贝氏体等温温度对超高强冷轧TRIP钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350～410℃保温600 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温温度对超高强相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温温度增加,固溶C原子扩散系数提高,促进残余奥氏体中碳化物的析出。因此,奥氏体中的平均固溶C含量降低,使得TRIP钢残余奥氏体分数降低,马氏体体积分数增加。贝氏体等温温度由350℃增加至410℃时,TRIP钢屈服强度由720 MPa降低至573 MPa,抗拉强度由1 195 MPa提高至1 312 MPa,伸长率A_(80)由17.8%降低至12.5%。贝氏体等温温度为350℃时,冷轧TRIP钢具有优良的综合力学性能,强塑积达到21 270 MPa·%。     

70Si3MnCrMo钢中贝氏体及其回火稳定性

 对一种新型70Si3MnCrMo钢进行了等温和连续冷却贝氏体相变热处理。利用拉伸和冲击试验研究试验钢的力学行为,利用XRD、SEM和TEM等方法对试验钢进行了相组成分析和微观组织形貌观察。研究结果表明,试验钢经等温贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在200 ℃回火,强塑积为26.4 GPa·%。经连续冷却贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在300 ℃回火,强塑积达到28.6 GPa·%。回火温度较低的情况下,热处理后的组织为由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织,这种无碳化物贝氏体由超细贝氏体铁素体板条而获得超高强度,由一定量的高碳残余奥氏体来保证较高的塑性和韧性。试验钢经连续冷却贝氏体相变,其贝氏体铁素体板条中出现了超细亚单元,并且残余奥氏体呈薄膜状和小块状两种形态分布于贝氏体铁素体板条之间,这两种形态残余奥氏体的稳定性不同。拉伸试样在变形过程中残余奥氏体持续发生TRIP效应,直至全部残余奥氏体都发生转变生成应变诱发马氏体,从而使钢得到更好的强、塑性配合,表现出十分优异的综合性能。     

热处理工艺对低温贝氏体钢力学及搅拌磨损性能的影响

设计了一步和两步低温贝氏体转变热处理工艺,讨论了不同热处理工艺对低温贝氏体显微组织、力学及搅拌磨损性能的影响。结果表明,不同低温贝氏体热处理工艺后试验钢组织均由微纳尺度的贝氏体板条和奥氏体组成。其中,一步低温工艺中随着温度由300℃降至250℃,贝氏体板条尺寸由95nm降至65nm,奥氏体体积分数也由28.1%减少至19.9%;两步低温贝氏体转变工艺可显著细化不稳定块状奥氏体,具有优良的强韧性匹配,抗拉强度达到1857MPa,伸长率和V型缺口冲击功分别达到10.59%和11J。与一步低温工艺(300、250℃)相比,两步低温贝氏体转变工艺的搅拌磨损性能分别提高了11.8%和31.4%,表现出了更优的搅拌磨损性能,这主要与其更优异的塑韧性有关。     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C-Mn-Mo-Cu-Nb-Ti-B系低碳微合金钢915℃淬火和490~640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6~15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.      

等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布的薄膜状奥氏体的复相组织构成,210℃等温淬火得到的贝氏体板条间距细化到约60 nm,硬度约为HBW610;实验钢的最终组织特征取决于发生贝氏体转变的等温温度和等温时间,等温温度越低时贝氏体转变完成需要的等温时间越长.      

贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350℃保温100~1 000 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温时间增加,促进了过冷奥氏体向贝氏体转变,固溶C原子充分向剩余奥氏体中富集。因此,过冷奥氏体中的平均碳含量增加,使得冷轧TRIP钢残余奥氏体分数提高,马氏体体积分数下降。贝氏体等温时间由100 s延长至1 000 s时,冷轧TRIP钢屈服强度由596 MPa提高至692 MPa,抗拉强度由1 455 MPa降低至1 138 MPa,屈强比由0.41提高至0.61,伸长率(A80)由6.3%提高至18.9%。贝氏体等温时间为1 000 s时,冷轧超高强TRIP钢具有优良的综合力学性能,最大强塑积达到21 510 MPa·%。     

回火对Si-Mn-Mo系贝氏体钢组织性能的影响

研究了淬火后不同温度回火对Si-Mn-Mo系贝氏体钢显微组织与力学性能的影响.结果表明,采用淬火后回火的工艺可以显著提高Si-Mn-Mo系贝氏体钢的强度和塑性.淬火后300℃回火与350℃回火,该钢的力学性能相差不大,而450℃回火后强度、硬度相对较低,韧塑性略有提高.组织观察表明,该钢为贝氏体铁素体和残余奥氏体(片状和块状M-A岛)的复合组织,适当温度回火可以促进块状M-A岛分解,增加板条铁素体含量,提高残余奥氏体的机械稳定性,进而稳定其组织性能..     

块状组织细化对贝氏体钢断裂行为的影响

 中碳贝氏体钢由亚微米贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成,对韧性起主要作用的为残余奥氏体,通过细化块状组织能显著提高贝氏体钢的韧性。为了探究块状组织细化对断裂行为的影响,采用两步贝氏体等温工艺对中碳(碳质量分数为0.3%)贝氏体钢中块状组织进行细化,对拉伸和冲击性能及其裂纹扩展行为变化进行了研究。利用光学、扫描电子(SEM)、透射电子(TEM)显微镜、X射线衍射(XRD)等对试验钢的显微组织类型和尺寸、拉伸和冲击性能及断口形貌进行表征和分析。结果表明,与一步贝氏体工艺相比,两步贝氏体工艺中新形成的贝氏体铁素体分割细化块状马氏体+残余奥氏体,随着真应变的增加,加工硬化的效果更好;断裂形式为韧性断裂,且韧窝的数量、深度更优于一步贝氏体转变,塑韧性更佳。     

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。     

超高强复相钢组织调控及强塑性提升机理

通过调控微观组织形貌及各相组织配比,进一步优化超高强复相钢的综合力学性能,并采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)等表征手段,研究其强塑性提升机理。研究结果表明,在820℃的(γ+α)临界区温度退火工艺条件下,显微组织由约37%铁素体、49%贝氏体以及14%残余奥氏体(体积分数)组成,其中铁素体组织以再结晶铁素体和先共析铁素体两种形态存在;贝氏体呈块状;残余奥氏体呈不规则颗粒状,主要分布在铁素体晶界处或铁素体与贝氏体相界面间,其晶粒大小与其周围“贫碳区”BCC晶粒尺寸大致成正比。在910℃奥氏体单相区退火时,显微组织由约19%先共析铁素体、61%板条束状贝氏体型铁素体以及厚度在60～130 nm范围的20%片层状残余奥氏体组成,其中贝氏体铁素体以再结晶γ晶粒作为相变的块状基准单元且呈不同位向分布;大角度晶界所占比例达85.4%;基体中V(C,N)第二相粒子为相间析出,析出粒子直径为3～9 nm,平均列间距约31 nm,对材料的强度贡献计算值约为281 MPa。超高强复相钢的综合力学性能与其微观形貌特征、晶体结构和晶体取向、第二相析出粒子、高密度位错以及残余奥氏...     

连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740~810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3~4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%~10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多.      

热处理工艺对高碳贝氏体钢的组织与性能影响

以轴承用高碳贝氏体钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及硬度计等手段研究了不同奥氏体化温度对贝氏体钢组织形成及性能的影响,遴选出最优的奥氏体化工艺,同时对比了不同贝氏体等温转变后有无Ce元素添加的高碳贝氏体钢的力学性能.试验结果表明,950℃奥氏体化温度得到的组织中无明显的大颗粒未溶碳化物,组织尺寸和硬度性能...     

相变时间对CSP热轧TRIP钢组织和性能的影响

利用OM、SEM、XRD、EBSD和室温拉伸试验机等研究了CSP热轧TRIP钢中间缓冷时间及贝氏体等温时间对组织和力学性能的影响。结果表明,随着中间缓冷时间的延长,试验钢中的铁素体和残余奥氏体体积分数增加,贝氏体体积分数减少;抗拉强度基本不变,屈服强度逐渐降低,断后伸长率和强塑积变化不明显。中间缓冷时间为6 s时,可满足CSP产线的要求。对贝氏体相变时间的研究表明,当等温时间为15 min时,试验钢中的残余奥氏体主要分布于铁素体/铁素体界面、铁素体/贝氏体界面以及贝氏体中,体积分数约为7.1%,表现出良好的TRIP效应。其抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和强塑积分别达到744.0 MPa、522.5 MPa、29.3%和21.8 GPa·%,力学性能最优。当等温时间延长至50 min时,试验钢中的贝氏体含量增加,残余奥氏体体积分数减少至2.7%,强塑积明显下降。     

Effect of heat treatment on mechanical and stirring wear properties of low temperature bainite steels

One- step and two- step isothermal low temperature bainitic transformation were designed. The effects of heat treatments on the microstructures, mechanical properties and stirring wear resistance of low temperature bainite were discussed. The results show that the microstructures of samples under different heat treatments all consist of micro- and nano- scale bainite lath and austenite. The size of bainite lath decreases from 95 nm to 65 nm with the decrease of isothermal temperature from 300?? to 250?? under the one- step isothermal bainitic transformation. Moreover, the volume fraction of austenite likewise decreases from 28??1% to 19??9%. The unstable block austenite is apparently refined by the two- step isothermal bainitic transformation. The optimal balance between the tensile strength (1857MPa) and elongation (10??59%) is obtained in the sample treated by two- step isothermal bainitic transformation. Also, the V- notch impact absorbed energy of the sample treated by two- step isothermal bainitic transformation reaches 11J. Compared with the one- step isothermal bainitic transformation (300, 250??), the sample treated by two- step isothermal bainitic transformation shows the optimized wear resistance and increases by 11??8% and 31??4%, respectively, which is attributed to the better ductility and toughness.     

超级贝氏体钢的现状和进展

超级贝氏体钢的基本合金元素为C-Mn-Si,通过300～500℃低温相变得到超细贝氏体、马氏体和残余奥氏体组织。为减小临界冷却速度、促进贝氏体转变,部分超级贝氏体钢中添加Cr、Ni、Mo等合金元素,并降低C、Mn含量以改善钢材的焊接性能。超级贝氏体钢具有超高强度和良好的塑性,其屈服和抗拉强度分别达～1 200MPa和1 600～1 700 MPa,总伸长率为～15%。新一代超级贝氏体钢的屈服强度可达1 300 MPa以上,抗拉强度超过1 700 MPa。     

Effect of phosphorus on the formation of retained austenite and mechanical properties in Si-containing low-carbon steel sheet

The effect of phosphorus and silicon on the formation of retained austenite has been investigated in a low-carbon steel cold rolled, intercritically annealed, and isothermally held in a temperature range of bainitic transformation followed by air cooling. The steel sheet containing phosphorus after final heat-treatment consisted of ferrite, retained austenite, and bainite or martensite. Phosphorus, especially in the presence of silicon, in steel was useful to assist the formation of retained austenite. Mechanical properties, such as tensile strength, uniform elongation, and the combination of tensile strength/ductility, were improved when phosphorus was increased up to 0.07 pct in 0.5 pct Si steel. This could be attributed to the strain-induced transformation of retained austenite during tensile deformation. Furthermore, two types of retained austenite were observed in P-containing steel. One is larger than about 1 μm in size and usually exists adjacent to bainite; the other one is of submicron size and usually exists in a ferrite matrix. High phosphorus content promotes the formation of stable (small size) austenites which are considered to be stabilized mainly by their small size effect and have a different formation mechanism from the coarser retained austenite in the lower P steels. The retained austenites of submicron size showed mechanical stability even after 10 pct deformation, suggesting that these small austenites have little effect on ductility. The 0.07 pct P-0.5 pct Si-1.5 pct Mn-0.12 pct C steel showed a high strength of 730 MPa and a total elongation of 36 pct.     

回火时间对Fe-0.39C-3.69Mn中锰钢的组织和力学性能的影响

摘要：初始组织为片层珠光体的Fe-0.39C-3.69Mn（wt.%）钢板被快速加热到730℃保温90s后淬火至室温,获得包含13.2%残余奥氏体的板条马氏体组织。借助SEM、TEM、XRD和单向拉伸力学测试等试验手段,研究了在200℃回火时不同保温时间对微观组织和力学性能的影响,特别是对残余奥氏体体积分数和稳定性的影响。结果表明,随回火时间的增加,过渡碳化物逐渐增多并粗化,残余奥氏体含量先减少后不变;硬度、强度和均匀伸长率均逐渐降低,但断后伸长率由于马氏体回复而有所增加。片状残余奥氏体由于富Mn而具有较高稳定性,在200℃长时间回火后基本不发生分解。回火15min后获得最佳的综合力学性能,其屈服强度为1544MPa,抗拉强度为2031MPa,断后伸长率为10.1%。     

1.6 GPa级中碳高强贝氏体钢残余奥氏体调控机理

 为了研究中碳高强贝氏体钢中的残余奥氏体体积分数在不同等温情况下的变化规律,通过X射线衍射试验、热模拟试验和扫描电子显微镜观察等,分析了等温淬火条件对中碳高强贝氏体钢中残余奥氏体体积分数和组织的影响。结果表明,最终残余奥氏体的体积分数受贝氏体相变和马氏体相变的共同影响。贝氏体相变量决定了未转变奥氏体的体积分数及其化学稳定性,从而影响随后的马氏体相变量及最终残余奥氏体体积分数。此外,随着相变温度的升高,开始由于贝氏体相变量逐渐减少,残余奥氏体体积分数先增加(300~350 ℃),随后由于马氏体相变量增加,残余奥氏体体积分数减少(350~400 ℃)。