中碳贝氏体钢的组织与性能研究

对一种中碳贝氏体钢进行900℃保温1h奥氏体化处理,分别在200、250、300℃进行不同时间的等温处理,测定维氏硬度,观察金相组织,并对其微观结构进行透射电镜分析,研究了试验钢的热处理工艺、硬度和微观结构的相关性。结果表明:试验钢等温处理后的室温组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;随保温时间延长,马氏体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增多,并趋于稳定,相应地,试样硬度逐渐降低,趋于平缓;贝氏体亚结构由纳米级板条状贝氏体铁素体及板条间残留奥氏体构成,没有碳化物析出。     

20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温过程中的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射仪对20Mn2SiVB钢在两相区加热贝氏体区等温不同时间所获得的组织形态和相结构进行了研究,并进行了拉伸试验.结果表明,20Mn2SiVB钢经760℃两相区加热后在420℃贝氏体区等温过程中,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小岛.所获得组织为先共析铁素体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、残留奥氏体和马氏体.拉伸试验表明,在760℃加热420℃等温5 min后,试样可获得较好的综合性能,其抗拉强度σb≈970 MPa,伸长率δ6≈14.9%.     

80MnSiCrWAl钢的低温等温淬火组织及力学性能

用差示扫描量热法和热机械模拟试验机分别测定了80MnSiCrWAl钢的相变点Acl、Acm和Ms.该钢试样加热到1000℃保温30 min奥氏体化后,在稍高于Ms温度的盐浴中进行等温淬火处理.采用光学显微镜、透射电镜和X射线衍射仪对处理后钢的组织和相组成进行研究,并测定硬度和冲击功.结果表明,该钢等温淬火后得到由板条状贝氏体铁素体和薄膜状残余奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织.随等温淬火温度的升高,贝氏体铁素体板条厚度增大,残余奥氏体的体积分数减少,硬度和强度降低,冲击功略微减小.     

奥氏体化温度对无碳化物高强贝氏体钢相变组织和性能的影响

对含碳量0.35wt%的无碳化物高强贝氏体钢进行等温贝氏体相变试验,并通过膨胀法、显微组织观察、XRD和拉伸试验等方法研究奥氏体化温度(860～1260℃)对该贝氏体钢相变和组织性能的影响。结果表明,860℃奥氏体化时,贝氏体转变量略高于其它温度,残余奥氏体含量较高,继续升高奥氏体化温度,贝氏体转变量和残奥含量变化不大。此外,随着奥氏体化温度的升高,贝氏体相变动力学加快,这是原始奥氏体晶粒尺寸增加,贝氏体生长空间增大引起的。当奥氏体化温度较低时,虽然贝氏体相变速率较慢,但由于原始奥氏体晶粒细化,残奥含量较多等原因,钢的抗拉强度和伸长率均较高。因此,从提高钢性能角度出发,应降低无碳化物高强贝氏体钢热处理时的奥氏体化温度。     

变形对超高强贝氏体钢组织和力学性能的影响

采用低温奥氏体预变形+等温贝氏体相变相结合的工艺,研究了变形对中碳贝氏体钢相变和组织的影响,利用热模拟实验、SEM、TEM、XRD和拉伸实验等分析了变形影响残余奥氏体的微观机理及其对强塑性的影响规律.结果表明,过冷奥氏体在300℃变形20％,不仅可以加速随后等温贝氏体相变,细化贝氏体组织,同时还能增加室温组织中的残余奥氏体及其稳定性.残余奥氏体稳定性同时受C含量和位错密度影响,延长等温时间可以增加奥氏体中C含量;变形可以使奥氏体中位错密度增加,有利于获得稳定性较高的残余奥氏体,从而优化超高强贝氏体钢综合性能,制备的中碳超高强贝氏体钢抗拉强度为1733 MPa,延伸率达到15.7％.     

低温回火态新型贝氏体钢的组织性能

研究了回火工艺对新型低合金贝氏体钢组织和性能的影响,了解了该材料的回火特性.结果表明:正火和低于400℃回火后的组织由贝氏体、铁素体和残余奥氏体组成,具有较好的力学性能、回火抗性、良好的焊接性和机械加工性;在高于500℃回火后出现回火脆性,由新型贝氏体组织转变为典型贝氏体组织,其原因与回火过程中残余奥氏体和贝氏体铁素体的分解、碳化物析出有关.通过研究回火后的组织转变、残余奥氏体热稳定性、机械稳定性的变化,探讨了无碳贝氏体韧化及脆化机理,提出了适于该钢的最佳回火工艺.     

等温淬火温度和时间对ZG30SiMnCr性能和组织的影响研究

热处理是提高奥氏体-贝氏体钢性能的重要手段,选择合理的热处理工艺对提高奥氏体-贝氏体钢性能具有重要的意义。本文研究了不同等温淬火温度、时间对奥氏体-贝氏体钢ZG30SiMnCr淬火后硬度和冲击韧度的影响规律。研究结果表明,ZG30SiMnCr经300℃×60 min等温淬火,试样的硬度值达47.13 HRC,其冲击韧度值为134.70 J/cm^2,综合力学性能好,组织为典型的奥氏体-贝氏体组织,无碳化物相。X衍射分析结果表明,组织中残余奥氏体含量为10.61%。     

等温温度对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

以低Si含Al热轧TRIP钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、拉伸试验、X射线衍射仪和电子探针等试验方法,研究了不同等温温度对试验钢组织性能的影响。结果表明,试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成,随着等温温度的升高,残余奥氏体分解为新生成铁素体和碳化物;当等温温度为450 ℃时,试验钢的力学性能最佳,其抗拉强度为732.25 MPa,断后伸长率为36%,强塑积为26.36 GPa·%;残余奥氏体的体积分数先升高后降低,而C含量逐渐降低,等温温度为450 ℃时试验钢表现出较强的加工硬化行为。     

贝氏体等温处理对0.22C-1.63Mn-1.5Al冷轧TRIP钢组织性能的影响

利用盐浴热处理、扫描电镜、X衍射、拉伸试验等实验手段,辅以相图计算及显微组织预测技术,对一种含1.5%Al的冷轧相变诱导塑性(TRIP)钢在370℃到450℃贝氏体区等温后得到的组织与性能进行了研究,探讨贝氏体区等温工艺对相变行为、显微组织及力学性能的影响。结果表明:藉热处理工艺优化等措施,采用Al完全替代Si设计生产高性能冷轧TRIP钢是可行的。贝氏体区等温相变过程中Al元素有效抑制奥氏体中碳化物的析出,获得了数量多稳定性强的残余奥氏体;其中400℃等温180s的工艺使试验钢强度为756MPa时其伸长率达34.2%,但试验钢在450℃等温180s后将产生一定数量的对强塑积不利的马氏体。     

具有TRIP效应低屈强比贝氏体基超高强钢研究

对C-Si-Mn系TRIP钢采用等温退火工艺,得到具有TRIP效应贝氏体基高强钢。结果表明,TBF钢的组织主要由无碳化物贝氏体板条束、块状残余奥氏体、板条束间的薄膜状残余奥氏体及少量的回火马氏体组成。在连退过程中,贝氏体等温温度对TBF钢的组织和性能影响显著,当贝氏体等温温度为300℃时,TBF钢具有低屈服强度(789 MPa)、高抗拉强度(1241 MPa)以及良好的伸长率(16.6%)。等温300℃时,屈服强度的降低主要是因为80~190 nm的无碳化物贝氏体板条的生成。经过XRD测定,其残余奥氏体含量为12.04%,残奥含碳量经过测算为1.4%。稳定的块状残余奥氏体和无碳化物贝氏体板条有利于韧性的提高,相反,马氏体应该减少或避免。     

回火温度对柔性齿轮钢40CrNiMo组织及力学性能的影响

通过预处理(固溶处理)、等温淬火以及不同温度回火等处理方法,利用光学显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计、拉伸试验机、冲击试验机等设备研究了奥氏体化温度对40CrNiMo钢奥氏体晶粒长大速度以及硬度的影响,探索了回火温度对贝氏体/马氏体多相钢微观组织和力学性能的影响。结果显示,预处理期间,奥氏体晶粒随奥氏体化温度的升高首先缓慢增长然后快速长大,然而硬度保持在56 HRC左右。250~500 ℃回火时,大量细小的碳化物析出,微观组织仍然保持原来的板条状,试验钢的强度、硬度降低,塑韧性呈现先降低后升高的趋势;400 ℃回火试样伸长率最低,冲击吸收能量最小,表明400 ℃回火时出现回火脆性;回火温度升高到600 ℃,基体组织发生再结晶,转变为回火索氏体,此时强、硬度最低,冲击吸收能量高达147 J。     

不同冷却方式对20Mn2SiVB钢组织和性能的影响

对20Mn2SiVB钢在两相区不同温度加热后经不同的冷却方式进行处理,并研究了该钢的组织和性能。结果表明,该钢在冷却过程中组织均为未溶的先共析铁素体、从奥氏体中析出的共析铁素体、少量的无碳化物贝氏体、粒状贝氏体和马氏体。拉伸试验表明,20Mn2SiVB钢在800℃奥氏体化后经风冷可取得最佳的力学性能。     

冷却速度对20Mn2Si1VB贝氏体钢显微组织和力学性能的影响

研究了20Mn2Si1VB空冷贝氏体钢在高温奥氏体化后冷却速度对显微组织和力学性能的影响。结果表明，该钢在800℃～500℃获得贝氏体组织的平均冷却速度为0．5℃／s～10．0℃／s；随冷却速度不同，贝氏体组织中所含粒状贝氏体、无碳化物贝氏体和低碳下贝氏体的含量也不相同，但其对强度和塑性影响不大。     

贝氏体等温温度对980 MPa TRIP钢力学性能和显微组织的影响

利用DIL805A膨胀相变仪、Gleeble-3500热模拟试验机、X射线衍射和拉伸试验等研究了TRIP钢贝氏体区(360~440℃)等温处理对组织和性能的影响。结果表明,贝氏体区等温温度影响残余奥氏体体积分数与残奥中碳浓度,是决定TRIP钢力学性能的关键因素。试验钢在800℃×180 s+400℃×300 s处理条件下,可得到17%残余奥氏体,其碳含量为1.5%,此时可获得较佳的相变诱发塑性和较好的强韧性配合,其强塑积可达到31 200 MPa.%。     

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℃下保温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、残余奥氏体碳含量大致呈降低趋势。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。     

TRIP1000钢的连续退火工艺及组织性能

对低碳硅锰钢进行了一系列的两相区退火和贝氏体区等温处理,通过拉伸试验测试热处理后的力学性能,采用X-Ray衍射分析方法检测了热处理后残余奥氏体含量的变化,并利用扫描电镜对热处理后的显微组织进行观察.结果表明,两相区退火温度为820℃,贝氏体区等温温度为420℃,等温240 s时,TRIP1000钢呈铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组织,晶粒大小为2～4μm,残余奥氏体及其碳含量较高,TRIP1000钢具有优异的力学性能,强塑积达到23088 MPa·%.     

贝氏体等温温度对含铝TRIP钢组织和性能的影响

采用连退模拟试验机、彩色金相、X衍射和拉伸试验等手段,对无硅高铝的相变诱导塑性(TRIP)钢在400～460℃贝氏体等温后得到的组织和性能进行研究,探讨了贝氏体等温温度对组织和性能的影响.结果表明:在400℃保温300 s,该实验钢的抗拉强度达到613MPa,断后伸长率达30％.随着贝氏体等温温度的升高,抗拉强度也升高,而伸长率降低.随着残奥体积分数和碳含量的减小,试样的屈服强度降低,抗拉强度升高,强塑积和断后伸长率都随之降低.     

热处理工艺对高速车轮钢显微组织和断裂韧性的影响

对含碳量为0.54%的高速车轮钢热处理工艺进行实验研究,得到不同晶粒尺寸和珠光体片间距的显微组织,在室温下对具有不同显微组织的紧凑拉伸(CT)试样进行断裂韧性测试。结果表明,车轮钢的平均晶粒尺寸随奥氏体化温度升高而增加;珠光体片间距随冷却速率增加而减小。车轮钢室温下的断裂模式为解理断裂,断裂韧性主要取决于晶粒尺寸的大小,晶粒尺寸越小,断裂韧性越高。珠光体片间距对断裂韧性有一定影响,粗大的珠光体片间距会降低断裂韧性,并且当晶粒尺寸较小时,珠光体片间距的影响更明显。因此,实际工程中为提高车轮钢断裂韧性,合理的奥氏体化温度是关键,同时需适当增加车轮钢奥氏体化后的冷却速率。     

轧后冷却工艺对Si-Mn-Cr-Ni-Mo低合金超高强钢组织和性能的影响

设计了一种以无碳化物贝氏体为主要组织的1500 MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo系超高强度钢,对比研究了实验钢轧后经空冷、先水冷至550℃后空冷和先水冷至450℃后空冷3种冷却工艺的显微组织和力学性能。结果表明:实验钢轧后直接空冷获得无碳化物贝氏体+少量M/A组织,先水冷后空冷得到无碳化物贝氏体+少量马氏体组织。组织中对性能尤其是韧性性能有显著影响的残留奥氏体薄膜的形貌和分布随冷却工艺的变化而变化,空冷冷却残留奥氏体薄膜分布在贝氏体铁素体板条间,先水冷再空冷冷却残留奥氏体薄膜不仅存在于贝氏体铁素体板条间,在板条内部也可以观察到少量细小的膜状残留奥氏体,分割贝氏体铁素体板条,起到了细化晶粒的作用,有益于实验钢力学性能的提升。先水冷至550℃后空冷,实验钢的抗拉强度可达1600 MPa,-20℃冲击吸收功为28 J,具有最优的综合力学性能。     

高硅马氏体型热作模具钢贝氏体等温工艺的研究

研究了贝氏体等温工艺对高硅马氏体型热作模具钢SDH3组织和性能的影响.选择的热处理工艺为固溶+贝氏体等温+回火,结果表明:贝氏体等温处理后SDH3钢的组织为贝氏体+马氏体+残余奥氏体+碳化物,且经320℃贝氏体等温处理试样的强韧性要比380℃等温处理的好.