对0.2C-1.5Si-1.8Mn淬火配分钢组织和力学性能的影响

在C-Si-Mn系传统Q&P钢的基础上,通过适当添加微合金元素Nb,探讨了微合金元素Nb对淬火配分钢组织性能的影响。结果表明,无Nb钢与加Nb钢的显微组织基本相同,均由铁素体、板条马氏体与M/A岛组成,但加Nb钢马氏体板条明显细化,板条间距明显减小。Nb促进铁素体析出并抑制珠光体生成,Nb的加入有效细化了组织,缩短了C配分距离,有利于碳向奥氏体中扩散,增加奥氏体的稳定性。经相同Q&P工艺处理后含Nb试验钢的屈服强度、抗拉强度均有所提高,其抗拉强度达989.07 MPa,伸长率为18.36%,强塑积为18.16 GPa·%。     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,-20℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260 ℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,－20 ℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300 ℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

热轧+淬火配分处理对Q235钢组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能试验机、数显显微硬度计,研究了一步法淬火配分(Q&P)工艺和热轧一步法淬火配分(HR-Q&P)工艺在不同配分温度下处理后Q235钢的组织和力学性能。结果表明:HR-Q&P工艺使试验钢晶粒明显细化,显微组织由马氏体、铁素体和贝氏体组成,在350 ℃配分下,屈服强度和抗拉强度都达到最大值,分别为449 MPa和560 MPa,伸长率与原样相比下降了8%,但仍然超过30%;硬相的马氏体和贝氏体的同时出现,导致断口出现二次裂纹;一步法Q&P工艺下,与未处理试验钢相比,抗拉强度提高约32%,屈服强度提高近1倍,伸长率保持在26%以上。     

淬火冷却工艺对F460钢调质厚板组织与性能的影响

对120 mm厚的F460钢调质厚板采用相同的淬火回火温度,不同的淬火冷却速度处理,之后对钢板进行组织与性能对比,寻找该钢种的最佳热处理工艺。采用2 ℃/s冷速进行冷却的钢板,回火后强度最高,但是冲击性能不佳;适当降低淬火冷却速度后,钢板回火后强度有一定下降,但是冲击性能得到明显提升;继续降低淬火冷却速度,钢板回火后强度进一步下降,但是冲击性能提升有限。经组织分析,2 ℃/s冷速进行冷却淬火时,钢板回火后的组织为铁素体+贝氏体组织,组织中主要是贝氏体;冷却速度降低以后,钢板回火后组织为铁素体+退化珠光体组织,铁素体含量的增加,有利于钢板韧性的提升,残留奥氏体回火后形成的珠光体组织比较细小,能有效保证钢板的强度。通过对钢板的连续冷却转变曲线进行分析,钢板在冷却过程中先开始进行铁素体相变,溶质元素向奥氏体迁移。在钢板冷速较快时,铁素体中的碳化物迁移较少,奥氏体低温时转变成马氏体或者贝氏体;在钢板冷速较慢时,碳化物迁移到奥氏体内,提高奥氏体稳定性并保留到室温,形成残留奥氏体。残留奥氏体在后续的高温回火过程中,转变成珠光体。块状转变形成的铁素体组织与回火过程中形成的细小珠光体有利于钢板的强韧性匹配。     

淬火&碳分配工艺对27SiMn钢的力学性能和显微组织影响

热冲压工艺能够使材料获得高达1 500MPa的抗拉强度,但是得到的制件塑性较差。将传统热冲压技术与淬火碳分配工艺(QP热冲压工艺)相结合,可有效提高热冲压零件的强塑积。将QP热冲压工艺应用于无硼富硅钢27SiMn,进行全马氏体转变和QP热模拟试验,通过拉伸试验、显微组织观察等方法,研究了淬火温度和碳分配时间对27SiMn钢力学性能和显微组织的影响。研究表明,QP热冲压工艺对于27SiMn钢,在保证制件具有超高强度的同时,可显著提高其延伸率,从而获得优异的综合力学性能。     

Mechanical properties of high-Si plate steel produced by the quenching and partitioning process

The microstructures and mechanical properties of a high-Si (1.5 wt.%) steel produced by a novel process of quenching and partitioning (Q & P) were compared with those obtained using traditional heat treatments (i.e. austempering, intercritical annealing for dual phase, quench and tempering). Plate steel was included for exploration of the Q & P process in applications requiring strength and toughness (such as an API line pipe), where retained austenite may contribute to the overall toughness via the TRIP phenomenon at a crack top. The Q & P process is based on the partial transformation of austenite to martensite, followed by partitioning of carbon from martensite into austenite, which leads to an untypical microstructure. Retained austenite amounts up to 6 vol.% with a carbon content of up to 0.88 wt.% were achieved in 0.1% carbon steel using Q & P. Superior impact toughness at higher yield strength levels was found after Q & P compared to other traditional heat treatments with equivalent partitioning, austempering or tempering conditions.