钢铁材料组织超细化技术研究

论述了近年来钢铁材料组织超细化的研究成果,探讨了超细晶技术的理论依据及存在问题,为人们对钢铁材料组织超化技术的理论研究和实际工程应用提供参考。     

低碳钢铁素体晶粒超细化技术

铁素体晶粒超细化技术是大幅度提高低碳钢强度、韧性和节约资源的有效途径。分析现有研究结果,得出了最有效的铁素体晶粒细化技术,获得1μm左右的铁素体晶粒和σy≥750MPa,δ≥10％的力学性能,可对钢铁材料组织超细化技术的理论研究和实际应用提供参考。     

P-RE复合超细组织耐候钢的理论与技术

深入研究了P、RE、晶粒细化和组织类型等因素对钢铁材料耐大气腐蚀性能的影响规律和作用原理。研究发现,P改善耐大气腐蚀性能显著,也可有效提高钢的强度,由较高的P含量所导致的钢铁材料的冷脆问题可通过晶粒细化或超细化控制而显著改善;RE可显著改善钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其主要作用机理是：在钢中形成的RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解,并在pH值较高的阴极沉淀,从而起到缓蚀作用;晶粒细化有益于提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能。通过集成上述3项技术,开发了新型的P-RE复合合金化超细组织经济型耐候钢。所开发的新材料成本优势明显,强韧性高,耐大气腐蚀性能可接近Cor-ten B钢水平。     

等离子淬火技术的研究与应用

研究了等离子淬火技术及其应用．结果表明，等离子表面硬化处理能够获得超细化马氏作组织，并显著提高零件的使用寿命．     

各种钢铁的焊接

作为新一代高性能钢铁结构材料代表的超细晶粒钢，因其晶粒的超细化从而实现了性能的强韧化，但在焊接时，面临的最大障碍是热影响区晶粒过度长大。系统分析了超细晶粒钢焊接接头的组织特征和焊接性，对超细晶粒钢焊接方法进行了新的分类：[第一段]     

5154铝镁合金线材晶粒细化技术研究进展

对近年来5154铝镁合金线材晶粒细化技术的研究开发进行了阐述,从材料成分设计优化与晶粒细化技术两个方面,详细分析了变质处理、电场细化、表面技术处理、热处理工艺与拉拔道次优化等技术措施,总结了从合金成分、制备工艺到晶粒细化处理的优化措施,并对合金向超强超细化发展中存在的问题及研究的技术路线进行了探讨。     

2004年《金属热处理》总目录

专家论坛 (期 页 )先进热处理技术的发展和展望 ( 1 6)热处理信息化若干问题的思考 ( 1 13 )我国高新技术及其产业的发展 ( 2 1)材料研究先进超细化处理技术在钢铁材料中的应用 ( 1 16)用人工神经网络预测钢的贝氏体开始转变临界冷却　速度 ( 1 5 8)粉体聚集状态对自蔓延高温合成 (SHS)反应喷涂　Al2 O3 Al2 Cu3 涂层的影响 ( 1 62 )165CrNiMoV轧辊柔性电弧加热差温热处理的组织　与性能 ( 1 66)金笔零件仿金涂层的色泽研究 ( 1 68)锰对奥贝球铁组织和性能的影响 ( 1 70 )Al Pb Si Sn Cu轴瓦合金的微观结构及特征 ( 2 3 )12Cr 2…     

金属凝固细晶技术及发展

介绍了凝固过程控制在材料加工技术中的地位,阐述了凝固过程的研究内容和凝固组织细化的作用,并对金属凝固组织细化技术中的浇注过程和传热条件控制方法、化学处理方法、机械处理方法以及外加物理场方法作了简单评述;认为温度扰动、成分扰动、外加超声波、脉冲电流或脉冲磁场不仅能有效地细化金属凝固组织,还可以避免其他细化方法对环境和金属材料本身的污染,有利于材料的循环利用.     

喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢等温锻造组织性能研究

常规铸造超高碳钢晶粒粗大，晶界处有粗大的碳化物网络，所以脆性很高，机加工性能极差。喷射成形超高碳钢晶粒则大为细化，粗大的晶界碳化物得到消除，碳化物网络变得相当细密。但是可能由于工艺本身的特点，组织中会出现一些微细孔。该材料经等温锻造处理以后，能消除喷射成形工艺引入的微细孔，提高致密度，同时细化组织，提高材料的综合力学性能。     

钢铁冶金技术的进步及对焊接冶金方面的几点思考

简述了钢铁冶金技术如冶炼、轧制及热处理技术在最近几十年来取得的重大突破和明显进步。利用先进的钢铁冶金技术，可以降低钢铁中的硫磷杂质、有害气体及其它杂质，调整钢的组织类型和各种组织比例，细化钢的晶粒，使钢的强度、塑性、韧性及屈强比等综合性能得到很大改善。钢铁冶金技术的发展，对焊接科技工作者提出了挑战并促使他们进行思考．     

异构纳米/超细晶钢的研究进展

纳米/超细晶钢在具备高强度的同时,往往存在屈强比高、加工硬化率低和拉伸伸长率低的问题。近年来广泛的实验研究证明,异构组织往往能通过不同结构区域的协同耦合来优化材料的力学性能,是改善纳米/超细晶钢强/塑性“倒置”问题的有效途经。综述了近年来国内外关于钢中纳米/超细晶组织调控与其性能特点的研究进展,包括钢中主要异构组织的种类、性能特点和制备加工技术;同时,对异构纳米/超细晶钢面临的一些基础科学问题和发展前景进行了讨论和展望。     

动态相变制备超细晶钢理论研究进展

晶粒细化能够同时提高钢铁材料的强度和韧性,但工业应用最广泛的TMCP技术对显微组织的细化存在极限,通常仅能将晶粒细化至5 μm.利用动态相变(DT)技术能够制备出晶粒尺寸小于2μm的超细晶钢,对于满足工业发展需求具有重要意义.介绍了动态相变理论的研究进展,主要综述了动态相变形核驱动力、形核方式以及流变应力等方面的研究,...     

超细晶钢微观组织与力学性能的各向异性研究

通过温轧技术,成功制备了平均晶粒尺寸约1μm的超细晶钢。利用扫描电镜、电子背散射衍射和室温拉伸等检测手段,研究了超细晶钢板的微观组织与力学性能的各向异性。结果表明：制备的超细晶钢板不同方向的微观组织和力学性能具有明显的各向异性;纵截面表层和心部的晶粒大多呈现拉长的形态,同时表层的晶粒拟合椭圆长/短轴比相较于心部更小,形状更加接近于圆形,横截面的晶粒拉长状特征相较于纵截面减弱,更接近等轴态,晶粒在三维空间呈细长的扁梭形态;各向强度由高到低依次为轧向、横向、与轧向成45°方向;长梭形晶粒组成的微观组织形态和织构是导致超细晶钢板力学性能各向异性明显的主要原因。     

喷水冷却对400MPa级超细晶粒钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工电弧焊焊接400MPa级超细晶粒钢，并对不同冷却条件下的焊接接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明，400MPa级超细晶粒钢手工焊焊接接头热影响区存在着严重的晶粒长大和强度下降现象；焊接过程中采用喷水冷却可明显提高焊接接头强度，实际生产中可以应用手工电弧焊水冷处理方法焊接400MPa级超细晶粒钢。     

Plastic flow characteristics of ultrafine grained low carbon steel during tensile deformation

In order to explain steady-state plastic deformation, i.e. the absence of strain hardening in ultrafine grained low carbon steel during tensile deformation, steel of different ferrite grain sizes was prepared by intense plastic straining followed by static annealing and then tensile-tested at room temperature. A comparison between the ferrite grain size of ultrafine grained steel and the dislocation cell size of coarse grained steel formed during tensile deformation revealed that uniform dislocation distribution with high density and cell formation were unlikely to occur in this ultrafine grained steel. This is ascribed to the fact that the ultrafine grain size is comparable to or smaller than the cell size at the corresponding stress level. In addition, from a consideration of dynamic recovery, it was found that the characteristic time for trapped lattice dislocations to spread into the grain boundaries was so fast that the accumulation of lattice dislocation causing strain hardening could not occur under this ultrafine grain size condition. Therefore, the extremely low strain hardening rate of ultrafine grained low carbon steel during tensile deformation is attributed to the combined effects of the two main factors described above.     

Fabrication of cast carbon steel with ultrafine TiC particles

The carbon steels dispersed with ultrafine TiC particles were fabricated by conventional casting method. The casting process is more economical than other available routes for metal matrix composite production, and the large sized components to be fabricated in short processing time. However, it is extremely difficult to obtain uniform dispersion of ultrafine ceramic particles in liquid metals due to the poor wettability and the specific gravity difference between the ceramic particle and metal matrix. In order to solve these problems, the mechanical milling (MM) and surface-active processes were introduced. As a result, Cu coated ultrafine TiC powders made by MM process using high energy ball milling machine were mixed with Sn powders as a surfactant to get better wettability by lowering the surface tension of carbon steel melt. The microstructural investigations by OM show that ultrafine TiC particles are distributed uniformly in carbon steel matrix. The grain sizes of the cast matrix with ultrafine TiC particles are much smaller than those without ultrafine TiC particles. This is probably due to the fact that TiC particles act as nucleation sites during solidification. The wear resistance of cast carbon steel composites added with MMed TiC/Cu-Sn powders is improved due to grain size refinement.     

Ultragrain refinement of plain low carbon steel by cold-rolling and annealing of martensite

Simple cold-rolling and annealing of martensite starting structure can produce ultrafine grained structure in carbon steel. The microstructural evolution during the process was studied in a 0.13%C steel. The ultrafine lamellar dislocation cells (LDCs) with mean thickness of 60 nm were mainly observed in a 50% cold-rolled specimen as well as the irregularly bent lamellas (IBLs) and the kinked laths (KLs). The LDCs and the IBLs had large local misorientations. The specimens annealed at temperatures from 723 to 773 K showed the multiphased ultrafine structure composed of equiaxed ultrafine ferrite grains with the mean grain size of 180 nm, nano-carbides distributed uniformly and small blocks of tempered martensite. The formation of the ultrafine grained structure was discussed from the viewpoint of characteristics of the martensite starting structure. It was concluded that the fine grained structure of martensite play an important role for ultrafine grain subdivision during plastic deformation.     

400MPa级超细晶粒钢电弧焊焊接接头组织与性能

采用普通电弧焊方法（手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊）对400MPa级超细晶粒钢进行焊接,并对不同工艺条件下的焊接接头的组织与性能进行了分析。结果表明,400MPa级超细晶粒钢电弧焊焊接接头热影响区存在着明显的晶粒长大现象;手工电弧焊和埋弧焊焊接接头性能明显下降,而二筘化碳气体保护焊焊接接头性能下降不明显。根据试验结果,实际生产中可以利用二氧化碳气体保护焊方法焊接400MPa级超细晶粒钢。     

45钢在超细SiC颗粒作用下的正向冲蚀行为*

选用超细SiC颗粒作为磨料,研究了韧性材料45钢在正向冲击条件下的冲蚀行为并与7075-T6铝合金对比。使用高强度磁铁捕获了45钢冲蚀磨屑,利用扫描电子显微镜(SEM)对冲蚀磨损后试样表面以及磨屑形貌进行观测;采用质量分析法,分析45钢在不同冲蚀条件下的失重情况与材料去除率;利用X射线应力测定仪,分析45钢在不同冲蚀条件下的表层及深度方向的残余压应力分布情况。结果表明,正向冲击条件下,韧性材料表面主要发生塑性变形,偏向堆积脊部还存在片层剥落的材料去除形式,超细磨料产生的材料去除率相对较小,材料去除率随磨料量的增加呈先增加后减小的趋势;表层应力随磨料量呈先增加后降低的趋势,微磨料冲蚀残余压应力的影响深度约为10μm。     

400 MPa级超级钢专用焊条

焊缝金属的强韧化是超级钢焊接中的一个技术难题,要实现焊缝的强韧化,并避免冷裂纹,需开发与母材性能相匹配的焊接材料.对400 MPa级超级钢主要通过合金化控制焊缝组织使其获得针状铁素体即可获得理想的强韧性.通过大量工艺试验研究,结合400 MPa级超级钢的组织性能特点,研制开发了一种400 MPa级超级钢专用焊条.检测结果表明,该种焊条形成的焊缝金属组织为细小针状铁素体,焊缝金属屈服强度为435 MPa,抗拉强度为612 MPa,冲击吸收功为148 J,其组织和性能同400 MPa级超级钢能很好的相匹配,达到了预期目的.