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·%。     

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·%。     

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.      

780MPa级热镀锌用TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了热镀锌用高强TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.结果表明:实验用钢可获得780.00MPa以上的抗拉强度和24.00%以上的断后延伸率;两相区加热温度和贝氏体保温时间对钢的力学性能具有显著影响,两相区加热温度为850℃,贝氏体保温时间为30s时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能;在贝氏体中温相变后,仍有部分亚稳奥氏体(碳含量较低)在后续冷却过程中发生马氏体相变,从而导致钢退火后的微观组织由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体组成.     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析

采用热膨胀法研究了某含Ti系TRIP钢在完全奥氏体温度下的连续冷却相变过程;结合显微组织观察,建立了试验钢的连续冷却转变曲线,分析了钢的相变规律和组织形貌。结果表明,当冷速低于1~℃/s时,试验钢仅发生铁素体和珠光体相变;加快冷速后,逐渐发生贝氏体和马氏体相变;冷速超过10~℃/s时,认为贝氏体已基本消失,只发生马氏体转变,室温组织为全马氏体。试验钢在冷轧试制过程中,可选择在两相区退火,淬火温度(一次快冷温度)可取204~343~℃。     

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。     

Ni元素对高碳纳米结构贝氏体钢组织和性能的影响

设计了含Ni和无Ni两种纳米结构贝氏体钢种,进行了不同温度下等温淬火热处理实验,目的是研究Ni对等温淬火纳米结构贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明,与连续冷却工艺不同,在等温淬火过程中,Ni元素的添加降低了贝氏体相变驱动力,减少贝氏体体积分数,同时使TTT曲线右移,减慢等温贝氏体相变动力学。此外,在等温淬火后,Ni元素的添加提高钢的冲击性能,但由于贝氏体量的减少和残余奥氏体的增多,使钢的拉伸性能降低。其次,随着相变温度的升高,含Ni钢和无Ni钢的强塑积略有增加。     

TRIP钢中残余奥氏体及其稳定性的研究

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等对贝氏体等温转变后TRIP钢中的残余奥氏体及其稳定性进行了研究.结果表明,TRIP钢在贝氏体转变区400～440 ℃保温120～300 s,随着等温温度的升高和保温时间的延长,钢中残余奥氏体的含量不断增多,残余奥氏体碳含量呈降低趋势.TRIP钢中的残余奥氏体主要以薄膜状、粗大块状和细小粒状的形态存在.粗大块状的残余奥氏体稳定性最差,薄膜状次之,细小粒状最稳定.残余奥氏体的含量不足,或残余奥氏体的含量偏高造成碳含量的不足,都会导致TRIP钢综合成形性能的降低.此外,贝氏体等温处理时间过长,渗碳体的出现大大降低了残余奥氏体中的碳含量,从而降低了残余奥氏体的稳定性.     

TRIP钢 TMP和热处理过程中的组织演变

介绍了热轧TRIP钢TMP(形变热处理)的精轧阶段(奥氏体未再结晶区变形)、输送台冷却(γ-α两相区的相变)和卷取阶段(贝氏体转变)热轧TRIP钢组织演变的影响因素;冷轧TRIP钢临界区(γ-α区)退火和贝氏体转变区等温处理时的组织演变及其演变过程中TRIP钢残余奥氏体中碳的富集的研究进展。     

高温弛豫对无Nb和Ti等元素超低碳贝氏体钢的影响

 针对试验用钢重点研究经历高温弛豫试样的中温相变点特征、450 ℃等温下的物相组成、显微组织结构及硬度随等温时间变化特征,以获得高温弛豫过程对不含Nb 和Ti等合金化合物析出元素的超低碳钢贝氏体相变影响的新认识。试验结果表明,高温弛豫过程明显影响试验用钢的中温相变点,使试样的CCT曲线虽然仍具有两区特征,但相对未经历高温弛豫处理试样,在[(t,θ)]坐标系中的位置偏左上方;高温弛豫后450 ℃短时等温下形成尺寸较小的板条束状贝氏体,试样对应有较高的硬度水平,随等温时间延长,贝氏体长大,硬度随之下降;而未经历高温弛豫试样在450 ℃等温时发生变形回复与贝氏体相变2个过程,在等温时间小于30 min的较短范围内,变形回复与贝氏体相变过程对硬度影响的综合结果致使试样的硬度变化平缓。     

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。     

微合金化热轧TRIP钢的工艺模拟

 借助MMS-300热模拟试验机研究了控轧温度区间、终冷温度、贝氏体区等温处理以及冷却路径对微合金化热轧TRIP钢组织演变规律的影响。结果表明,随着控轧温度区间“下调”,组织中的铁素体晶粒越来越细小,铁素体量逐渐增加,残余奥氏体量则先增加后减少。终冷温度升高时,组织中的残余奥氏体量也呈现出先增加后减少的变化趋势,而贝氏体温度范围等温时间的延长使残余奥氏体量增加。相对于“缓冷+快冷”,轧后采用“快冷+缓冷+超快冷”冷却路径更有助于铁素体晶粒的细化和奥氏体的残留。在“快冷+缓冷+超快冷”冷却路径下,当控轧温度区间为900~840℃,缓冷温度范围为710~680℃,贝氏体等温处理制度为450℃×5min时,组织中的残余奥氏体量达到最高值113%。     

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.      

Mechanical Property and Microstructural Characterization of C-Mn-Al-Si Hot Dip Galvanizing TRIP Steel

 Mechanical properties and microstructure in high strength hot dip galvanizing TRIP steel were investigated by optical microscope (OM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), dilatometry and mechanical testing. On the heat treatment process of different intercritical annealing (IA) temperatures, isothermal bainitic transformation (IBT) temperatures and IBT time, this steel shows excellent mechanical properties with tensile strength over 780 MPa and elongation more than 22%. IBT time is a crucial factor in determining the mechanical properties as it confirms the bainite transformation process, as well as the microstructure of the steel. The microstructure of the hot dip galvanizing TRIP steel consisted of ferrite, bainite, retained austenite and martensite during the short IBT time. The contents of ferrite, bainite, retained austenite and martensite with different IBT time were calculated. The results showed that when IBT time increased from 20 to 60 s, the volume of bainite increased from 14.31% to 16.95% and the volume of retained austenite increased from 13.64% to 16.28%; meanwhile, the volume of martensite decreased from 7.18% to 1.89%. Both the transformation induced plasticity of retained austenite and the hardening of martensite are effective, especially, the latter plays a dominant role in the steel containing 7.18% martensite which shows similar strength characteristics as dual-phase steel, but a better elongation. When martensite volume decreases to 1.89%, the steel shows typical mechanical properties of TRIP, as so small amount of martensite has no obvious effect on the mechanical properties.     

纳米贝氏体的热力学分析及强韧化研究

针对目前高碳高硅低温贝氏体(纳米结构贝氏体)相变速度缓慢的现状,采用贝氏体相变热力学理论分析主要合金元素对低温贝氏体相变驱动力的影响,设计了新型纳米结构贝氏体钢成分0.83C-2.44Si-0.43Mn-0.73Al.利用膨胀仪研究该成分贝氏体钢在不同温度下的相变整体动力学,综合使用扫描电子显微镜、X射线衍射、电子背散射衍射等方法研究热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响.结果表明,350℃等温转变贝氏体的抗拉强度为1401 MPa,延伸率为42.21%,强塑积可达59136 MPa·%,在室温拉伸过程中发生明显的相变诱导塑性效应;230℃等温转变组织中贝氏体铁素体片层厚度小于100 nm,抗拉强度达2169 MPa.      

TRIP钢热变形后冷却工艺的优化

采用正交实验的方法在热模拟机上进行了TRIP钢热变形后冷却工艺的优化研究.结果表明,热变形后控制铁素体相变的慢速冷却的速度及控制贝氏体相变的快速冷却的速度对最终组织的组成影响较大;在分析实验数据的基础上,提出了TRIP钢轧后最佳冷却工艺.     

Austempering of Hot Rolled SiMn TRIP Steels

 The austempering after hot rolling in hot rolled Si Mn TRIP (transformation induced plasticity) steels was investigated. The mechanism of TRIP was discussed through examination of the microstructure and the mechanical properties of this kind of steel. The results showed that the strain induced transformation to martensite of retained austenite occurs in hot rolled Si Mn TRIP steels. The sample exhibited a good combination of ultimate tensile strength and total elongation when it was held at the bainite transformation temperature after hot deformation. The stability of retained austenite increases with an increase in isothermal holding time, and a further increase in the holding duration resulted in the decrease of stability. The mechanical properties were optimal when holding for 25 min, and tensile strength and total elongation reached the maximum values (774 MPa and 33%, respectively).