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. 286×1014m-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. 1μm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%.     

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%.      

淬火-贝氏体区配分工艺及钢的组织性能

 Q&P（Quenching and Partitioning, 淬火配分）工艺在CCE条件下,通过采用[Ms]和[Mf]点之间的最佳淬火温度和低于[Ms]点的配分温度,避免配分阶段的贝氏体形成最终可以得到最高含量的残余奥氏体组织。但试验中得到不足体积分数8%的残余奥氏体含量限制了钢塑性的提高。通过提出淬火-贝氏体区配分工艺,并应用在(0.21～0.29)C-(1.5~2.0)Si-(1.5～2.1)Mn成分钢,得到了体积分数12%左右的残余奥氏体含量和25%左右的伸长率,同时强度保持在1 000～1 100 MPa,强塑积最高达到36.6 GPa·%。不同的淬火温度和配分温度试验结果表明,工艺变化对强度影响较低,伸长率和强塑积随着配分温度的提高而提高,其中270 ℃的淬火温度试样的提高幅度高于245 ℃淬火试样,采用Q&PB工艺得到了无碳贝氏体＋马氏体＋残余奥氏体的三相组织。淬火和贝氏体区配分得到了优异的强度和塑性的结合,为新一代汽车用钢的发展提供新的思路。     

低碳钢淬火等温碳配分中粒状贝氏体组织演变及性能

利用彩色金相、扫描电镜及拉伸实验等方法,研究了IQPB热处理工艺下低碳硅锰钢在450℃时不同等温时间淬火碳配分工艺对其组织及力学性能影响。结果表明,经不同时间等温碳配分工艺处理,实验钢显微组织基本由粒状贝氏体及粒状组织构成。当配分时间在200~600s时,晶界边缘大块状M/A岛数量逐渐减少,但细小颗粒状M/A岛数量逐渐增多并趋于有序化排列,导致抗拉强度升高,伸长率降低。随碳配分时间延长,细小颗粒状M/A岛又趋于弥散化排列,并且当碳配分时间大于1 200s时出现无碳化物板条贝氏体,其贝氏体板条间的薄膜状残余奥氏体更加稳定,同时受弥散排列的细小颗粒状M/A岛影响,伸长率得到提高,抗拉强度减少。     

贝氏体钢等温淬火和淬火-配分复合工艺

 为了研究等温淬火和淬火-配分复合工艺对中碳高强贝氏体钢组织和力学性能的影响,采用组织观察、热模拟试验、X射线衍射分析和拉伸试验等手段,阐明等温淬火和淬火-配分复合工艺处理下的组织演变和性能变化。结果表明,等温淬火结合淬火-配分工艺可以细化粗大的块状马氏体/奥氏体岛,将粗大的马奥岛组织转化为薄膜状奥氏体和贫碳马氏体。与单独贝氏体相变或单独淬火-配分处理工艺相比,等温淬火结合淬火-配分复合工艺提高了中碳钢的力学性能。此外,与单独贝氏体相变或淬火-配分工艺相比,通过等温淬火和淬火-配分复合工艺可以获得更多碳含量较高的残余奥氏体。     

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%。     

1 500 MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能

在清华大学贝氏体研究及推广中心以往工作的基础上,设计了一种新的1500MPa级经济型贝氏体／马氏体复相钢,该钢奥氏体化后空冷,就可获得具有较复杂精细结构的无碳化物贝氏体／马氏体复相组织,经低温回火后,其σb≥1500MPa,σ0.2≥1200MPa,δ5≥14%,ψ≥57%,αku≥100J/cm^2,并且组织细化,可进一步改善钢的氢脆敏感性。     

经济型铁素体/贝氏体高扩孔钢的组织与性能

 通过TMCP工艺实验,研究了Si、Mn含量对低碳Si Mn钢显微组织、力学及成形性能的影响,探讨了铁素体/贝氏体双相钢(FB钢)在扩孔过程中的裂纹形成及扩展行为。研究结果表明,增加Si含量,实验钢中等轴铁素体的体积分数增加,扩孔性能得到改善;而增加Mn含量,实验钢的强度和韧性显著提高,但塑性和扩孔性能有所下降。FB钢中的裂纹扩展主要是以微孔聚集机制进行,当遇到贝氏体时,裂纹通过铁素体 贝氏体相界面并剪断铁素体进行扩展。合理选择Si、Mn含量和TMCP工艺参数,可以获得690 MPa级的经济型热轧FB高扩孔钢,扩孔率达到了95%,综合性能较好。     

轧后冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响

设计了3种不同轧后冷却速率和快速冷却终点温度,进行轧后冷却实验,结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸实验等,研究了冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响。结果表明,在同一冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,形成的贝氏体逐渐减少,马奥岛(M/A)明显粗化,且M/A岛比例增加,组织整体形貌从板条状变成块状。此外,在相同冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,钢的强度逐渐降低,伸长率增加。另外,当快速冷却终点温度为480℃时,随着冷却速率的减低,贝氏体逐渐消失,且M/A岛逐渐粗化,同时随着冷却速率的降低,钢的强度降低,伸长率有所增加。本研究结果可以为生产和优化低碳高强复相钢的轧后冷却工艺制度提供参考。     

轧后冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响

摘要：设计了3种不同轧后冷却速率和快速冷却终点温度,进行轧后冷却实验,结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸实验等,研究了冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响。结果表明,在同一冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,形成的贝氏体逐渐减少,马奥岛（M/A）明显粗化,且M/A岛比例增加,组织整体形貌从板条状变成块状。此外,在相同冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,钢的强度逐渐降低,伸长率增加。另外,当快速冷却终点温度为480℃时,随着冷却速率的减低,贝氏体逐渐消失,且M/A岛逐渐粗化,同时随着冷却速率的降低,钢的强度降低,伸长率有所增加。本研究结果可以为生产和优化低碳高强复相钢的轧后冷却工艺制度提供参考。     

配分工艺对中碳Ti-Mo高强Q&P钢组织和性能的影响

摘要：采用盐浴实验、扫描电镜、透射电镜、拉伸实验和磨损实验等手段,研究了配分工艺对中碳Ti Mo钢组织和性能的影响,分析了不同配分工艺处理下的组织演变和性能变化。结果表明,显微组织主要由回火马氏体、渗碳体、(Ti,Mo)C粒子组成。随着配分时间的延长和配分温度的升高,板条马氏体数量减少,马氏体板条厚度增加,边界钝化。此外,随着配分温度从310℃提高至400℃,抗拉强度、硬度和低温冲击韧性同时下降,分别降低约250MPa、56HV和15J。最后,Ms以下温度配分（310℃）试样的耐磨损性能明显优于Ms以上温度配分（400℃）试样。Ms以下温度配分试样磨损表面形貌以塑性变形为主,Ms以上温度配分试样磨损表面以犁沟为主。     

淬火温度对马氏体/铁素体双相钢组织性能的影响

双相钢具有优异的力学性能,而马氏体/铁素体的含量对其性能具有重要影响。通过实验调节淬火温度制备了不同马氏体体积分数的双相钢,采用金相显微镜对马氏体/铁素体组织形貌及分布进行了定性观察;其次利用电子背散射衍射技术(EBSD)并结合高斯拟合,发现马氏体/铁素体衍射花样衬度呈双峰分布,据此对钢中马氏体体积分数进行了定量统计。结果表明:淬火温度为730℃时,马氏体体积分数仅为19.09%。随淬火温度增加,双相钢中马氏体含量提高;于790℃淬火时,马氏体体积分数达到30.96%,提高了62%。此外,对试验双相钢力学性能进行对比分析发现:随淬火温度升高,双相钢的抗拉强度明显提高,屈服强度也呈上升趋势,这主要与马氏体含量增加有关;而双相钢延伸率显著降低,这主要是由于铁素体含量减少,且形貌由利于变形的针状转变为多边形所致。     

具有仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织的大截面钢筋

探索了仿晶界型铁素体／粒状贝氏体复相钢用于制造热轧低碳高强度可焊钢筋的可行性与工业化前景。对不同铬含量的空冷贝氏体钢筋的组织、强韧性及可焊性等进行了对比研究。结果表明，含有0．25％铬的Mn-Si—Cr系低碳贝氏体钢在轧后空冷条件下得到含有约26％(体积分数)的仿晶界型铁素体的粒状贝氏体复相钢，其抗拉强度、屈服强度和伸长率(δ6)分别达到830MPa、560MPa和18％，实现了较好的强韧性配合，并且具有较好的可焊性。存用干制造500MPa级大截面钢筋方面具有较大的市场化优势。     

铁素体/贝氏体多相组织钢硬化行为表征参数

为了研究大变形管线钢应变硬化行为及其表征参数之间关联性,采用TMCP工艺调控制备了9种不同贝氏体体积分数的铁素体/贝氏体(F/B)多相组织钢。通过力学性能及应变硬化行为分析,对应变硬化指数、应力比、屈强比和伸长率等大变形管线钢应变硬化能力表征参数之间的关联性及其机制、内涵和适用范围进行了研究。结果表明,F/B多相钢中,应力比R_(t2.0)/R_(t1.0)和均匀伸长率与应变硬化指数呈线性正比关系,屈强比与应变硬化指数呈非线性反比关系,应力比R_(t5.0)/R_(t1.0)在一定条件下与应变硬化指数存在线性关系,应力比R_(t1.5)/R_(t0.5)、总伸长率、应变硬化指数之间不具备明显的关系。通过应变硬化行为分析合理阐释了以上参数之间的关联机制,并阐释了其内涵和适用范围。硬化指数、均匀伸长率和应力比R_(t2.0)/R_(t1.0)应作为描述F/B多相钢塑性形变阶段应变硬化能力的主要参数,屈强比和应力比R_(t5.0)/R_(t1.0)则应作为次要参数。采用工业化生产数据对上述结论进行了验证,与所得结论吻合良好。     

淬火-配分马氏体钢的组织特征

淬火-配分(Quenching and Partitioning,简称QP)工艺是针对马氏体钢提出的热处理新工艺。利用QP工艺处理40Si2Ni2钢,并通过扫描电镜观察其微观组织特征。结果表明,与传统淬火+回火工艺得到的组织不同,QP组织为低碳(回火态)和高碳马氏体(淬火态)共存,其中高碳马氏体呈现为有规则几何形状、边界清晰、无析出物析出的块状组织,淬火温度(QT)对高碳马氏体(淬火态)量有影响。     

回火温度对贝氏体/马氏体复相海洋用钢的组织和性能影响

利用扫描电镜、透射电镜等实验方法,研究不同回火温度下试验钢的组织性能变化情况.结果表明:经控轧控冷获得了贝氏体/马氏体复相海洋用钢,其中贝氏体体积分数约占30%;随着回火温度的升高,试验钢的屈服强度先上升后又略有下降,在600℃达到最大值,为983 MPa,抗拉强度明显下降,延伸率先降低后升高,在600℃回火温度达到最大值为19.6%,之后又开始降低,冲击功在400℃和600℃出现明显回火脆性;在550℃回火温度试验钢取得最佳力学性能,其中抗拉强度和屈服强度分别为1050MPa和981 MPa,延伸率为16.6%,-40℃低温冲击功为19.9 J.分析认为,回火过程中马氏体板条断裂消失,贝氏体相互合并形成准多边形铁素体,析出物逐渐回溶和重新析出,造成力学性能的变化差异.     

LM2钢马氏体—下贝氏体复相组织性能和断裂机制

试验研究了６５Ｃｒ５Ｍｏ３Ｗ２ＶＳｉＴｉ（ＬＭ２）钢Ｍ－ＢＬ复相组织和性能的关系。结果表明，含有４５％－５０５下贝氏体（ＢＬ）的复相组织低温回火后，具有显著的强韧化效果。应用微机对试验结果进行逐步回归分析，得出了试验条件下力学性能与组织参量（体积分数）的定量关系，借助于连续扫描拉伸技术直接观察，分析了裂纹萌生，扩展至断裂全过程与显微组织的关系。通过示波单冲试验，评价了显微组织与裂纹萌生和扩展的关系     

LM2钢马氏体－下贝氏体复相组织性能和断裂机制

试验研究了６５Ｃｒ５Ｍｏ３Ｗ２ＶＳｉＴｉ（ＬＭ２）钢Ｍ－Ｂ＿Ｌ复相组织和性能的关系。结果表明，含有４５％～５０％下贝氏体（Ｂ＿Ｌ）的复相组织低温回火后，具有显著的强韧化效果。应用微机对试验结果进行逐频步回归分析得出了试验条件下力学性能与组织参量（体积分数）的定量关系，借助于连续扫描拉伸技术直接观察、分析了裂纹萌生、扩展至断裂全过程与显微组织的关系。通过示波单冲试验，评价了显微组织与裂纹萌生和扩展的关系。     

Ms以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下2个不同温度等温淬火试验，结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段，研究了对比于Ms以上温度等温淬火试验，Ms以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明，贝氏体相变可以发生在Ms温度以下，且其相变动力学被明显促进。相比于Ms以上温度等温淬火，Ms温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学，但导致强度和伸长率下降，因此降低了最终的力学性能。这主要是因为Ms温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体（AM）和少量的贝氏体和残余奥氏体（RA）。因此，Ms温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于Ms温度以上等温处理后组织性能，这主要取决于具体的成分和工艺。     

M_s以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

设计了马氏体起始相变温度(M_s)以上和以下2个不同温度等温淬火试验,结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段,研究了对比于M_s以上温度等温淬火试验,M_s以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,贝氏体相变可以发生在M_s温度以下,且其相变动力学被明显促进。相比于M_s以上温度等温淬火,M_s温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学,但导致强度和伸长率下降,因此降低了最终的力学性能。这主要是因为M_s温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体(AM)和少量的贝氏体和残余奥氏体(RA)。因此,M_s温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于M_s温度以上等温处理后组织性能,这主要取决于具体的成分和工艺。