化学成分和热加工条件对中碳非调质钢机械性能的影响

研究了化学成分和热加工条件对中碳非调质钢棒材机械性能的影响。在1000～1250℃下加热后,950～1200℃下锻造,锻后以不同方式冷却。其结果为:(1)C,Mn,V,N均提高钢的强度,其中C,V影响最大。Mn在一定含量范围内对中碳非调质钢的塑性和韧性无不良影响,其余几元素均使之降低。(2)在同一冷却条件下,强度随加热温度的升高而提高,塑性和韧性则降低。(3)当终锻温度在1050—1150℃范围内变化时,钢的各项力学性能指标变化不明显。要想得到满意的塑性和韧性指标,降低终锻温度至950℃以下是必要的。(4)在800—600℃温度范围内,在较低冷却速度范围内,冷却速度愈快,强度愈高,塑韧性不变。     

固溶温度对00Cr22Ni5Mo3N钢组织及力学性能的影响

研究了固溶温度对00Cr22Ni5Mo3N钢组织及力学性能的影响。结果表明：在1000-1150℃之间,随着固溶温度的提高,00Cr22Ni5Mo3N钢组织中的铁素体含量呈直线上升;钢的强度和硬度先下降后上升,在1050℃达到最低点;钢的塑、韧性变化明显,当固溶温度低于950℃时,钢的塑、韧性急剧下降。经过分析,塑、韧性的下降主要是脆性相的析出所致。     

冷却工艺对C-Mn钢组织与性能的影响

利用Φ500 mm热轧试验机和冷却系统,研究了C-Mn钢轧后开冷温度、终冷温度对钢组织和性能的影响。结果表明,提高轧后开冷温度可以细化铁素体和珠光体晶粒,提高屈服强度和韧塑性;降低终冷温度也可以细化晶粒,同时改变珠光体形貌,使珠光体含量增加,屈服强度、抗拉强度和低温韧性均得到改善。     

TMCP对低碳锰钢组织和力学性能的影响

通过TMCP工艺实验,研究了终轧温度和卷取温度对低碳锰钢力学性能和微观组织的影响规律.结果表明,在形变诱导相变上限温度Ad3之上(850 ℃)终轧后快速冷却,组织主要由仿晶界型铁素体(GBA)和大量贝氏体组成,其中贝氏体铁素体呈板条状,塑性和韧性较高;当终轧温度降低到800 ℃(低于Ad3)时,得到的组织为等轴状铁素体和一定量的贝氏体,等轴铁素体的平均晶粒尺寸约为8 μm,强度较高,综合性能良好.终轧温度和卷取温度主要是通过改变实验钢的组织组成和晶粒大小来对其力学性能产生影响的.通过控制终轧温度和卷取温度,可以实现细晶强化、贝氏体相变强化和析出强化的复合强化,有利于低碳锰钢获得良好的综合性能.     

钛微合金化热轧双相钢的工艺研究

通过模拟实验研究了钛微合金化热轧双相钢的连续冷却转变曲线及终轧温度对组织的影响规律,获得了可行的工艺窗口,并进行了验证性热轧实验.在冷却速率小于5℃·s-1及温度在625~725℃时,实验钢可以形成先共析铁素体.随着终轧温度升高,组织中铁素体及马氏体含量先升高后降低,但幅度不大.同时,当终轧温度较高时,铁素体显微硬度增加,析出强化作用增加.当终轧温度及缓冷温度分别为840℃及700℃时,获得了抗拉强度为672 MPa及屈强比为0.61的性能良好的热轧双相钢.经计算,铁素体组织中析出强化量为78.5 MPa.      

控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响

通过实验室φ350 mm 4辊轧机对V-Nb-Wi微合金化X100管线钢(%:0.057C、1.84Mn、0.25Mo)进行控轧控冷试验。结果表明,在1 100℃始轧,800～900℃终轧,100～400℃终冷温度下,X100钢的组织为针状铁素体+粒状贝氏体-下贝氏体。降低终轧温度可细化组织,提高钢的强度;降低终冷温度可提高钢的强度,但使钢的韧性降低。X100管线钢的最佳轧制工艺为终轧温度850℃,终冷温度200℃。     

工程机械用高强度钢板控轧控冷工艺的开发

为开发强度级别为６８５ＭＰａ的高强钢板的控轧控冷工艺,研究了终轧温度,未再结晶区累积压下量,终冷温度,冷却速度等工艺参数对钢的显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,在控轧控冷条件下,钢的室温显微组织由铁素体和贝氏体组成,贝氏体主要以粒状贝氏体为主,此外,晶粒细化是提高钢的强度和韧性的最有效的手段。     

增氮对钒微合金钢组织和性能的影响

 通过对不同钒、氮质量分数的试验钢进行热模拟压缩试验和实验室轧制试验,用OM、SEM和TEM分析试验钢的显微组织,研究增氮对钒微合金钢组织和性能的影响。结果表明,普通钒微合金钢为板条贝氏体＋粒状贝氏体组织,增加氮质量分数,可促进晶内铁素体相变,得到针状铁素体组织,使M/A组织细化且弥散分布,改善韧性;而增加钒质量分数,可以增加析出强化作用,提高强度,但组织形态无明显变化,不能提高韧性。增氮钢中的钒在奥氏体内以VN析出,低氮钢内的钒在铁素体内以VC的形式析出,奥氏体-铁素体、VC-铁素体和VN-铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89% 和 1.55%,在奥氏体内析出的VN可以作为铁素体的优先形核位置,促进晶内铁素体相变。     

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。     

终轧温度对低合金铌钛贝氏体钢组织和性能的影响

 采用光学显微镜、透射电子显微镜（TEM）、EDS能谱分析仪和拉伸冲击试验机,研究了终轧温度对TMCP(thermo-mechanical controlled processing)低合金铌钛贝氏体钢组织和性能的影响。结果表明：随着终轧温度的降低,强度和韧性先升高后降低。终轧温度为815 ℃时,由于冷却前温度已降低到奥氏体-铁素体两相区,在晶界形成大量先共析铁素体,造成了强度和韧性的下降。终轧温度为870 ℃时,得到细小的板条贝氏体＋少量的马氏体组织,在贝氏体板条上有30～50 nm的Nb、Ti析出相弥散分布,获得了最优异的性能,其屈服强度为805 MPa,抗拉强度为1 005 MPa,－20 ℃冲击功的平均值为197 J。     

Low carbon manganese steels microalloyed with vanadium and nitrogen

With the objective of studying the effect of vanadium and nitrogen microalloying on microstructure and strength of low carbon steels with different manganese contents, three series of low carbon steels (0.1% C) with manganese content (between 0.8 and 3.5%), vanadium content (up to 0.17%) and nitrogen content (up to 0.025%) have been designed and investigated in the hot forging condition using a preheating and finish forging temperatures of 1200 and 950°C, respectively. Steels with a manganese content up to 2.3% revealed ferrite-pearlite structures, whereas higher manganese contents from 2.7 to 3.5% resulted in the formation of bainitic structures. A pronounced effect of manganese on the mechanical properties of steels was detected at lower manganese contents < 1.5%, due to solid solution and grain refining effects, and higher manganese contents > 2.3, due to bainite formation. Manganese content in the range of 1.5-2.3% had less pronounced effect due to solely solid solution hardening. Vanadium microalloying effectively increased the strength of steels through solely precipitation strengthening or both precipitation strengthening and grain refining effect. The effectiveness of vanadium was greatly enhanced by increasing the nitrogen content. The grain refinement of vanadium-nitrogen microalloying seems to be due to inhibition of austenite grain growth as a result of precipitation of vanadium nitride in austenite during forging. Precipitation strengthening of these steels is achieved by precipitation of vanadium carbide and nitride in ferrite or bainite. Nitrogen enhanced the precipitation strengthening of vanadium microalloyed steels which could be attributed to the finer vanadium nitride dispersion precipitates compared with vanadium carbide. Up to 70% of the total nitrogen content of steel precipitates as vanadium nitride which could be achieved with V/N ratio of about 6-7. Microalloying of low carbon-manganese steels (0.1% C and 1.8% Mn) with 0.15% vanadium and 0.025% nitrogen was found to be effective in attaining high levels of yield and ultimate tensile strengths of 835 and 940 N/mm², respectively in the forging condition.     

钒对中碳非调质钢组织性能的影响

利用金相显微镜、透射电镜及物理化学相分析等方法研究4种不同钒含量的中碳非调质钢锻后空冷下的微观组织参数与材料力学性能的定量关系.结果表明:随着V含量的增加,铁素体体积分数增多且晶粒尺寸减小,珠光体片层间距变细,直径小于10 nm的析出相粒子占比增加.当V质量分数增至0.2％时材料的韧性急剧降低.材料硬度随V质量分数的增加而增大且铁素体与珠光体的显微硬度比值增大,但材料的屈服强度并不完全取决于铁素体;在Hall-Patch公式、固溶元素强化系数和Ashby-Orowan模型等理论的基础上结合相关文献的实验数据,建立了一个普遍适用于V微合金化中碳非调质钢屈服强度的预测方程.     

690 MPa级ULCB熔敷金属组织与强韧化规律

 采用传统的高强钢焊接材料焊接690 MPa级低碳铜沉淀强化钢时,仍需严格控制热输入、预热温度、层间温度,这使得低碳铜沉淀强化钢的优良性能和可节约生产成本的优势得不到很好地发挥。通过采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征方法,研究了不同质量分数的Si/Mn/Ni配比对690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属的组织及强韧性能的影响,为690 MPa级低碳铜沉淀强化钢配套的焊接材料的工程化应用提供一定的技术支持和积累。结果表明,690 MPa级超低碳贝氏体(ULCB)熔敷金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成。当Si质量分数为0.16%、Mn质量分数为1.46%时,熔敷金属组织细化,冲击韧性得以提升,但Si含量过低易使贝氏体铁素体呈块状,导致韧性提升有限。而当Si质量分数为0.29%、Mn质量分数为1.02%时,Ni含量增加,贝氏体铁素体板条呈细长条状,显微组织相互交错分布,使熔敷金属冲击韧性显著改善。相变位错强化受贝氏体开始转变温度(B_s)影响,这是影响ULCB熔敷金属强度的主要原因。ULCB熔敷金属中夹杂物主要分布在贝氏体铁素体的板条亚结构间,少量成为针状铁素体的形核质点,促进针状铁素体形核,因此,对熔敷金属中的夹杂物进行控制,可进一步发挥超低碳贝氏体熔敷金属的潜力,提高其韧性。     

Nb对C38+N2非调质钢组织和力学性能的影响

针对曲轴用新型铁素体+珠光体型非调质钢C38+N2锻件组织中铁素体含量往往难以达到用户要求的问题,研究了微量Nb元素(质量分数为0.022％)对其锻造后组织和力学性能的影响规律.结果表明,C38+N2钢中添加微量Nb能够细化晶粒和锻后组织,显著地提高组织中的铁素体含量,模拟曲轴锻造后组织中的铁素体体积分数可达到20％,...     

控制冷却对中碳高钒非调质钢组织性能的影响

 利用Gleeble- 3800热模拟试验机研究了锻后控制冷却对一种胀断连杆用中碳高钒非调质钢37MnSiVS微观组织及硬度的影响。结果表明,冷却速度对试验钢的组织性能具有显著的影响,即随着冷却速度的增加,试验钢中的珠光体体积分数和硬度均逐渐增加;当冷却速度增加到1. 5 ℃/s以上时,组织中开始出现贝氏体组织,硬度不再提高。锻造变形有助于获得细小的组织和较多的铁素体,但使钢的硬度有所降低。试验钢变形后快冷到600 ℃左右进行合适的等温处理,通过大量细小弥散的V(C,N)粒子的析出强化作用,可使试验钢的强度得到显著提高。结果表明,通过控制锻后冷却方式而控制组织及V(C,N)粒子的析出程度可实现对锻件硬度(强度)的差异化控制。     

The Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Plain C‐Mn Steels

An ultrafine microstructure was produced in plain C‐Mn steels with different carbon contents (0.15 ‐ 0.3 mass% C) by heavy warm deformation. The rolling was simulated by the plane strain compression test with a simulated post rolling coiling. The final microstructure consists of an ultrafine grained ferrite matrix with the average grain size of 1.1 ‐ 1.4 μm and spheroidized cementite particles of two different size groups. The fraction of high‐angle grain boundaries maintained in the range of 60% to 65%. With the increase of C content from 0.15 mass% to 0.3 mass% the strength increases by about 100 MPa, while the total elongation of 23% hardly changes. The (specific) upper shelf energy decreases from 320 J/cm² to 236 J/cm² but a rather low ductile‐to‐brittle transition temperature (DBTT) of about 206 K does not rise with increasing C content. The ultrafine steel with higher C content (0.3 mass%) exhibits a superior strength‐toughness combination.     

磷和晶粒尺寸对低碳钢力学性能的影响

研究了磷含量和晶粒尺寸对低碳钢的屈服强度、冲击韧性和韧脆转变温度的影响。结果表明,磷在铁素体中的固溶使含磷钢的强度明显增加;磷在铁素体晶界的偏聚提高了钢的韧脆转变温度。晶粒细化在提高强度的同时减轻了磷在晶界的偏聚程度,从而提高了钢的韧性并降低了钢的韧脆转变温度。因此可以通过晶粒细化来弥补钢中因磷的加入而造成的韧性损失。     

氮在非调质钢中的作用

介绍了氮在非调质钢中的有益作用。非调质钢中增氮,改变了钒在相间的分布,促进Ｖ（Ｃ,Ｎ）析出,使析出相的颗粒尺寸明显减小,从而增强了钒的沉淀强化作用、大幅度提高钢的强度。氮通过促进Ｖ（Ｃ〉Ｎ）析出,有效地钉扎奥氏体－－铁素体昌细化了铁素体晶粒。增氮还可促进晶内铁素体的形成,进一步细化了铁素体组织。对微钛处理非调质钢,增氮提高了ＴｉＮ颗粒的稳定性,更有效地阻止奥氏体晶粒长大,充分利用廉价的氮元素,在保     

Controlled Forging of a Nb Containing Microalloyed Steel for Automotive Applications

Controlled forging of microalloyed steels is a viable economical process for the manufacture of automotive parts. Ferrite grain refinement and precipitation hardening are the major microstructural parameters to enhance the mechanical properties of the forged components. In the current study, a modified thermomechanical treatment for additional ferrite grain refinement is developed by exploiting the effect of Nb in increasing the T _NR (no recrystallization temperature) and via phase transformation from a pancaked austenite. This is accomplished by performing the final passes of forging below the T _NR temperature followed by a controlled cooling stage to produce a mixture of fine grained ferrite, small scaled acicular ferrite as well as a limited amount of martensite. The effect of processing parameters in terms of forging strain, cooling rate and aging condition on the microstructure and mechanical properties of a medium carbon, Nb containing microalloyed steel is investigated. An attempt is made to identify a suitable microstructure that provides a proper combination of high strength and good impact toughness. The processing-microstructure relationships for the proposed novel forging procedure are discussed, and directions for further improvements are outlined.     

轧后冷却工艺对V-N-Cr微合金化Q550E高强钢组织性能的影响

对低碳V-N-Cr微合金化钢进行了控轧控冷实验,终冷后采用了随炉冷、保温毡缓冷、空冷3种冷却制度,并对3种不同冷却制度钢板进行了显微组织、综合力学性能和断口形貌的分析。研究表明,空冷钢板显微组织为细小多边形铁素体及针状铁素体复相组织,铁素体晶粒尺寸5～8μm,针状铁素体由交织的板条组成,宽度1～3μm。在随炉冷及保温毡缓冷时,由于冷却速率缓慢,多边形铁素体及针状铁素体发生了回火,并析出细小弥散的碳化物。3种冷却条件下,屈服强度均≥585 MPa,抗拉强度≥694 MPa,延伸率≥27%,而且1/2试样-60℃冲击功≥36 J,综合力学性能优于Q550F级国标要求。细晶强化、析出强化、组织强化为本钢种的主要强化方式,冲击断口均由韧窝组成,呈现韧性断裂模式,控轧控冷引起的晶粒细化及针状铁素体的形成有效阻碍解理裂纹的扩展,从而增强低温韧性。