马氏体钢双相区奥氏体组织特征及形成机理

采用双相区再加热-淬火（IQ）工艺,研究了马氏体钢在双相区再加热过程中奥氏体的组织特征及形成机理。结果表明,经890 ℃奥氏体化900 s后淬火处理获得板条马氏体组织的试验钢,经随后的双相区750 ℃再加热-淬火处理,在马氏体组织的基础上获得了由亚温铁素体和块状或针状马氏体组成的双相组织。马氏体钢在双相区再加热过程中,针状奥氏体的形成过程可以分为3个阶段：以板条马氏体间碳化物（Fe₃C）为奥氏体形核点及C元素在奥氏体内的扩散控制奥氏体在板条界间生长;板条马氏体内C向奥氏体内扩散控制其沿板条方向长大;Mn向奥氏体扩散并控制铁素体-奥氏体两相达到最终的平衡状态。钢在750 ℃再加热过程中,C、Mn元素由铁素体向奥氏体相中扩散,其扩散过程控制着奥氏体的形核与长大,扩散的结果是C、Mn元素在奥氏体内富集,实现C、Mn元素在两相之间的配分。     

含Cu低碳钢马氏体相变原位观察

以一种含Cu低碳钢为研究对象,利用高温激光共聚焦显微镜对IQP(两相区加热奥氏体化+淬火+碳配分)工艺处理的钢的马氏体相变过程进行了原位观察。采用扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等手段对其组织演变进行了表征。结果表明:在加热过程中,奥氏体在珠光体、渗碳体界面和铁素体晶界及晶内同时形核;在淬火过程中马氏体优先在奥氏体晶界及晶内位错缠结处形核长大,新生马氏体在先形核马氏体板条上形核并与其呈一定取向关系生长;合金元素由铁素体向奥氏体配分导致淬火后组织残留更多的奥氏体,化学势驱动C原子由马氏体向未转变奥氏体中配分使残余奥氏体稳定性提高,两者协同作用促使IQP处理后的试验钢获得更多的残余奥氏体。     

低碳硅锰钢I&P&Q工艺中的Mn配分行为

采用双相区保温淬火(IQ)和双相区保温+奥氏体化淬火(IPQ)工艺和直接淬火(DQ)工艺,结合热力学计算,研究了低碳硅锰钢热处理过程中Mn配分行为及其对组织演变和力学性能的影响机制。结果表明:经IQ工艺处理,Mn在室温马氏体中出现了明显富集,马氏体以条状、块状、团状三种形态分布,化学位梯度驱使着Mn由铁素体向奥氏体中配分,Mn在晶界处的配分行为影响着晶界的迁移方向,使得形成不同形态的奥氏体晶粒;IPQ工艺处理后Mn在马氏体中呈不均匀分布,较DQ工艺,IPQ工艺使钢的伸长率由5.2%提高到10.9%,强塑积提高了6812 MPa·%。     

低碳硅锰钢双相区组织演变及C、Mn配分热力学的研究

利用Thermo-calc计算,采用双相区保温淬火(IQ)工艺对低碳硅锰钢双相区等温过程中的组织演变和C、Mn配分热力学进行了研究。结果表明:在双相区,C、Mn在奥氏体中的固溶度随温度升高呈递减趋势且远大于铁素体,为C、Mn配分提供了热力学条件;在800℃等温不同时间后淬火,室温组织为铁素体、马氏体加少量M/A岛,等温30 min时接近平衡相变;双相区等温过程中C、Mn由铁素体向奥氏体中配分,使得部分小的奥氏体晶粒热稳定性提高,淬火后形成室温残余奥氏体。     

临界区退火时锰-钒双相钢奥氏体形成的观察

本文研究了临界区退火时锰-钒双相钢的奥氏体形成以及初始显微组织对奥氏体形成过程的影响;讨论了初始组织为珠光体加铁素体、板条马氏体在临界区加热时的奥氏体形成过程的特点和控制因素,以及试验结果的实际意义。     

C、Mn元素对淬火配分贝氏体钢残留奥氏体稳定性的影响

采用双相区保温-淬火(IQ)、淬火-配分-贝氏体区等温(QPB)和双相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQPB)热处理工艺,研究C、Mn元素对残留奥氏体热稳定和机械稳定性的影响。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)对试验钢的组织形貌、残留奥氏体含量及合金元素分布进行表征。结果表明,试验钢在双相区保温过程中C、Mn元素由铁素体向奥氏体扩散,在奥氏体发生富集,使奥氏体的热稳定性增强;在形变过程中由于C、Mn元素的稳定作用使残留奥氏体的机械稳定性提高。试验钢经IQPB工艺处理后,抗拉强度为1098 MPa,伸长率达20%,其强塑积达21 960 MPa·%,与QPB工艺相比,强塑积提高了6840 MPa·%。     

低碳钢IQ&P工艺下元素配分行为及对组织性能影响

采用双相区再加热-淬火-碳配分(IQP)工艺,研究了双相区不同等温时间下低碳钢中元素配分行为,并分析其对组织形貌、残余奥氏体及力学性能的影响。结果表明:在IQP工艺中,在750℃随等温时间的延长,Mn元素向逆转奥氏体内富集现象逐渐明显,等温时间超过300s后,C元素在两相之间的配分效果不随时间的延长而改变;在750℃等温处理过程中,原奥氏体晶界生成块状逆转奥氏体,马氏体板条界间生成针状逆转奥氏体;随等温时间的延长,钢的最终组织中针状铁素体体积分数不断减小,而块状及针状马氏体体积分数不断增大,同样残余奥氏体体积分数也不断增大;在C、Mn元素的综合作用下,钢的抗拉强度不断增大,断后伸长率先减小而后增大,等温1800s时,钢的强塑积达到最大值21GPa%。     

低碳高强钢合金元素配分行为对残余奥氏体和力学性能的影响

采用双相区保温+奥氏体化淬火+低温退火的热处理工艺,研究了合金元素配分行为对C-Si-Mn系高强钢微观组织和力学性能的影响.结果表明,在760℃随着保温时间的延长,双相区中奥氏体相的体积分数逐渐增多直至达到饱和,而铁素体向奥氏体扩散的Mn元素含量也逐渐增多直至在两相间达到化学势平衡,后加热至930℃保温120 s,再淬火至220℃,配分过程中发生了C从马氏体向奥氏体中的扩散偏聚.经该工艺处理后实验用钢的抗拉强度为1310 MPa,延伸率可达12%,强塑积达到15720 MPa·%,相比传统淬火+碳配分工艺,双相区保温+奥氏体化淬火+低温退火的热处理工艺过程中Mn配分和C配分共同作用能够显著提高钢中残余奥氏体的含量和稳定性,从而提高高强钢的室温成形能力.     

Fe-C-Mn-Cu钢I&Q处理中Cu元素的配分行为

对一种含Cu低碳硅锰钢进行双相区保温淬火(IQ)热处理工艺,采用电子探针和扫描电镜研究其双相区元素配分规律和元素配分对马氏体形貌的影响。结果表明,在800℃的双相区,C、Mn、Cu分别从铁素体向奥氏体中配分,Cu配分效果明显,并且不影响C、Mn配分效果。随着保温时间的延长,高Cu区域的面积和钢中Cu的最高浓度均呈增长趋势,在2400 s时达到化学势平衡状态。马氏体体积分数随着保温时间的延长逐渐增加至饱和,马氏体从块状向板条状转变。     

预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用双相区保温-淬火(IQ)工艺研究预先Mn配分行为,并对其配分现象进行表征,采用淬火-配分(QP)及双相区保温-奥氏体化-淬火-配分(IQP)热处理工艺,探讨了预先Mn配分处理对低碳高强QP处理钢中C配分和残余奥氏体及力学性能的影响.结果表明,实验钢在双相区保温过程中C,Mn不断向奥氏体内扩散,淬火处理后C,Mn在马氏体(原双相区奥氏体)内呈现明显的富集现象;实验钢经IQP工艺处理后,室温组织中Mn富集现象依然很明显,C在马氏体板条间富集;随着C配分时间的延长,实验钢抗拉强度不断减小,延伸率均呈先增加后降低趋势,在C配分时间为90 s时,IQP工艺下钢的强塑积达到23478 MPa·%;IQP工艺中预先Mn配分处理,使得实验钢在一次淬火时保留更多的奥氏体,随后C配分促使更多的C原子扩散到这些奥氏体中,从而二次淬火至室温获得更多残余奥氏体.IQP工艺中C,Mn的综合作用稳定的残余奥氏体体积分数比相同条件下QP工艺中C配分稳定的残余奥氏体体积分数最大增多2.4%左右.     

淬火温度对非均质淬火-配分钢组织和性能的影响

采用以Mn配分珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺，研究了淬火温度对非均质淬火-配分钢的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明，当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时，可在淬火后获得由富Mn片状残留奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体区域。随淬火温度的升高，高温奥氏体向马氏体转变的驱动力降低，导致鬼珠光体区域减少，块状残留奥氏体数量增多、且尺寸增大。由于鬼珠光体区域减少，马氏体板条的细晶强化效果减弱，造成屈服强度降低；块状残留奥氏体的增加，提供了更强烈的TRIP效应，同时改善了抗拉强度和均匀延伸率，但块状残留奥氏体形成的脆性马氏体降低了颈缩后的延伸率。由此可见，通过调控淬火温度，能够在保证高抗拉强度(约1600 MPa)和高断裂总延伸率(约20%)的基础上，实现对屈服强度和均匀延伸率的进一步调控。     

冷轧双相钢连续退火加热与均热过程奥氏体化数值分析

基于工业生产连续退火工艺,采用某双相钢700 ℃平衡态的热力学参数为两相区初始状态,对连续加热与均热过程的奥氏体化过程进行了数值分析。结果表明,计算的奥氏体转变动力学曲线与实测值吻合良好。连续退火奥氏体的形成是温度主导而非时间主导的过程。均热结束时C在奥氏体中分布较均匀。Si由奥氏体向铁素体扩散而在相界面铁素体一侧富集且难以均化,然而Mn和Cr由铁素体向奥氏体扩散而在相界面奥氏体一侧富集。短时连续退火过程中,奥氏体相界面的推移是C在奥氏体中扩散控制的过程。     

0.12C-3.0Mn低碳中锰钢中残余奥氏体稳定性与低温韧性的关系

采用完全淬火+两相区淬火+临界区淬火的三步热处理方式,利用SEM、EBSD、XRD、TEM和EPMA等手段研究了0.12C-3.0Mn低碳中锰钢组织演变规律和力学性能,并对0.12C-3.0Mn钢进行了-40~-196℃的系统低温冲击实验研究。结果表明,三步热处理后0.12C-3.0Mn钢的组织为临界铁素体、马氏体/贝氏体和残余奥氏体,残余奥氏体呈块状和条状分布在原奥氏体晶界上和马氏体/贝氏体板条界上,残余奥氏体主要通过临界淬火富集C和Mn元素达到稳定,室温下稳定的残余奥氏体含量最高可达到15%。由于残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应,0.12C-3.0Mn钢具有良好的塑性和优异的低温韧性:断后总延伸率高于30%,均匀延伸率高于16%,-80℃下冲击功可达到200 J。     

低碳硅锰钢I&P&Q工艺中Mn配分行为及对组织性能的影响

采用双相区保温淬火（I&Q）和双相区保温+奥氏体化淬火（I&P&Q）工艺和直接淬火（DQ）工艺,结合热力学计算,研究了低碳硅锰钢热处理过程中Mn配分行为及其对组织演变和力学性能的影响机制。结果表明：经I&Q工艺处理,Mn在室温马氏体中出现了明显富集,马氏体以条状、块状、团状三种形态分布,化学位梯度驱使着Mn由铁素体向奥氏体中配分,Mn在晶界处的配分行为影响着晶界的迁移方向,使得形成不同形态的奥氏体晶粒; I&P&Q工艺处理后Mn在马氏体中呈不均匀分布,较DQ工艺,I&P&Q工艺使钢的伸长率由5.2%提高到10.9%,强塑积提高了6812 MPa·%。     

第四届热处理年会论文摘要

感应热处理制取双相钢/王绪、花礼先、冯惠平(北京科技大学) 本文研究了用感应热处理方法进行连续双相处理制取双相钢。为比较一般炉子和感应双相热处理的区别,试验将φS×350mm的08Mn2Si钢棒采用一次和两次淬火方法。一次淬火是将热轧状态(铁素体和珠光体组织)钢材在750℃(α γ)两相区加热水淬。两次淬火先在940℃水淬得到完全马氏体组织,再在760℃(α γ)两相区加热水淬。用高频在特制感应加热圈和淬火装置中     

含Cu低碳钢双相区形变+IQ处理的组织及Cu配分行为

采用双相区保温-淬火(IQ)及双相区形变-保温-淬火热处理工艺,研究了形变对一种含Cu低碳钢的组织演变及其Cu配分行为的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)等手段对组织演变及Cu配分行为进行了表征。结果表明:IQ工艺处理后,试验钢由多边形铁素体和珠光体的初始组织转变为铁素体和马氏体双相组织,少量多边形铁素体转变形板条马氏体;双相区形变+IQ处理后组织中多边形铁素体由于形变力作用发生微小变形且含量降低,板条马氏体含量显著增加;IQ工艺下组织中含Cu最高区域的Cu元素平均浓度为0.896,而采用双相区形变+IQ处理的组织中为1.025,是基体平均Cu浓度的2.5倍,且其富Cu区域面积比为23.8%。上述结果表明,通过IQ处理前的形变处理提高空位浓度,可以有效促进Cu配分效果。     

非均质Mn分布对淬火-配分钢微观组织和力学性能的影响

目前,基于非均质高温奥氏体来调控先进高强钢的组织和性能,引起研究学者的广泛关注。为进一步明晰合金元素非均质程度对组织和性能的影响,指导先进高强钢的设计,本工作采用以Mn配分的珠光体为初始组织的快速淬火-配分工艺,研究了奥氏体化时间和温度对高温奥氏体中非均质Mn分布的影响规律,进一步探讨了微观组织和力学性能的演变。结果表明,高温奥氏体的Mn分布能够调控淬火过程的马氏体转变。当高温奥氏体继承了珠光体中富Mn渗碳体和贫Mn铁素体中的Mn分布时,淬火后可获得富Mn片状残余奥氏体与贫Mn马氏体板条构成的鬼珠光体组织。随奥氏体化保温时间的延长和温度的升高,高温奥氏体中Mn元素非均质程度减弱,导致鬼珠光体组织减少,块状残余奥氏体和粗大板条马氏体数量增多、且尺寸增大。随着保温时间的延长,屈服强度由于细晶强化的减弱而降低;均匀延伸率由于块状残余奥氏体的增多而升高,颈缩后的延伸率因块状残余奥氏体形成的脆性马氏体而降低。由于残余奥氏体和马氏体的含量随着奥氏体化工艺不发生改变,使得抗拉强度和断裂总延伸率也不发生变化。由此可见,通过改变奥氏体化的工艺参数,能够在保证高抗拉强度(约1700 MPa)和高断裂总延伸...     

冷轧双相钢连续退火初期的组织演变规律

用Gleeble-1500热模拟试验机模拟了工业试制的冷轧DP600双相钢连续退火过程,利用光学显微镜、扫描电镜等研究了冷轧DP600双相钢在连续退火过程中的组织演变规律.结果表明,DP600双相钢在连续退火初期,主要发生铁素体的再结晶、珠光体的溶解和奥氏体的形成;冷轧压下60%的DP600钢板约在640℃开始再结晶,680℃再结晶基本结束,整个再结晶过程大约在4 s内完成;奥氏体优先在铁素体与珠光体交界面上或者铁素体晶界的碳化物粒子上形核并迅速长大,部分在铁素体晶粒内的碳化物粒子处形核.     

ASTM A216 WCA钢奥氏体化过程中的组织演变

采用膨胀试验和淬火试验研究了ASTM A216 WCA钢奥氏体化过程中的组织演变,分析了不同加热速率对奥氏体化过程的影响,并通过金相分析方法研究了加热过程中各相相分数的变化。结果表明,随着加热速率的增大,奥氏体化转变开始温度和结束温度均升高,初始奥氏体晶粒尺寸减小;同时可以看出,奥氏体化过程中珠光体向奥氏体的转变速度比铁素体向奥氏体的转变速度快。     

中锰钢两相区温轧淬火处理后的组织性能

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、室温拉伸等研究了0.1C-7.2Mn钢两相区温轧淬火处理后合金元素配分对碳化物、残留奥氏体、力学性能及加工硬化行为的影响.结果 表明:随着退火时间的延长,经两相区保温后淬火(I&Q)处理的试验钢初始组织中多边形马氏体转变为板条状铁素体和奥氏体,铁素体沿长度方向长大变细;经两相区轧制保温后淬火(DI&Q)处理后,富C、富Mn碳化物先析出后溶解,同时铁素体回复多边化加剧,残留奥氏体由板条状逐渐转变为等轴状.相比I&Q处理,经DI&Q处理后,试验钢组织中富C区面积比由3.9％增加到8.7％,富Mn区面积比由0.9％增加到5.1％,残留奥氏体的含量由11.5％提高到17％,抗拉强度由1032.7 MPa提高到1171.5 MPa,断后伸长率由8.3％提高到15.8％,强塑积为18.5 GPa·％.