不同工艺下低碳Mn-Si钢的组织与力学性能

通过Gleeble-1500热模拟压缩试验,借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及拉伸试验等,研究一种低碳Mn-Si钢在基于热轧动态相变的热轧TRIP钢工艺和基于贝氏体等温处理工艺下的组织与力学性能,比较了通过两种工艺获得的不同复相组织状态对材料的加工硬化能力的影响.结果表明:实验钢在基于动态相变的热轧TRIP钢工艺下获得了以细晶铁素体为基体和贝氏体、残余奥氏体组成的复相组织,而在基于贝氏体等温处理工艺下得到了以板条贝氏体为基体和残余奥氏体组成的复相组织,前者中残余奥氏体含量较高且其碳含量也较高.实验钢具有以板条贝氏体为基体的复相组织时屈服强度和抗拉强度较高;但由于残余奥氏体稳定性较差,实验钢的加工硬化能力较弱,导致其均匀延伸率和总延伸率较小.      

钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示:使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织（铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织）.依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558 MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.      

吉帕级复相钢中贝氏体微观形态的精细调控及其对复相钢力学性能的影响

通过试验研究发现,抗拉强度大于1000 MPa的吉帕级复相钢,其组织主要以贝氏体为主,但当采用传统的在“贝氏体C曲线鼻温”发生奥氏体等温转变时,发现组织中形成不同形貌混杂的贝氏体组织,如多边形块状的贝氏体和板条状的贝氏体等。进而通过对等温转变温度的精细调控,实现了对不同形貌的贝氏体的精细分离,分别得到组织中只含有单一板条状贝氏体和基本以块状贝氏体为主的两种复相钢,并进而发现两种不同形貌的贝氏体会对吉帕级复相钢的力学性能产生几乎截然相反的两种不同影响:板条状贝氏体有利于扩孔翻边而劣化拉延,而块状贝氏体劣化扩孔翻边而有利于拉延。因此,可以通过调控奥氏体等温转变温度,实现贝氏体形态的精细调控,进而得到两种力学性能不同但又相互弥补的吉帕级复相钢产品。     

980MPa级复相钢热处理工艺优化及组织性能研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜研究了热处理工艺对980MPa级复相钢显微组织和力学性能的影响。结果显示:钢的显微组织为贝氏体、铁素体及马氏体三相,且加热温度越高,贝氏体及马氏体硬相组织越多,铁素体含量越少,组织均匀性显著提高。钢的屈服强度也随加热温度的提高而逐渐增高,但抗拉强度保持不变。随着缓冷温度的降低,钢中贝氏体及马氏体组织减少,铁素体含量增加,同时力学性能降低。相变-位移曲线显示加热过程中试验钢在730°C左右开始发生奥氏体相变,在860°C左右完成全奥氏体化。在降温过程中试验钢在456°C左右进行贝氏体相变,在244°C至165°C较宽的温度范围内进行马氏体相变,且均热温度越高,贝氏体相变量越大,马氏体量越少。     

铌对X80管线钢显微组织的影响

利用金相和透射电镜等分析手段对不同Nb含量的高强度X80管线钢的显微组织进行了分析,并利用萃取复型方法重点研究了两种钢中二次相粒子的析出行为。研究结果表明,低铌管线钢的显微组织主要由粒状贝氏体、板条贝氏体及少量M-A岛组成,而高铌管线钢中的主要组织为针状铁素体和M-A组元。析出相萃取复型分析结果表明,低铌管线钢中主要析出相为方形TiN粒子,而高铌钢中的析出相粒子主要由大尺寸的(Nb,Ti)C复合型粒子及大量弥散分布的小尺寸NbC组成。     

高硅贝氏体钢的抗高应力冲击磨损特性

研究了两种硅含量贝低体钢的抗高应力冲击磨损性能与失效机制。实验结果表明，增加钢中硅的含量，可显著地提高贝氏体钢在高应力冲击条件下抗磨损性能。这是由于高硅钢的贝氏体组织中分布有较多细条状残余奥氏体，在高应力的冲击下，近表层内的残余奥氏体发生应变诱发马氏体相变，从而减轻了磨损表面白层的剥落失效。     

中高碳低温贝氏体钢组织及力学性能研究

采用中高碳C-Si-Mn-Cr贝氏体钢在Ms点稍高的温度等温,研究等温低温贝氏体的微观组织与力学性能。实验结果表明,在230℃等温时获得的贝氏体为呈细针状的低温贝氏体组织。随等温时间的增加,贝氏体含量增加,等温10h后贝氏体转变停止。钢经230℃等温处理后获得低温贝氏体和残余奥氏体的复相组织,等温8h时残余奥氏体含量达到最高值23.7%,随后逐渐下降。XRD分析发现,等温时间为12h时,残余奥氏体部分分解为碳化物。钢经10h等温处理获得较好的强韧性,硬度为56.8HRC,冲击韧性达到39J,且具有最佳的耐磨性。     

不同钢中马氏体与贝氏体组织形貌

不同热处理工艺下,钢中马氏体与贝氏体含量与形貌不同,造成钢的力学性能具有差异。通过对45钢、40Cr钢、38CrSi钢进行不同的热处理,获得不同形貌的马氏体、贝氏体组织。采用OM、SEM、TEM对不同钢中的马氏体、贝氏体进行组织形貌观察及分析,并估算了其含量。结果表明,不同碳含量的钢经过水冷淬火热处理后,马氏体组织形貌随碳含量的升高而变化,由低碳板条状过渡到中碳针状板条状并存。同一种钢经过不同热处理后可得到不同形貌的贝氏体组织,45钢、40Cr钢、38CrSi钢贝氏体组织多在晶界处形核并向晶内长大。无碳贝氏体与粒状贝氏体的析出与热处理工艺有关,贝氏体形貌随碳含量与热处理温度的降低由羽毛状逐步过渡到无碳贝氏体。     

C-Si-Mn-B系贝氏体钢的强度及强化机制

测定并分析了中碳和中低碳C-Si-Mn-B系贝氏体钢的抗拉强度及强化机制，结果表明，该钢具有较高的强度和良好的塑性，减小贝氏体铁素体板条宽度和提高板条内的位错密度对贝氏体的强化有较大贡献，在贝氏体/马氏体复相组织的强化机制中，应考虑下贝氏体板条对原奥氏体晶粒的分割细化效应以及马氏体对贝氏体板条变形的约束作用。由强化机制计算的强度值与实测值有较好的一致性。     

成分及冷却工艺对复相钢、马氏体钢组织与性能的影响

在实验室用真空感应炉冶炼复相钢和马氏体钢,锻坯、控轧成3 mm厚的板材后采用不同冷却模式进行控制冷却.研究了成分、冷却工艺对组织与力学性能的影响.结果表明:卷取温度降低,钢的强度上升,伸长率下降,组织由铁素体 珠光体向贝氏体、马氏体转变;低温卷取时钢的强度主要取决于碳含量,硅含量的提高使钢的强度和塑性均有所提高;分段冷却对组织与性能的影响较复杂.通过不同的控制冷却工艺实现了用相同的成分获得不同强度等级要求的汽车用先进高强度钢.     

钛微合金化HRB400E钢筋组织性能及强化机理

为系统研究含钛钢连续冷却相转变和强化机理,利用热模拟试验机、高分辨透射电镜及金相显微镜等设备进行试验。结果表明,低冷速下(0.5~1 ℃/s),组织主要为铁素体和珠光体;冷速逐步增加(1~5 ℃/s),贝氏体组织出现,且贝氏体比例逐渐增加;高冷速后(5~10 ℃/s),组织以贝氏体为主。含钛试验钢强化机制为析出强化和细晶强化。晶粒内部弥散析出10~20 nm的TiN。优化冷速为(1.5±0.5) ℃/s开展20 mm HRB400E钢筋工业试制,屈服强度不小于430 MPa,断后伸长率不小于20%,最大力总伸长率不小于15%,强屈比不小于1.4。     

1 500 MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能

在清华大学贝氏体研究及推广中心以往工作的基础上,设计了一种新的1500MPa级经济型贝氏体／马氏体复相钢,该钢奥氏体化后空冷,就可获得具有较复杂精细结构的无碳化物贝氏体／马氏体复相组织,经低温回火后,其σb≥1500MPa,σ0.2≥1200MPa,δ5≥14%,ψ≥57%,αku≥100J/cm^2,并且组织细化,可进一步改善钢的氢脆敏感性。     

TMCP工艺海洋平台用钢EQ51的开发

 通过研究轧制温度、冷却速度和终冷温度对显微组织和力学性能的影响,最终确定了EQ51的最佳控轧控冷工艺参数。试验结果表明,当冷却速度不小于5 ℃/s时,有利于抑制多边形铁素体相变,促进针状铁素体和粒状贝氏体相变;为了避免两相区轧制出现混晶现象,终轧温度控制为790 ℃;终冷温度为570 ℃时,所得显微组织为针状铁素体和粒状贝氏体;经工业轧制的TMCP工艺EQ51钢板强韧性良好;当焊接输入线能量为50 kJ/cm时,焊接接头性能优异;落锤性能的[tNDT]为－55 ℃,满足船级社规范的低温韧性要求。开发的钢板获得了ABS船级社认证证书,并成功应用于某船厂自升式平台CJ50项目。     

工程机械用低碳贝氏体钢Q550的性能与组织分析

介绍了韶钢的Q550高强度工程机械用钢的生产情况,采用低碳,Nb、V、Ti、Mo等微合金化的成分设计,结合控轧控冷、离线回火工艺生产了厚度达到30 mm的Q550钢板,钢板的力学性能满足交货需要。利用光学显微镜、扫描电镜分析了钢板的组织情况,并使用透射电镜结合能谱仪分析了钢板的析出相情况,分析结果表明Q550钢板的回火组织为粒状贝氏体、针状铁素体以及少量多边形铁素体,晶粒细小、均匀,析出相主要是Nb、Ti的碳氮化物,V、Cr对Q550的析出强化没有贡献。     

New Duplex Microstructure of Grain Boundary Allotriomorphic Ferrite/Granular Bainite

ｈｅｍｏｓｔｐｏｐｕｌａｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌｓｉｓｓｔｉｌｌａｍｉｘｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅａｎｄｐｅａｒｌｉｔｅ .Ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇ (ａｎｄｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｅｄｔｈｅｒｍｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ)ａｎｄｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｒｅｕｓｕａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓ.Ｓｉｎｃｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｇｒａｎ…     

贝氏体抽油杆钢性能的研究

介绍了FG20高强度抽油杆钢的化学成分、热处理工艺、力学性能、组织特点及强韧化机理。在FG20钢的成分基础上通过去钒提钛和降低碳、锰含量提高硅含量两种方式调整化学成分，使试验钢得到典型的粒状贝氏体组织，与FG20钢相比，抗拉强度差别不大，而伸长率和断面收缩率明显提高。通过降低回火后冷却速度和时效处理两种热处理工艺，使FG20钢伸长率和断面收缩率显著提高。     

低,中碳合金钢中的马氏体与贝氏体形态

低，中碳合金钢中的马氏体除局部区域因成分偏析呈孪晶亚结构外，主要是位错亚结构外，主要是位错亚结构的板条马氏体。低碳合金钢的中温转变组织主要有三类，即粒状组织，上贝氏体和下贝低体。其中上贝氏体又分为粒状贝氏体，准上贝氏体和曲型上贝氏体；下贝氏又有准下贝氏，变态下贝氏体和典型下贝氏体。中碳合金钢的中温转变组织只有上，下贝氏体。其中上贝氏体又分为准上贝氏体和典型上贝氏体，而下贝氏体则包括准下贝氏体，...     

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。     

1200 MPa新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢的组织转变及性能

利用膨胀仪并结合金相法和硬度法,测定了新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢20mm板(/%:0.24C,0.39Si,1.86Mn,0.007S,0.002P,1.36Cr,0.33 Mo,0.04Nb,0.11V)的连续冷却转变(CCT)曲线,研究冷却速度0.04～4.0℃/s对钢的显微组织及硬度的影响。结果表明,试验钢Bs点温度低于400℃,当冷却速度在0.1～0.8℃/s,试验钢可获得全贝氏体组织,符合贝氏体钢轨的合金设计原理;试验钢的轧态显微组织以板条贝氏体为主,还有少量的马氏体,其强度、塑性、韧性、硬度各指标匹配较好,满足现行贝氏体钢轨相关技术条件的要求。     

锰对低碳耐候钢组织与强韧性的影响

在真空感应炉冶炼了2炉不同锰质量分数的低碳耐候钢,利用热模拟机和金相显微镜分析了其组织特征和相变规律,并通过室温拉伸、冲击实验且结合断口分析表征了实验钢的强韧性。热模拟实验表明,低碳高锰耐候钢组织在低冷速下（＜1 ℃/s)为铁素体＋少量珠光体,而在较大冷速内(1～10 ℃/s)为贝氏体＋铁素体复相特征,随冷却速度的增加则钢中贝氏体增多。分析轧态组织表明,2组实验耐候钢中主要组织均为等轴铁素体;增加钢中锰则其强度明显增大,虽塑性和冲击韧性有所降低,但仍可获得良好的强韧性组合。