I&Q&P下双相区配分温度对含铜低碳钢组织性能影响

采用场发扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针研究了双相区合金元素不同配分温度对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢的组织性能和残留奥氏体含量的影响。结果表明：试验钢在双相区配分后,C、Cu和Mn元素均出现明显的配分效果,且Cu、Mn元素配分作用有利于盐浴分级淬火C配分进行,保留更多残留奥氏体提高塑性;I&Q&P工艺处理得到马氏体和残留奥氏体组织,随着双相区配分温度提高原奥氏体晶粒尺寸变大,马氏体板条变粗,位向增多;随着配分温度的提高,试验钢的抗拉强度提高,伸长率逐渐下降,残留奥氏体含量的变化趋势与伸长率基本一致,在780 ℃时强塑积最大为26 GPa·%,此时残留奥氏体体积分数为14.7%,伸长率为24.4%,综合力学性能最佳。     

I&Q&P下双相区配分温度对含铜低碳钢组织与性能的影响

采用场发扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针研究了双相区合金元素不同配分温度对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢的组织性能和残留奥氏体含量的影响。结果表明:试验钢在双相区配分后,C、Cu和Mn元素均出现明显的配分效果,且Cu、Mn元素配分作用有利于盐浴分级淬火C配分进行,保留更多残留奥氏体提高塑性;IQP工艺处理得到马氏体和残留奥氏体组织,随着双相区配分温度提高原奥氏体晶粒尺寸变大,马氏体板条变粗,位向增多;随着配分温度的提高,试验钢的抗拉强度提高,伸长率逐渐下降,残留奥氏体含量的变化趋势与伸长率基本一致,在780℃时强塑积最大为26 GPa·%,此时残留奥氏体体积分数为14.7%,伸长率为24.4%,综合力学性能最佳。     

淬火-配分热处理对隧道钢拱架组织与力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和力学试验机等,研究了淬火-配分热处理对隧道钢拱架显微组织和力学性能的影响。结果表明,不同淬火温度和配分时间下试验钢的组织都为板条马氏体+残余奥氏体,且随着淬火温度的升高,板条马氏体含量变少、板条更加粗大,而残余奥氏体含量增加;配分时间为20~600 s试验钢中没有明显碳化物出现,随着配分时间的延长(20~3600 s),残余奥氏体含量呈现先增加而后降低的趋势;随着淬火温度升高,试验钢屈服强度和抗拉强度逐渐降低,而最大力下总伸长率和断后伸长率逐渐升高;在配分时间为20~120 s,试验钢的屈服强度和抗拉强度都会随配分时间的增加有所降低,而最大力下总伸长率和断后伸长率有所升高;继续延长配分时间至600 s及以上,试验钢的抗拉强度有所上升,而塑性略有降低。     

含Cu低碳钢I&Q&P工艺处理后的组织与性能

对一种含Cu低碳硅锰钢分别采用IQ、QP和IQP热处理工艺,研究双相区Cu配分行为并分析其对马氏体组织形貌、残留奥氏体及力学性能的影响。结果表明,试验钢经IQ工艺处理,在双相区保温时Cu元素从铁素体向奥氏体中配分,Cu配分明显,并且不影响C和Mn的配分效果。试验钢经IQP工艺处理后,组织基本为板条马氏体,且马氏体板条清晰,部分板条有断裂的现象。与经QP工艺处理相比,试验钢经IQP工艺处理后残留奥氏体体积分数显著提高,从9.6%提高到了13.2%。对比QP工艺,试验钢经IQP工艺处理后,抗拉强度有一定降低,但伸长率大大提高,强塑积达到27 GPa·%。     

热处理工艺对Q&P钢组织及力学性能的影响

对一种中碳中锰QP钢进行了研究,利用连退模拟试验机进行了热处理试验,测试了力学性能,观察了微观组织。试验结果表明,试验钢室温下组织为板条马氏体与残留奥氏体;随淬火冷却终止温度的提高,抗拉强度及伸长率均呈现先增加后降低的趋势,淬火冷却终止温度为210℃时,抗拉强度为1630 MPa,伸长率达到17.04%,具有最优力学性能;随配分温度升高,抗拉强度呈现下降趋势,而伸长率逐渐增大;配分温度为400℃,配分时间由10 s延长到120 s后,抗拉强度降低了57 MPa,而伸长率提高了2.98%。     

低碳Si-Mn系Q&P钢不同配分时间的热处理工艺

采用CCT-AY-Ⅱ热处理连退模拟机,研究了不同配分时间下,两相区退火温度淬火和碳再分配热处理工艺对低碳硅-锰系Q&P钢的显微组织、精细结构、力学性能及残留奥氏体含量的影响。结果表明,采用不同配分时间的两相区连续退火的Q&P工艺室温组织为板条马氏体、铁素体、薄膜状或块状残留奥氏体;随配分时间的增加,钢的抗拉强度和残留奥氏体含量呈下降趋势,伸长率和强塑积呈上升趋势;当配分时间为300 s时,试验钢抗拉强度达到1000 MPa,其伸长率为27.3%,强塑积高达27 300 MPa.%。     

0.17C-1.83Mn-1.58Si钢组织性能及C、Mn配分增塑机制

研究了不同工艺处理时C、Mn配分对0.17C-1.83Mn-1.58Si钢组织性能和残留奥氏体的影响,结果表明：钢经不同工艺处理后组织都为马氏体,其中DQ工艺处理后马氏体部分呈块状形态,Q&P工艺得到的马氏体板条较I&P&Q工艺更细长,I&Q&P工艺得到“板条束”马氏体形貌;钢经I&P&Q工艺处理后伸长率较DQ工艺提高了5.7%,残留奥氏体量为3.7%;,钢经Q&P工艺处理后伸长率达到22.8%,残留奥氏体量提高到6.8%;经I&Q&P工艺处理钢具有最优异的力学性能,强塑积达到31 800 MPa·%,残留奥氏体量达到最大的10.6%;Mn配分是在奥氏体化之前提高奥氏体稳定性,C配分增塑效果高于Mn配分,C、Mn配分综合作用使钢具有最优的组织性能。     

配分时间对低碳热轧F-Q&P钢组织和性能的影响

采用二辊可逆轧机,研究了弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺中配分时间对试验钢组织及力学性能的影响。研究表明,在弛豫-淬火配分(F-Q&P)工艺下,试验钢的组织主要以多边形铁素体、板条马氏体和残留奥氏体组成;当配分时间延长,试验钢的强度降低,屈强比先降低后升高,伸长率增加,加工硬化指数n值和残留奥氏体含量先增加后下降。进行60 s配分后,试验钢有最低的屈强比和最高的n值,分别为0.62和0.12,抗拉强度和伸长率分别为1090 MPa和19.0%, 力学性能最佳。     

配分时间对0.16C-1.8Mn-1.5Si钢组织与性能的影响

采用扫描电镜和X射线衍射仪研究了配分时间对0.16C-1.8Mn-1.5Si钢组织演变、力学性能和残留奥氏体含量的影响。结果表明,经QP工艺处理后,随着配分时间的不断增加,试验钢的淬火马氏体转变为回火马氏体,渗碳体逐步析出;抗拉强度逐渐减小,伸长率先增大后减小;在配分时间为120 s时,抗拉强度为1012 MPa,伸长率最大值达到23%,强塑积最大达到23 276 MPa·%,残留奥氏体量达到最大值为14.4%;在不同的配分时间下,钢的伸长率变化趋势与残留奥氏体量的变化趋势基本一致,拉伸断口形貌具有典型的韧性断裂特征。     

I&Q&P工艺预先Mn配分处理低碳硅锰钢的组织与性能

通过IQP处理工艺,采用SEM、XRD和拉伸试验手段,研究了低碳硅锰钢C-Si-Mn中Mn元素的配分行为及其配分工艺参数对IQP处理试验钢组织与性能的影响。结果表明:经IQP工艺处理,试验钢室温组织为板条状马氏体和残留奥氏体。随配分时间延长或配分温度的升高,试验钢的抗拉强度总体呈降低趋势,残留奥氏体含量均先增加后减小,伸长率与残留奥氏体量的变化趋势基本一致。800℃等温30 min,试验钢中残留奥氏体含量及伸长率最大,分别为10.02%,24.25%,该参数下的综合性能最佳。     

压下率对两相区温轧淬火配分中锰钢组织性能的影响

采用SEM、TEM、XRD、室温拉伸等手段,研究了0.1C-7.2Mn钢两相区温轧淬火配分处理钢的组织形貌、碳化物析出、残留奥氏体体积分数及其中的C含量及力学性能。结果表明,随着温轧压下率的增大,两相区温轧淬火配分处理后试样的马氏体板条得到细化并逐渐平行于轧制方向;两相区温轧淬火配分处理后试样的显微组织由马氏体和残留奥氏体组成,并且有碳化物析出;随着温轧压下率的增大,碳化物的平均尺寸粗化,残留奥氏体的体积分数逐渐升高,并且残留奥氏体中的C含量先升高后降低,屈服强度和抗拉强度均先升高后降低,伸长率先降低后升高。当温轧压下率为80%时,强塑积达到最高31.50 GPa·%。     

Q&P工艺对22MnB5钢微观组织及力学性能的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机、扫描电镜、XRD和EBSD等手段对22MnB5钢的微观组织及力学性能进行了表征,并重点分析了一步法Q&P工艺处理后的22MnB5钢中残留奥氏体含量及残留奥氏体中碳含量与力学性能的关系。结果表明：采用一步法Q&P工艺,可以获得抗拉强度超过1400 MPa,伸长率超过15%的超高强度22MnB5钢板。随着淬火温度从240 ℃升高至300 ℃,22MnB5钢的组织由马氏体转变为马氏体+残留奥氏体复相组织,试样中的残留奥氏体含量逐渐增加。相同配分温度延长配分时间,残留奥氏体含量呈现先增加后降低趋势。不同热处理工艺下残留奥氏体中的平均碳含量为1.49wt%。采用一步法Q&P热处理工艺可以使残留奥氏体中富集碳,提高残留奥氏体稳定性,强塑积可以达到22.14 GPa·%。     

配分温度对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢组织和力学性能的影响

对0.2C-2.96Mn-1.73Si钢进行IQP(Intercritical heating quenching and partitioning)处理,获得超细化铁素体、马氏体和残留奥氏体多相组织。采用SEM、XRD和拉伸试验机研究了配分温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,随配分温度的升高,试验钢的抗拉强度逐渐下降,屈服强度和伸长率均先增大后减小。试验钢中残留奥氏体含量随配分温度的升高呈先增加后降低的趋势。配分温度为400 ℃时,残留奥氏体的含量最高,TRIP效应能够提供持久的加工硬化,试验钢获得了最高的均匀变形能力,抗拉强度为1444 MPa,伸长率为20.13%,强塑积达到29 GPa·%,综合力学性能最佳。     

直接淬火-碳分配处理后高强度钢的组织与力学性能

采用一种中碳低合金高强度钢,在轧后进行直接淬火后再快速升温至400～600℃进行碳分配处理的直接淬火-碳分配(Quenching Partitioning)处理(DQP),研究DQP工艺对钢的组织与力学性能的影响。利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残留奥氏体体积分数。结果表明:DQP处理后,钢的组织为板条马氏体组织和残留奥氏体。马氏体板条宽150～250 nm;残留奥氏体位于马氏体板条间,随工艺参数不同,其体积分数在4%～8%。钢中析出物尺寸大多为20 nm左右。经过DQP处理后,钢的抗拉强度达到1200 MPa以上,伸长率15%～17%。-40℃冲击功达到30 J以上。合理的淬火终淬温度可以获得更多残留奥氏体,而升高分配温度会增加析出、并使析出物长大,这是提高钢的强度和韧性的主要原因。     

淬火配分处理对锻态Fe-0.2C-9Mn-3.5Al钢显微组织及力学行为的影响

分析了淬火配分处理对锻态Fe-0.2C-9Mn-3.5Al钢显微组织及力学行为的影响。结果表明,热处理态试验钢主要由块状δ-铁素体、马氏体和板条状残留奥氏体等多相构成;残留奥氏体的体积分数随等温淬火温度升高而增大,在310 ℃时达到峰值;310 ℃等温淬火后在400 ℃配分3 min时可以获得较优的综合力学性能,抗拉强度和断后伸长率分别为1175 MPa和21.50%,强塑积达到25.26 GPa·%;应力-应变曲线中存在着明显的“锯齿”状起伏,可能与亚稳态的残留奥氏体集中转变为马氏体有关。     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

淬火温度对中锰QP钢组织和性能的影响

采用部分奥氏体化-淬火-配分工艺对中锰钢进行热处理,研究不同淬火温度对微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着淬火温度的升高,试验钢的伸长率先升高后降低,而抗拉强度却逐渐降低。淬火温度为140 ℃时,试验钢中一次马氏体和新生马氏体的体积分数之和最大,因此抗拉强度最高。淬火温度为180 ℃时,试验钢中残留奥氏体的体积分数最大,伸长率最高,综合力学性能最好,强塑积最高为30 328.2 MPa·%。而淬火温度升到200 ℃时,由于试验钢中残留奥氏体的含量减少以及新生马氏体的硬度降低,其伸长率和抗拉强度均降低。     

两相区连续退火均热温度对Q&P980钢组织性能的影响

以冷轧Q&P钢的连续退火生产为工艺背景,采用两相区均热保温+缓冷+快冷至Ms与Mf点之间进行配分的热处理工艺,研究了两相区不同均热温度对低碳硅锰系Q&P980合金高强钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着两相区均热温度的升高,铁素体含量降低,马氏体所占比例升高,且板条尺度有所增加;随着均热温度的升高,残留奥氏体含量先升高至最大值(7.2%)后降低;随着均热温度继续升高,基体内部马氏体的含量增加,导致材料抗拉强度增加,而伸长率的变化趋势则与残留奥氏体含量变化趋势相似;在配分温度为310 ℃时,最佳的均热温度区间为765.24~812.56 ℃,其中在790 ℃均热时,抗拉强度为1052 MPa,伸长率为22.9%,强塑积为24 090.8 MPa·%。     

Nb对0.2C-1.5Si-1.8Mn淬火配分钢组织和力学性能的影响

在C-Si-Mn系传统Q&P钢的基础上,通过适当添加微合金元素Nb,探讨了微合金元素Nb对淬火配分钢组织性能的影响。结果表明,无Nb钢与加Nb钢的显微组织基本相同,均由铁素体、板条马氏体与M/A岛组成,但加Nb钢马氏体板条明显细化,板条间距明显减小。Nb促进铁素体析出并抑制珠光体生成,Nb的加入有效细化了组织,缩短了C配分距离,有利于碳向奥氏体中扩散,增加奥氏体的稳定性。经相同Q&P工艺处理后含Nb试验钢的屈服强度、抗拉强度均有所提高,其抗拉强度达989.07 MPa,伸长率为18.36%,强塑积为18.16 GPa·%。