CCSE船板钢连续冷却转变行为及动力学研究

 热轧在线组织性能预报系统的准确性很大程度上取决于钢的相变动力学模型,因此需要合理的模型来描述钢的相变动力学行为。采用热膨胀仪对CCSE船板钢的静态连续冷却转变曲线进行测定,并结合室温金相组织及硬度得出CCT曲线。采用Matlab编程拟合相变开始及结束温度与冷却速率之间的关系曲线,并对相变动力学模型参数进行优化,最后对比试验钢连续转变过程中的试验数据和回归模型的动力学行为曲线。结果表明,模拟计算值与试验值拟合程度很高,进一步说明该模型的合理性。     

一种含Nb、Ti微合金钢的连续冷却相变行为

利用MMS -200热模拟试验机对试验钢进行不同变形条件下的连续冷却转变试验.针对不同的冷却速度,采用热膨胀法结合金相法测定试验钢在连续冷却转变中的相变温度,利用光学显微镜及扫描电镜观察试样的显微组织,并测定珠光体的含量,进而绘制出试验钢在变形和未变形条件下的连续冷却转变(CCT)曲线,从而得出不同变形工艺对微合金钢连续冷却转变行为和显微组织的影响规律.     

含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析

采用热膨胀法研究了某含Ti系TRIP钢在完全奥氏体温度下的连续冷却相变过程;结合显微组织观察,建立了试验钢的连续冷却转变曲线,分析了钢的相变规律和组织形貌。结果表明,当冷速低于1~℃/s时,试验钢仅发生铁素体和珠光体相变;加快冷速后,逐渐发生贝氏体和马氏体相变;冷速超过10~℃/s时,认为贝氏体已基本消失,只发生马氏体转变,室温组织为全马氏体。试验钢在冷轧试制过程中,可选择在两相区退火,淬火温度(一次快冷温度)可取204~343~℃。     

Q500q钢的连续冷却转变行为及生产试制

利用热模拟实验机Gleeble-2000,对Q500q钢连续冷却转变行为以及在650～300℃温度区间的相变行为进行了研究及生产试制.结果表明:当冷速为1～4℃/s时,试验钢的微观组织由铁素体和珠光体组成.当冷速增至4～16℃/s时,发生贝氏体相变;随着冷却速度的增加,贝氏体组织更为细化且体积分数增加.当冷却速度大于4℃/s后,试验钢在650～300℃冷却速度减半时,贝氏体相变的终了温度升高,贝氏体相变区间缩小,与连续冷却转变相比组织差距不大.采用两种不同的冷却方式生产试制后,两组试验钢的力学性能和金相显微组织一致,说明650℃以下可以采用缓冷坑堆冷的方式来提高钢板的探伤合格率.     

铌-钛微合金化高强钢连续冷却的相变规律

利用Gleeble 3500热模拟试验机研究了铌-钛微合金化试验钢在变形与未变形条件下的连续冷却相变规律。研究结果表明:试验钢在2~50℃/s的较大冷速范围内均可获得贝氏体组织,且随着冷却速度的增加,组织中粒状贝氏体的量下降,板条贝氏体的量增加;同时变形促进相变,有利于奥氏体中新相的形成。用热膨胀法建立了试验钢静态与动态条件下的连续冷却转变(CCT)曲线。     

含钛低合金超高强耐磨钢的连续冷却相变行为

在MMS-300热力模拟实验机上对一种含钛低合金超高强耐磨钢进行热模拟实验,研究了热变形奥氏体在连续冷却转变过程中的相变行为,建立了其连续冷却转变曲线(CCT曲线),观察了不同冷速下的组织变化情况,并探讨了精轧阶段变形量和变形温度对试验钢组织和性能的影响.结果表明,变形促进了先共析铁素体和珠光体的转变,缩短其孕育期,在...     

变形工艺对Q345 GJC高建钢连续冷却相变的影响

借助Gleeble-2000型热力模拟实验机,研究了Q345GJC高建钢奥氏体连续冷却过程的相变规律,结合热膨胀法和金相法,分别构建实验钢奥氏体动态和静态连续冷却相变曲线(CCT),分析了加速冷却、热变形和工艺温度对实验钢相变的影响。结果表明,与静态CCT曲线比较,实验钢的动态CCT曲线整体向左上方移动,γ/α相变开始温度随冷却速度的增大而逐渐降低;高温变形对铁素体和珠光体组织转变有利,扩大了铁素体相变区,但阻碍了贝氏体相变;奥氏体变形对贝氏体转变是双重的,高冷速变形促进贝氏体相变,低冷速变形抑制贝氏体相变。     

工艺参数对耐蚀钢12CuCrNiV组织与性能的影响

采用热力模拟试验机、光学显微镜、显微硬度计研究了耐蚀钢12CuCrNiV在不同冷却速率下的连续冷却组织转变规律,并绘制其CCT曲线,同时研究了形变温度和冷却速度对耐蚀钢热变形后的组织和硬度的影响规律。结果表明:连续冷却转变情况下,耐腐蚀钢在冷速小于15℃/s时,有铁素体转变;冷速小于1℃/s时,有珠光体转变;冷速在0.5~20℃/s之间时,有贝氏体转变。控制冷速在5~15℃/s可得到铁素体和贝氏体复相组织。随变形温度的降低,试验钢形变过程中形变诱导铁素体相变现象显著,且伴随有M/A岛生成;随冷却速度的增高,形变诱导相变现象减弱,M/A岛数量减少。与连续冷却试验相比较,形变诱导析出现象明显,其硬度增量为40~50HV,形变可使试验钢的析出向更高冷速移动。     

17MnNiVNbR钢的连续冷却转变行为研究

利用Formastor-FII型膨胀仪和Gleeble-3800热模拟试验机,结合显微组织观察和硬度测试,研究了压力容器用钢17MnNiVNbR的静态和动态连续冷却转变行为,并分析了热变形对相变行为的影响。实验结果表明:冷却速率较低时,17MnNiVNbR钢的相变组织为先共析铁素体和珠光体;随着冷却速率的增加,依次出现贝氏体和马氏体。热变形能提高铁素体、珠光体和贝氏体的相变温度,并使连续冷却转变曲线向左上方移动。     

稀土对低碳高铌钢相变行为及组织的影响

利用L78 RITA热膨胀相变仪研究了不同冷速下稀土对低碳高铌钢相变行为的影响,并结合金相法绘制了加稀土和未加稀土两种成分试验钢的连续冷却相变曲线,分析了稀土对连续冷却组织的影响规律。试验结果表明,稀土加入低碳高铌钢后使连续冷却相变曲线向右移动,在相同冷速下显著降低了奥氏体向铁素体转变的开始温度,并且随着冷速的增加使降低程度增大。冷速从0.1℃/s增加到15℃/s时,加稀土的低碳高铌相变开始温度点下降了90℃,而未加稀土的下降了52℃;另一方面,稀土对低碳高铌钢在0.1℃/s到1℃/s冷速下的组织有较大影响,促进了针状铁素体的转变,并能在冷速增至5℃/s后使其更易获得板条状贝氏体组织。     

合金元素铜对ULCB钢相变及组织结构的影响

主要以ULCB钢的化学成分为基础，通过添加不同含量的合金元素Cu，着重分析研究了合金元素Cu对ULCB钢的相变、组织结构的影响，并对合金元素Cu的作用机理进行了探讨。研究结果表明，随着钢中w(Cu)的增加，相变点Ac1、Ac3及贝氏体转变温度均呈下降趋势，试验钢的奥氏体晶粒大小及在随后淬火冷却过程中形成的贝氏体的尺寸亦随钢中w(Cu)增加而呈下降趋势，当w(Cu)增加到1．0％以上时，这种趋势有所减缓。     

纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350℃等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230℃等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.      

Thermo‐elastic Homogenization of 3‐D Steel Microstructure Simulated by the Phase‐field Method

A multi‐scale approach based on the asymptotic homogenization method of periodic material structures is applied here to determine the effective thermo‐elastic properties of 3D steel microstructures, which have been calculated by phase‐field simulations. A multiphase‐field model, coupled to thermodynamic databases, is used to evaluate the microstructure evolution during the austenite to ferrite phase transformation of low carbon Fe‐C‐Mn steel. In order to derive effective mechanical properties, geometrical information about the grains, their phase properties and crystallographic orientations are transferred to the homogenization tool. Effective cubic Young and shear modules and Poisson coefficients are predicted for different ferrite volume fractions. Moreover, the volume change is derived as function of the phase fractions, leading to a calculated dilatometer curve. The effects of the thermal shrinkage and the volume expansion caused by the phase transformation are taken into account.     

相变诱发塑性钢研究开发的进展

介绍了高强度低合金相变诱发塑性钢的研究现状,残余奥氏体形态、尺寸和体积分数对钢强塑性的影响以及为改善钢的热镀锌性能所进行的以铝代硅的成功开发;以热力学、动力学为工具进行的TRIP钢的成分设计以及相变塑性钢高速冲击拉伸性能的特点;800～1200MPa级微合金TRIP钢的研发和激光焊接试验以及具有优良焊接性能和热镀锌性能的新型相变塑性钢的开发进程.     

超细晶钒微合金化双相钢性能

研究了钒微合金化对高强双相钢微观组织及性能的影响。与Fe-0.186C-1.5Mn-0.3Si-0.008N参照钢相比,加入0.14%V带来如下效果:(1)在冷轧及退火状态铁素体晶粒高度细化;(2)严重推迟在连续退火过程中铁素体向奥氏体转变的初始动力学;(3)慢冷条件下铁素体开始转变温度稍微提高,但珠光体和贝氏体转变被抑制,导致淬透性提高;(4)在临界退火温度≤740℃时观察到未溶渗碳体;(5)750℃/180 s退火后铁素体相中发现大量V(C,N)析出(平均直径7.4 nm),而马氏体(奥氏体)中析出物稀少,尺寸更大(平均直径13.4 nm);(6)不含钒参照钢抗拉强度随马氏体体积分数增量为~16 MPa/%,而含钒钢由于晶粒细化和铁素体选择强化,强度随马氏体含量变化增量相当低(~4 MPa/%),在马氏体体积分数45%变软。     

形变对Cr-Mo低合金钢相变的影响

 Cr-Mo低合金钢在工业生产中有着重要的应用。CCT曲线是研究过冷奥氏体相转变的重要依据。通过Gleeble-3500热模拟试验机及DIL805A淬火变形膨胀仪模拟了Cr-Mo低合金钢的变形及冷却工艺,并利用超组元模型进行热力学计算分析。理论计算结果表明,形变通过提高了Cr-Mo低合金钢相变过程中的自由能进而影响了碳在奥氏体中的活度及相界面碳平衡摩尔分数,相界面碳平衡摩尔分数的变化带来了相变驱动力与形核驱动力的不同,进而影响相变的孕育期与过冷度。结果表明,相变孕育期与过冷度的变化与理论计算结果一致,热力学计算很好地解释了形变对相变的影响。同时表明形变可以提高铁素体相变临界冷速,当冷速为0.3 ℃/s时,Cr-Mo低合金钢可获得最为均匀细小的铁素体晶粒。适当的变形与冷却工艺对改善Cr-Mo低合金钢组织与性能有着重要的作用。     

2 GPa中碳中锰纳米贝氏体钢的相变和塑性机理

 高碳(质量分数为0.78%~0.98%)高硅(质量分数约为1.5%)钢采用低温贝氏体转变(通常为150~250 ℃),可获得不小于2.0 GPa超高强度,但塑性较低(通常不大于8.0%);同时需要非常长的贝氏体相变时间(通常不小于4 d)。采用降低碳含量(Fe-0.30C-1.5Si-1.5Ni)的成分设计,可以显著加速贝氏体相变(300 ℃等温0.5 d),获得优良强度(抗拉强度(1 138±6) MPa)和塑性(伸长率为18.5%±1.5%)匹配的性能;但很难达到超高强度(1 500 MPa)级别。参考高/中碳贝氏体钢的合金设计、显微组织和力学性能特点,采用“中碳、以铝代硅、以锰代镍”的合金成分(Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn)体系,在M_s(马氏体开始转变温度)温度(300 ℃)附近进行贝氏体相变,可以获得强度为2.0 GPa级((2 029±9) MPa),伸长率超过10.0%(11.5%±1.0%)的高塑性纳米贝氏体钢,同时贝氏体相变时间适中(等温2 d),合金制造成本低廉(镍质量分数约为0.5%)。Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn钢具有超高强度主要是由于硬相组织贝氏体铁素体和马氏体总体积分数为85.1%,其中贝氏体铁素体板条宽度为(85±30) nm。具有较高塑性主要是由于软相组织残留奥氏体的体积分数为14.9%,碳质量分数为1.12%,位于贝氏体铁素体板条之间的薄膜状残留奥氏体尺寸为(30±15) nm;同时碳、锰元素能够增加残留奥氏体稳定性,特别是相对于低锰含量,5%中锰元素对残留奥氏体有更显著的稳定性作用,使其在低应力作用下不容易发生相变,但在高应力过程中持续发生TRIP效应以提高塑性。     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

Influence of Deformation on Transformation of Low Carbon and High Nb-containing Steel during Continuous Cooling

 The effect of deformation in the nonrecrystallized region on the phase transformation for a low carbon and high Nb-containing steel with coarse austenite grain size was investigated by means of dilatometry measurement and microstructure observation. The results show that with the cooling rate increased, both the transformation start and finish temperatures measured by dilatometer are decreased, and the corresponding microstructure is changed from ferrite and pearlite to full granular bainite gradually. The dynamic CCT diagram is plotted according to the dilatometry measurements and microstructure observations. Dilatometry measurements also show that the transformation start and finish temperatures of the tested steel are raised with increasing strain, strain rate and deformation temperature, and the reasons for this are discussed.     

Microstructure and properties of hot‐rolled high strength multiphase steels for automotive application

Effects of alloying with combinations of the elements Mo, Cr and B on the bainite transformation behaviour and microstructure of hot‐rolled high strength sheet steels microalloyed with mass contents of Ti and Nb, 0.05 or 0.15 % C and 1.5 % Mn have been studied. The relationships between microstructures formed in the steels coiled at various temperatures and their mechanical properties have been investigated. The 0.15 % C microalloyed steel alloyed with Mo,Cr and B with a complex bainitic microstructure was found to have distinctive high performance behaviour combining continuous yielding, high tensile strength and plasticity after coiling in a wide temperature region. The strain hardening of the micro‐constituents typical for the investigated steels has been analysed to have a better understanding of the mechanical properties of complex phase microstructures in low alloy ferrous alloys. It was found that bainitic ferrite with austenitemartensite islands as a second phase leads to high strength and adequate elongation. The features of the bainite formation in the Mo, Cr and B alloyed CMn steel microalloyed with Ti and Nb during slow cooling from temperatures between 650 and 550 °C was studied by dilatometry.