碳含量对铬钼钢贝氏体组织形貌的影响

取超低碳的高纯钢和12CrMo、20CrMo、35CrMo、9Cr2Mo和GCr15等工业用钢,淬火时发生中温转变．然后应用QUANTA-400型环境扫描电镜观察贝氏体组织形貌的变化。发现,随着碳含量的增加,过冷奥氏体在中温区的转变,由块状相变到低、中碳无碳化物贝氏体转变,演化到高碳羽毛状上贝氏体和竹叶状下贝氏体。表明含碳量对贝氏体形貌产生显著的影响。探讨了影响机制,认为：（1）块状转变与贝氏体相变有亲缘关系。贝氏体相变时由成分涨落形成贫碳区,并且在贫碳区中形核（BF）,它与块状转变的γ→α没有本质上的区别,属于非协同型的无扩散相变。依靠原子的热激活跃迁进行界面移动的过程,新相可连续长大。（2）随着碳含量的增加,在贝氏体铁素体片条之间留下富碳的奥氏体薄膜,铁素体片条之间不能融合时,则得到无碳贝氏体;如果BF片条之间的富碳奥氏体中析出碳化物,则形成羽毛状上贝氏体;如果在BF／γ相界面上析出碳化物,将贝氏体片分割成许多细小的亚单元,则得到竹叶状下贝氏体。     

A study of microstructure,transformation mechanisms and correlation between microstructure and mechanical properties of a low alloyed TRIP steel

Differently heat treated samples of a low alloyed TRIP steel have been investigated using electron diffraction techniques in SEM and TEM. Aim was, first, to discriminate the microstructure constituents, austenite, ferrite, bainite, and martensite, second to gain information on the γ–α phase transformation mechanisms and third to correlate the mechanical properties and the microstructure of the samples. Bainite always occurs in conjunction with an orientation gradient in the surrounding ferrite matrix. It consists of fine lamellae of ferrite and austenite which show a sharp Kurdjumov–Sachs orientation relationship with each other. This was interpreted in terms of a displacive bainite formation mechanism. The microstructure is formed by growth of γ-grains during intercritical annealing and shrinking of these grains during the subsequent cooling without nucleation of new α-grains. The transformation first occurs reconstructively into ferrite and then, at lower temperature, displacively into bainite. The mechanical properties of differently heat treated samples are most strongly influenced by the amount and distribution of carbon in the retained austenite and by the degree of recovery in bainite and austenite.     

关于60Si2MnA钢奥氏体中温转变的研究

60Si2MnA钢过冷奥氏体的中温转变产物为贝氏体铁素体和残余奥氏体,贝氏体铁索体的形成与自催化效应密切相关。在回火过程中,贝氏体中的奥氏体以扩散转变方式分解为铁素体和渗碳体。从而说明奥氏体的等温转变与回火转变是本质不同的转变。     

预相变马氏体对超级贝氏体钢组织热稳定性的影响

为明确超级贝氏体组织失稳机制以及探索提高超级贝氏体钢中残余奥氏体热稳定性的方法,通过预相变马氏体工艺,即在等温贝氏体相变前引入预相变马氏体,制备了中碳超级贝氏体钢。对比分析了回火前后中碳超级贝氏体钢显微组织和力学性能的变化,研究了预相变马氏体对中碳超级贝氏体钢中贝氏体组织及残余奥氏体热稳定性的影响。结果表明：预相变马氏体的存在能够细化贝氏体铁素体板条,提高残余奥氏体含量和热稳定性。预相变马氏体的引入及其对超级贝氏体组织的细化作用使得试验钢的屈服强度超过1 000 MPa,伸长率大于20%;300～600℃回火1 h后,高碳薄膜状残余奥氏体首先发生分解,形成细小的碳化物,然后贝氏体铁素体板条发生回复和再结晶,形成沿原板条方向的铁素体晶粒;600℃回火后试验钢的屈服强度仍与回火前相当,主要是预相变马氏体周围的薄膜状残余奥氏体未发生明显分解,能够抑制相邻贝氏体铁素体板条的回复。     

贝氏体相变简介

钢、有色合金和一些陶瓷材料中都存在贝氏体相变。贝氏体钢正成为有益的工程材料。总结评述切变学派和扩散学派作者们以形貌、动力学或晶体学对贝氏体相变机制所持的论点。钢中贝氏体相变以过饱和铁素体开始形成之说迄未得到支持。一些实验已发现替代（置换）型合金元素在相界面上的偏聚，并以此所呈现的拖曳效应说明相变的不完全现象，切变学者以切变机制来解释这个现象，但此现象不是钢中贝氏体相变的普遍情况。贝氏体形成时呈现帐篷形浮突，不具不变平面应变特征；有时马氏体相变晶体学表象理论能近似地应用于贝氏体相变晶体学，但不能以此来判定其相变机制为扩散或切变。溶质拖曳效应以及高分辨电镜对相界面结构实验、热力学研究、磁场和应力场对贝氏体相变影响以及一些预相变现象都确证贝氏体相变籍扩散机制进行。本文作者定义贝氏体为：在Ms温度以上，经扩散相变的产物，多呈片状，形成时会在自由表面上呈现帐篷形浮突。提出贝氏体相变机制进一步研究和应用的展望。     

应力对钢中贝氏体相变的影响

外加应力使贝氏体相变形核率增大，等温孕育期缩短，即使所加应力远低于母相的屈服强度．由于钢中γ→α γ′的形核驱动力较大(约为kJ／mol数量级)，贝氏体相变的嘭胀应变能很小，过小的外加应力对形核率的影响甚微．考虑在外加应力的影响下，会使界面能量有所下降，也可能发生碳原子的再分布，偏聚在晶界或其它缺陷，甚至碳化物析出都会显著地增大形核率和缩短孕育期，有待进一步实验给予证明．无应力下，贝氏体相变动力学可以用Avrami的等温相变方程来表述；应力下则符合应力下铁索体及珠光体相变的动力学模型(经修改的Avrami方程)．形变奥氏体促发贝氏体相变，但随后会发生奥氏体的力学稳定化，其机制可能和马氏体相变时的奥氏体力学稳定化不完全相同，仅形变形成的位错阻碍贝氏体以一定位向长大，使相变动力学迟缓．贝氏体相变时奥氏体力学稳定化的模型有待建立。     

低碳钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体转变的影响

采用电子背散射衍射 (EBSD) 研究了低碳Fe--C--Mn--Si钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体形核的影响. 通过两阶段等温热 处理, 获得了晶界铁素体和贝氏体的混合组织. 结合金相观察和取向测量, 发现晶界铁素体与贝氏铁素体之间的界面分为两种, 一种界面不清晰, 一种界面清晰. 分析表明, 在晶界铁素体/贝氏体界面不清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体保持取向关系, 贝氏体在这类界面形 核生长, 且取向与晶界铁素体保持一致; 在晶界铁素体/贝氏体界面清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体无取向关系, 且贝氏体与晶界铁素体之间取向差较大.     

Effect of silicon and prior deformation of austenite on isothermal transformation in low carbon steels

Isothermal transformation (TTT) behavior of the low carbon steels with two Si con-tents (0.50 wt pct and 1.35 wt pct) was investigated with and without the prior deformation. The results show that Si and the prior deformation of the austenite have significant effects on the transformation of the ferrite and bainite. The addition of Si refines the ferrite grains, accelerates the polygonal ferrite transformation and the formation of M/A constituents, leading to the improvement of the strength. The ferrite grains formed under the prior deformation of the austenite become more ho-mogeneous and refined. However, the influence of deformation on the tensile strength of both steels is dependent on the isothermal temperatures. Thermodynamic calcu-lation indicates that Si and prior deformation reduce the incubation time of both ferrite and bainite transformation, but the effect is weakened by the decrease of the isothermal temperatures.     

Modeling of structure of double-phase low-carbon chromium steels

A physical model for determining the relative amount of phase components and the size of ferrite grains after decomposition of austenite in the process of cooling of double-phase steels is suggested. The main products of austenite transformation, i.e., polygonal ferrite, pearlite, bainite, and martensite, are considered. The driving forces of the transformation and the concentration of carbon on the phase surface are determined with the use of methods of computational thermodynamics. The model is based on equations of the classical theory of nucleation and growth. It allows for the structural features of the occurrence of γ → α transformation and contain some empirical parameters. The latter are determined using data of dilatometric measurements of the kinetics of austenite transformation and metallographic measurements of the size of ferrite grains. The model is used for predicting the kinetics of the transformation under the complex cooling conditions implemented by the VOEST-ALPINE STAHL LINZ GmbH rolling mill within the computer system for control of mechanical properties of hot-rolled strip.     

热模拟Q890高强钢焊接过程中组织转变的原位观察

采用高温激光共聚焦显微镜对6 mm厚Q890高强钢板进行了焊接热模拟试验。通过原位观察研究了不同焊接热输入条件下钢板显微组织的形核和核长大过程。结果表明:焊接后在t_8/5为300 s的条件下冷却的钢板奥氏体晶界析出块状铁素体,室温组织为先共析铁素体、粒状贝氏体和少量板条贝氏体;在t_8/5为60 s的条件下冷却的钢板,贝氏体转变从奥氏体晶界开始,室温组织主要为针状铁素体、板条贝氏体和粒状贝氏体;在t_8/5为30 s的条件下冷却的钢板,板条贝氏体呈缠结互锁状,室温组织主要为板条贝氏体和板条马氏体;在t_8/5为15 s的条件下冷却的钢板室温组织为板条马氏体及少量板条贝氏体。通过采用高温激光共聚焦显微镜进行焊接热模拟试验并结合组织转变的原位观察来判定高强钢钢焊接性能是可行的。     

低碳Mn-Nb-V和Mn-Mo-Nb-V钢中的贝氏体转变

大森等和Habraken曾分别研究了低碳低合金钢中出现的B_Ⅰ型、B_Ⅱ型、B_Ⅲ型贝氏体和粒状贝氏体的特点和形态。我们对低碳Mn-Nb-V和Mn-Mo-Nb-V钢中的贝氏体进行光学显微镜和透射电子显微镜观察,研究贝氏体形态和转变。试验用钢用感应炉冶炼,锻成直径15 mm的圆棒,经退火加工成直径12mm厚2mm的片试样。其化学成分如下(wt-%):     

The phase transformation residual stress in granular structure

在假设马氏体岛形态和分布的基础上, 采用有限元法计算了粒状组织形成过程中的相变残余应力, 并讨论 了相变残余应力对宏观变形行为的影响. 结果表明: 粒状组织形成过程中, 奥氏体转变为马氏体后将在铁素体基体中产生静水张应力, 而马氏体岛承受压应力作用; 残余应力随马氏体体积分数和铁素体基体强度的增加而增大, 存在临界马氏体体积分数, 此时铁素体完全屈服; 残余应力是导致空冷粒状组织钢出现连续屈服现象的原因之一, 但对屈服强度的影响较小.     

低碳钢SS400形变强化相变组织演变的动力学

采用Gleeble 1500热模拟机进行压缩实验,研究了Q235级别低碳钢SS400在750和780℃形变强化相变组织演变及动力学的定量特征．过冷奥氏体形变过程的形变强化相变按照其转变动力学的特征可分为3个阶段：前2个阶段的转变动力学方程形式与J-M-A方程的形式相符,而第3阶段的转变动力学与J-M-A方程的形式不相吻合．第1阶段符合Cahn的“位置饱和”机制,动力学参数n值为4,对应于铁素体在原奥氏体晶界及三叉界的形核及快速长大．第2阶段不符合Cahn的“位置饱和”机制,n值在1．0—1．5之间,对应于晶内奥氏体／铁素体前沿畸变区的大量形核．第3阶段对应于剩余少量形核位置时的转变变缓过程．变形提高了晶粒的形核率,同时促进了晶粒的长大速率;形变强化相变铁素体晶粒转变初期的长大速率随应变速率的增加而增大。     

MECHANICAL STABILIZATION OF DEFORMED AUSTENITE DURING CONTINUOUS COOLING TRANSFORMATION IN A C-Mn-Cr-Ni-Mo PLASTIC DIE STEEL

1.IntroductionTOmeettherequirementsofmachinability,polishedquality,alldoillerpropertiesofcompletedieproducts,quellchedafldtemperedprehardenillgtreatmentfortheblallkshasbeenwidelyusedintheplasticdiemanufacturingprocess.Recently,atllerlllomechallicalprehardeningprocesshasbeendevelopedforaInediumcarbonMll-Cr--Ni--Moplasticdiesteel(718steel)usedtosubstitutetheaboveheattreatmentprocesseswiththeaimofcuttingdownmanufacturingcosts.Becausethesteelhadsufficienthardenability,polygonalferritetransformat…     

Residual Ferrite Control of 9Cr ODS Steels by Tailoring Reverse Austenite Transformation

By tailoring the reverse austenite transformation behavior of 9 Cr oxide dispersion strengthened(ODS) ferritic/martensitic steels, the residual ferrite in ODS steels can be controlled. The reverse austenite transformation behavior of ODS steels is closely related to the initial microstructure conditions prior to austenite transformation. For the spark plasma sintered steels, both the amount and size of residual ferrite decrease with increasing heating rate. Nevertheless, high heating rate will increase the amount and size of residual ferrite in annealed ODS steels. As an isothermal treatment is performed at temperatures above Ac 1, lower isothermal temperature has a more evident effect on the ferrite distribution in spark plasma sintered steels than that in annealed ones.     

贝氏体铁素体的形核

采用60Si2CrV、20CrMo等工业用钢,在贝氏体转变开始线附近进行短时间的贝氏体等温淬火,获得少量贝氏体,然后水冷,得到少量贝氏体＋马氏体＋残留奥氏体组织。应用QUANTA-400环扫电镜对贝氏体相变的形核进行了观察,发现贝氏体铁素体在晶界、相界面、晶内等处形核。研究了形核机制和形核时的能量变化,计算了晶核的临界尺寸、形核功,获得贝氏体临界晶核尺寸a＊=16.7 nm（b=25 nm）,形核功△G＊=2.7×102 J.mol-1。     

热变形参数对α→γ逆相变再结晶晶粒细化的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机,研究了热变形参数对低碳微合金钢α→γ逆相变再结晶的影响及其晶粒细化的机制。结果表明,试验钢中非平衡态组织马氏体在再加热过程中,原奥氏体晶粒发生了逆相变再结晶,并随变形温度的降低,再加热淬火后的奥氏体晶粒逐渐细化;在部分再结晶区变形得到的混晶组织,可以通过逆相变再结晶得到消除;随变形量的增加,再加热淬火后的奥氏体晶粒逐渐细化。     

一种碳锰曲轴钢的奥氏体连续冷却转变规律

使用DIL805L型膨胀仪分析了曲轴钢的相变规律,得到了其奥氏体连续冷却转变曲线（CCT）。结果表明,试验钢的临界点为：Ac1＝682 ℃,Ac3＝765 ℃;当冷速为0.2～5 ℃/s时,转变产物为铁素体＋珠光体;当冷速大于5 ℃/s时,转变产物为铁素体、珠光体、贝氏体与马氏体的混合组织;当冷速增大到15 ℃/s时,转变产物为贝氏体和马氏体组织;冷速越大冷却后马氏体含量越多,硬度逐渐增加。     

中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变的影响

对中锰钢中原奥氏体晶粒尺寸对马氏体相变动力学的影响进行了分析。利用SEM、XRD、热膨胀相变仪和EBSD等检测手段,研究了不同原奥氏体晶粒尺寸下马氏体相变速率和马氏体板条组织的变化。通过不同温度的奥氏体化处理,分别得到了尺寸为(190±15)、(36±2)、(11±2)和(4.8±2) μm的原奥氏体晶粒。结果表明:随着原奥氏体晶粒尺寸的降低,马氏体相变开始温度由289 ℃降低到250 ℃,而马氏体的相变速率先升高后降低。分析表明,马氏体的相变速率与马氏体的形核点数量直接相关,而马氏体的形核点数量受原奥氏体晶粒尺寸大小和马氏体板条的宽长比影响。当原奥氏体晶粒尺寸小于5 μm时,马氏体板条的宽长比明显增加,马氏体形核点数目随过冷度增加而增加的速率明显降低,从而造成马氏体相变速率降低。     

4330M钢连续冷却过程中的组织转变特征

采用Gleeble-3500热模拟试验机对4330M钢进行连续冷却转变试验,研究了冷却速率在0.8~10 ℃/s范围内连续冷却过程中组织结构转变特征。采用热膨胀、硬度测试及彩色金相等试验测定4330M钢的连续冷却转变(CCT)曲线。结果表明,4330M钢在冷却过程中存在铁素体、贝氏体和马氏体相变区,没有珠光体相变区。随着冷却速率的增加,过冷奥氏体依次分解为铁素体+粒状贝氏体、粒状贝氏体+下贝氏体+马氏体和完全马氏体,马氏体的临界冷却速率约为3 ℃/s。下贝氏体中铁素体和渗碳体的取向关系为(110)_α//(102)_Fe3C和[111]_α//[201]_Fe3C。结合维氏硬度试验与彩色金相定量分析,建立了4330M钢硬度-体积分数模型HBW=-0.07-4.69f_F+4.02f_GB+4.63f_LB+4.82f_M。