新型Mn系空冷贝氏体钢的创制与发展

扼要阐述了新型Mn系空冷贝氏体钢的由来及发展,该系列贝氏体钢的合金化及合金设计思路,强韧化途径,组织与性能特点,优越性及发展前景。     

一种新的复相组织——仿晶界型铁素体／粒体贝氏体

本文在回顾几类典型高强度低合金钢强韧化途径的基础上,设计了一种新的复相组织－仿晶界型铁素体／粒状贝氏体９ＧＢＡ／Ｂｇ）,并测试了此类复相钢的连续冷却转变规律与轧态力学性能。研究表明,试验钢可在较宽的冷速范围内得到这类ＧＢＡ／Ｂｇ复相组织,且强韧性配合良好。在未利用贵金属元素、炉外精炼、控轧控冷及热处理的条件下,工业试生产得到的１２ｍｍ中厚钢板的力学性能为σｂ＝８５０ＭＰａ,σ０．２＝５４０ＭＰａ,     

低碳Mn系水淬贝氏体钢的组织和力学性能

研究了第二代Mn系空冷贝氏体钢合金体系,即低碳Mn系水淬贝氏体钢,为高强结构钢调质钢开辟了一条新途径,给出了试验钢在水淬工艺下的组织和力学性能.结果表明:随着冷却速度的加快,试验钢中将依次出现粒状贝氏体/仿晶界铁素体,粒状贝氏体,粒状贝氏体/马氏体组织,马氏体组织;与传统淬火钢27SiMn相比,试验钢具有突出优良的淬透性,韧性,切削性能,可以水冷,不需要油冷;直径300 mm的圆柱淬火后可得到粒状贝氏体组织,试验钢经中低温回火后,屈服强度大幅上升,抗拉强度变化不大;在300℃回火后具有最高的屈服强度,1/2半径处,σh～900 MPa,σ0.2～630 MPa,AKU(-20℃)～60 J,屈强比约为0.7;试验钢经高温回火后,将析出粒状碳化物,冲击韧度大幅上升,AKU5～65 J.     

一种新的复相组织--仿晶界型铁素体/粒状贝氏体

本文在回顾几类典型高强度低合金钢强韧化途径的基础上,设计了一种新的复相组织--仿晶界型铁素体/粒状贝氏体(GBA/Bg),并测试了此类复相钢的连续冷却转变规律与轧态力学性能.研究表明,试验钢可在较宽的冷速范围内得到这类GBA/Bg复相组织,且强韧性配合良好.在未利用贵金属元素、炉外精炼、控轧控冷及热处理的条件下,工业试生产得到的12mm中厚钢板的力学性能为σb＝850MPa,σ0.2＝540MPa,δ5＝18%,AKV(-40℃)＝34J.作为800～1000MPa级的高强度结构钢,这类钢具有良好的工业应用前景.     

贝氏体钢中贝氏体铁素体钠米结构

通过ＴＥＭ和ＨＲＴＥＭ观察分析了贝氏体钢中贝氏体铁素全的组织结构及其纳米尺度。贝氏体铁素体由亚片条组成,亚片条宽度约１００－２００ｎｍ,长度不等;亚片条又由亚单元组成,其纳米尺度为１００－２５０ｎｍ,形貌呈方形,长方形,圆形和无规则外形等多种形貌;亚单元又由更小的基本单元组成,其尺度约在几个纳米到十几个或二十几个纳米范围,最小单元之间呈小角度界面结合。     

仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织的韧性

研究了仿晶界型铁素体／粒状贝氏体复相钢轧态组织的韧性与裂纹扩展特点。与单一粒状贝氏体组织相比，仿晶界型铁索体／粒状贝氏体复相组织具有更好的强韧性配合。适量仿晶界型铁素体的存在增加了复相组织的协调变形能力，提高了裂纹形成功：同时使裂纹扩展路径弯曲、分 叉、微裂纹尖端钝化。在一定程度上提高了裂纹扩展力。在粒状贝氏体变的第二阶段（富碳亚稳奥氏体→马氏体／奥氏体（M／A岛）缓冷。已转变的马氏体将进行自回火，并提高残余奥氏体的热稳定性，从而使复相组织的裂纹扩展功得到明显提高。     

低碳20Mn2SiVB钢贝氏体相变及其TRIP效应

用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在贝氏体区不同温度等温不同时间所获得的组织和形态进行了研究。试验表明,20Mn2SiVB钢在贝氏体等温转变时,首先在奥氏体晶界析出贝氏体铁素体,随着等温时间的延长,铁素体板条增多,分割奥氏体晶粒,形成贝氏体铁素体和其板条间的富碳奥氏体岛;在920 ℃奥氏体化,420 ℃贝氏体区等温不同时间后空冷所获得组织为：无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体,各相的体积分数随着保温时间的不同有所变化。在920 ℃奥氏体化420 ℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,具有一定的TRIP效应,其R_m≈ 1090 MPa;A。≈ 15.4%     

外加应力对HQ785钢等温贝氏体相变组织的影响

针对HQ785试验钢,采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了单向外加拉/压应力下的等温相变实验,等温温度分别是425℃和475℃,所加应力依次为20、40和60 MPa,通过光学显微镜和透射电镜对相变后的显微组织进行了观察与分析。结果表明,外加应力作用下的等温相变组织是粒状贝氏体,外加应力使无明显晶界的显微组织转变为晶界清晰的细小晶粒;粒状贝氏体中贝氏体铁素体的亚单元,随着外加拉应力的增加逐渐由条片向块状变化,随着外加压应力的增加逐渐由块状向条片变化。     

低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学

利用光学显微镜和晶体长大动力学理论对低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体的长大动力学进行了实验测定和理论计算与分析．在实验温度范围（650-750℃）内,铁素体首先在晶界上形成,在晶内夹杂物上形成较晚．晶界与晶内铁素体形成的过冷度相差40℃以上,铁素体在晶内夹杂物上形成比在晶界上形成需要更大的过冷度．晶内铁素体长大速率常数的实测值小于计算值,晶界铁素体长大速率常数的实测值则大于计算值．     

超低碳贝氏体钢的加工工艺与组织性能分析

进行了超低碳贝氏体钢的两阶段控轧控冷实验,对轧后钢板进行力学性能检测及组织分析。结果显示,超低碳贝氏体钢强度较高,屈服强度平均达670MPa,伸长率和冲击功偏低;显微组织主要由粒状贝氏体和板条贝氏体组成,两种贝氏体组织只有在两个极端的温度下才有明显的差异,从工程检验的实际出发,不必区分两类贝氏体。     

超低碳贝氏体钢的加工工艺与组织性能分析

进行了超低碳贝氏体钢的两阶段控轧控冷实验，对轧后钢板进行力学性能检测及组织分析。结果显示．超低碳贝氏体钢强度较高，屈服强度平均达670MPa，伸长率和冲击功偏低；显微组织主要由粒状贝氏体和板条贝氏体组成．两种贝氏体组织只有在两个极端的温度下才有明显的差异，从工程检验的实际出发，不必区分两类贝氏体。     

连续冷却过程中低碳贝氏体钢的晶界化学

用俄歇电子能谱仪分析了低碳贝氏体钢奥氏体化后炉冷、空冷、油冷和水冷时Ｃ、Ｂ、Ｐ、Ｓ等元素在晶界的偏聚行为。结果发现：在不同冷却速度下,各元素在晶界的偏聚量不同。慢冷速下,Ｂ、Ｐ晶界浓度较高,快冷速下Ｓ晶界浓度较高。Ｃ在晶界的浓度随冷速的提高增加至一定值后趋于平衡。晶界上元素Ｃ、Ｂ、Ｐ、Ｓ之间,存在化学相互作用及位置竞争现象。用扫描电镜观察了断口形貌。     

超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化,并与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经500℃～700℃回火1h后,随回火温度升高呈现软化-硬化-再软化的变化规律,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明,RPC钢板具有良好的热稳定性。     

低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢的中温转变组织类型

利用热膨胀仪对低碳Mo—Cu—Nb-B系微合金钢进行了不同温度的等温实验．结合金相（OM）、透射电镜（TEM）研究了不同等温条件下组织转变特点．该微合金钢中温转变有三类组织：沿晶界形核并向晶内单方向生长的准多边形铁素体,晶界或晶内形核的针状铁素体和成束生长的板条贝氏体铁素体．620℃为发生准多边形铁素体转变的鼻尖;580℃只发生少量仿晶界铁素体转变,铁素体转变受到抑制;在530℃左右等温时,奥氏体将发生针状铁素体转变,这些针状组织彼此交割、独立生长,分割原奥氏体晶粒,细化了组织．     

高纯度Fe－C－Mo合金贝氏体相变和形貌特征

研究了高纯度Ｆｅ－０．０６％Ｃ－１．８％Ｍｏ和Ｆｅ－０．１９％Ｃ－１．８１％Ｍｏ合金恒温贝氏体转变。结果表明，５５０～５８０℃转变是完全的。两种合金分别在６００℃和５８５℃左右保温时，转变中途会出现暂时停滞现象，而后恢复并加快转变。两合金ＴＴＴ图均有一明显稳定区（称为河湾或Ｔ_ｂ）。７５０℃保温形成铁素体和平行于奥氏体晶界的片状或杆状碳化物沉淀，７００～６００℃保温在较高碳量和用量形成少量节瘤状贝氏体，７００℃保温转变后可观察到珠光体，Ｔ_ｂ温度上下铁素体形貌明显不同，ｔ_ｂ以下形成的贝氏体铁素体为变异型，在晶内生成。