新型Q-P-T和传统Q-T工艺对不同C含量马氏体钢组织和力学性能的影响

对比新型淬火-分配-回火(Q-P-T)和传统淬火-回火(Q-T)处理对中、低碳钢力学性能的影响发现,在提高材料的强塑积方面Q-P-T处理远胜于Q-T处理,特别是对中碳钢的效果更为显著.在所研究的试样中,Fe-0.42C-1.46Mn-1.58Si-0.028Nb合金的强塑积经Q-P-T处理后高达31627MPa.%,且延伸率达20.3%,不仅远高于传统Q T处理的试样,而且已满足新一代先进高强度钢预测的性能.显微组织分析表明,Q-T和Q-P-T处理的差异在于残留奥氏体的量和尺寸分布以及马氏体板条的均匀程度.前者含少量(<3%)较薄的薄膜状残留奥氏体,且马氏体板条尺寸范围较宽;而后者含较多较厚的薄片状残留奥氏体,且马氏体板条尺寸分布较窄.因此Q-P-T处理的先进高强度钢具有承受较强的塑性变形和阻止微裂纹扩展的能力.     

淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺浅介

传统淬火-回火工艺不能满足高强度钢兼具一定韧性和廉价的要求,Speer等为在淬火钢内稳定一定量的残留奥氏体,提出淬火-碳分配(Q-P)工艺,即淬火后在一定温度保温一定时间,碳自马氏体分配至残留奥氏体、因富碳而稳定化,以保证淬火高强度钢的塑性和韧性.在O-P工艺基础上,本文作者于2007年建议一个热处理的新工艺:淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺,即淬火至Ms～Mf后,除作碳分配外,还在一定温度回火一定时间,使析出复杂碳化物,以增加强化作用.Q-P-T钢含<0.5wt%C以防止脆性,含1.5wt%Si阻碍渗碳体的析出,促进碳分配,(1.0～1.5)wt%合金元素Mn(Ni)以降低Ms温度,以及少量复杂碳化物形成元素Nb和Mo.含0.48wt%C的Q-P-T钢经Q-P-T处理后显示抗拉强度为2 160 MPa,总伸长率11%;含0.2wt%C的Q-P-T钢具抗拉强度1 150 MPa,总伸长率17%;含0.1wt%C的Q-P-T钢具有抗拉强度900 MPa和较高韧性.初步设想了Q-P-T工艺的热力学和动力学,有必要作进一步研究使Q-P-T钢的成分和性能进一步优化.     

一种新型Q-P-T钢的工艺与组织性能

设计和研究了一种新型高铝(1.8％Al)淬火-碳分配-回火(Q-P-T)高强钢.基于JMatPro 6.0软件和约束条件碳平衡热力学(Constrained Carbon Equilibrium,CCE)模型的模拟计算结果,制定了该钢的热处理工艺,进行了盐浴热处理和力学性能实验,并通过SEM和TEM对实验钢的组织进行了观察与分析.结果表明:Q-P-T实验钢的组织主要由板条马氏体、一定数量的富碳残留奥氏体和弥散分布的碳化物组成,其中马氏体和弥散的碳化物主要提供强化,残留奥氏体则主要起到提高塑性的作用.实验钢经Q-P-T处理后获得了高抗拉强度(1260 MPa)和塑性(18％)的良好匹配且其热处理工艺容易控制,验证了高铝钢采用Q-P-T热处理的可行性.     

用于超高强度钢的淬火-碳分配-回火(沉淀)(Q-P-T)工艺

为进一步提高钢的强度,改造淬火-碳分配（Q—P）工艺,在超高强度钢的成分设计中加入碳化物形成元素Nb或（和）Mo,使在马氏体基体上析出碳化物,提出淬火-碳分配-回火（沉淀）（Q—P—T）工艺。将按设计超高强度钢大致成分的钢进行Q—P—T处理后,得钢的抗拉强度高达〉2000MPa,总断后伸长率〉10％。和迄今发展的各类含碳小于0．5％钢的综合力学性能相比,Q—P—T钢可能成为优异的超高强度钢。     

低碳Si-Mn系TRIP钢中残余奥氏体量对性能的影响

研究了低碳Si-Mn系TRIP钢中残余奥氏体量对性能的影响.实验钢经810℃加热保温50min,在380℃的盐浴炉中分别等温10、20、40、60和120min,等温后油冷至室温.通过X衍射分析,残余奥氏体的体积分数在等温20min时达到最大值,为14.9%,而后又随等温时间的延长逐渐减少,在等温120min时达到最小值,为9.9%.热处理使奥氏体中的碳元素富集,稳定了残余奥氏体,残余奥氏体体积分数越高,材料的综合性能越好.     

自主创新发展超高强度钢

经总结有关钢的显微组织与力学性能之间的关系,以及超高强度钢发展历史的文献,作出超高强度组织、成分和热处理设计.含＜0.5wt%C,(1～2)%Si,低Mn(Ni)及碳化物形成元素的钢,如0.48C-1.19Mn-1.18Si-0.95Ni-0.2Nb-0.2Mo(wt%)钢,经淬火-碳分配-回火(Q-P-T)新热处理工艺,具抗拉强度>2000MPa,并总伸长率＞10%的性能,且价格低廉.含较低碳的Q-P-T钢也显示良好的综合性能.     

残余奥氏体对GCr15钢强韧性的影响

轴承钢经不同温度奥氏体以后，在Ｍｓ点下等温，可得到不同数量和形状的残余奥氏体（ＡＲ）；增加，钢的强韧性提高；块状ＡＲ在高应力作用下将大部分转变成马氏体，因而对改善钢的强韧性作用不大。     

新型Q-P-T钢性能及其微观组织

为了提高钢的综合强塑性能,根据徐祖耀提出的淬火-分配-回火(Q-P-T)热处理新工艺,即在Fe-Mn-Si-C钢中加入合金元素Nb和V,利用碳化物弥散析出强化,开发出了性能比QP钢更为优越的Q-P-T钢,证实了Q-P-T工艺设想的预期结果。通过微观结构和力学性能表征着重研究了淬火温度对残留奥氏体含量和性能的影响,从而获得了试验钢最佳的淬火温度。     

残余奥氏体对双相钢断裂失效性能的影响

选取传统高强度双相钢HC420/780DPD+Z和与其化学成分相同、组织存在一定量残余奥氏体差异的HC440/780DHD+Z为研究对象,研究了残余奥氏体对高强度双相钢断裂失效性能的影响。设计了5种表征不同断裂失效状态的试样,测试获得各试样的临界断裂应变和力-位移曲线;采用有限元法搭建了试样模型,并对比了试验和仿真关键参数误差,验证了模型的准确性。通过模型获取了各试样断裂单元的应力三轴度和临界断裂应变;基于MMC断裂失效模型拟合获得断裂失效曲线;采用90°V型弯曲试验和仿真对比分析验证了断裂失效曲线的准确性。结果表明,残余奥氏体组织加入后,高强度双相钢的抗拉强度基本保持不变,断后伸长率、强塑积和应变硬化指数明显提升;断裂失效性能明显提升,相同应力三轴度的极限断裂失效应变明显提高;90°V型弯曲模型获取的临界塑性应变与断裂失效曲线提取的数值一致,表明所获得的断裂失效曲线是可靠的;在基体组织中引入一定量的残余奥氏体组织有助于提升高强度双相钢碰撞过程中的承载吸能特性。     

EFFECT OF CHEMICAL COMPOSITION ON RETAINED AUSTENITE IN TRIP STEEL

The systematic chemical compositions including common C, Si, Mn, Al, and micro-alloying elements of Ti and Nb were designed for high volume fraction of retained austenite as much as possible. The thermo-cycle experiments were conducted by using Gleeble 2000 thermo-dynamic test machine for finding the appropriate composition. The experimental results showed that chemical composition had a significant effect on retained austenite, and the appropriate compositions were determined for commercial production of TRIP steels.     

EFFECTS OF CARBON CONTENT AND ROLLING PROCESSING ON RETAINED AUSTENITE FOR HOT-ROLLED TRIP STEELS

The effects of finishing rolling temperature and coiling temperature on retained austenite were studied for hot-rolled transformation induced plasticity (TRIP) steels with different carbon content. The experimental results showed that an appropriate volume fraction of retained austenite from 6% to 11% could be obtained according to the different carbon content less than 0.20% by controlled finishing rolling and coiling for the hot-rolled TRIP steels. It can be concluded that carbon content has a significant effect on the fraction of retained austenite and coiling processing plays stronger role on retaining austenite than fishing rolling processing.     

EFFECT OF MICROSTRUCTURE ON CORROSION FATIGUE BEHAVIOUR OF A LOW CARBON BAINITE STEEL

The behaviour towards corrosion fatigue of low carbon bainite steel with variousmicrostructures after tempered at different temperatures has been examined. The susceptibilityof the steel to corrosion fatigue may be improved by tempering at 300℃.     

奥氏体变形对低碳Mn—B—Nb—Ti钢连续冷却相变的影响

采用热模拟实验技术,结合维氏硬度测试结果建立一种低碳Ｍｎ－Ｂ－Ｎｂ－Ｔｉ钢的未变形奥氏体ＣＣＴ曲线和在８５０℃经５０％变形的变形奥氏体ＣＣＴ曲线,利用光学显微镜,金属薄膜电子显微分析技术研究了冷却速度,变形对显微组织的影响。结果表明,微量硼提高了过冷奥氏体的稳定性;随着冷却速度逐渐降低,未变形试样的组织由Ｂ＾ｃ２型贝氏体向Ｂ＾Ｐ３型贝氏体变化。     

低碳钢奥氏体晶粒控制对应变强化相变的影响

研究了在温度过冷条件下,名义变形为５０％（应变为－０．６９）,应变速率为１ｓ＾－１,形变温度为８００－７４０℃时,低碳钢相变前奥氏体晶粒尺寸（平均直径为４４－７μｍ）对应变强化相变铁素体转变量及铁素体晶料大小的影响,形变前奥氏体晶粒小的铁素体转变量增加,相变完成后细小铁素体晶粒分布较均匀;形变前奥氏体晶粒粗大时,形变后铁素体转变不完全,铁素体晶粒粗大且不均匀,这种影响的显著程度随形变温度的降低而家     

Q&P工艺处理低碳CrNi3Si2MoV钢中马氏体的研究

通过SEM,TEM,EBSD和纳米硬度等多种手段对经Q&P(quenching and partitioning)工艺处理的低碳CrNi3Si2MoV钢中的马氏体进行了表征,并探讨马氏体在单轴拉伸过程中的作用.研究结果表明:一次马氏体发生了C配分和回火析出现象,容易腐蚀;二次马氏体呈淬火态特征,由1个马氏体领域构成,板条尺寸较小,约为0.1—0.2μm,C含量和纳米硬度均高于一次马氏体,在变形过程中能够协同组织变形,起到强化作用,而氧化物夹杂和大尺寸的析出物是微裂纹产生和扩展的主要原因.     

低碳钢奥氏体晶粒尺寸的控制

分别采用高温形变再结晶和低温变形后快速加热冷却等两种方法获得尺寸不同的低碳钢奥氏体晶粒组织,通过控制形变温度、形变量、应变速率及变形道次等工艺参数。低碳钢奥氏体高温形变动态再结晶可使晶粒细化到１５－２０μｍ左右,奥氏体动态再结晶晶粒尺寸取决于Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ（Ｚ）参数,提高应变速率及降低形变温度都有利于Ｚ参数增大,流变相力峰值较高,奥氏体动态再结晶晶粒减小,通过奥氏体化合淬火－６５０℃     

EFFECT OF CARBON CONTENT ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF HIGH STRENGTH AND HIGH ELONGATION STEELS

The micro structure and mechanical properties of new kind of hot-rolled high strength and high elongation steels with retained austenite were studied by discussing the influence of different carbon content. The research results indicate that carbon content has a significant effect on retaining austenite and consequently resulting in high elongation. Besides, new findings about relationship between carbon content and retained austenite as well as properties were discussed in the paper.     

淬火-碳分配-回火钢的低温组织和性能

Fe-0.25C-1.5Mn-1.2Si-1.5Ni-0.05Nb(质量分数,%)钢通过淬火-碳分配-回火(Q-P-T)工艺抗拉强度可达1250 MPa以上兼具良好塑性(大于17%),显微组织为位错型板条马氏体、微合金碳化物和薄片状残留奥氏体。通过低温拉伸试验分析了Q-P-T钢在-85～25℃下的力学性能并采用透射电镜观察了试样在25℃和-85℃时拉伸前后的显微组织。结果表明,Q-P-T钢在-70～25℃时显示了良好的低温力学性能,仅当拉伸温度低于-70℃时试样塑性开始出现大幅下降;残留奥氏体在未变形前具有良好的低温稳定性,但在变形过程中会发生马氏体相变,产生相变诱发塑性(TRIP)效应,这是Q-P-T钢具有高强度和良好塑性的主要原因。