超高碳钢超级贝氏体转变及组织与性能

研究了碳含量1.26wt%的超高碳钢在等温淬火后的组织及其对拉伸力学性能的影响。结果表明,超高碳钢的等温淬火组织为超级贝氏体（Superbainite）+残留碳化物的复相组织。超级贝氏体的形成是因为超高碳钢中的高碳成分及铝元素的添加。由于原奥氏体晶粒细化,超级贝氏体的形核率增加,长大路径缩短,使转变速率加快。形貌观察表明,贝氏体铁素体片和残留奥氏体薄膜的厚度只随着等温温度的降低而减小;奥氏体化温度对贝氏体铁素体片厚度没有影响,但超级贝氏体组织的尺寸会随奥氏体化温度提高而增加。拉伸试验结果表明,随着等温时间的延长,抗拉强度逐渐升高,但断后伸长率却先增加后减小;等温温度或奥氏体化温度升高均会引起抗拉强度降低,但伸长率增加。     

不同前驱体的贝氏体/铁素体复相钢的组织和性能

以低碳硅锰钢退火和淬火制备的不同前驱体为研究对象,经两相区等温-贝氏体区淬火配分(IQPB)工艺处理,采用OM、SEM、TEM、EPMA、室温拉伸等手段,研究前驱体对贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响。结果表明,两相区等温阶段,C、Mn元素由铁素体向奥氏体扩散并富集明显。奥氏体中C、Mn元素富集区域面积分别为10.3%、34.9%,元素浓度最高值分别可达0.62%和5.7%(质量分数)。相对于退火处理,淬火制备的马氏体前驱组织的试验用钢经IQPB处理后,多边形铁素体含量减少,粒状/短棒状贝氏体增多,抗拉强度降低,断后伸长率提高。随着淬火碳配分时间的增加,前驱体为马氏体组织的试验用钢抗拉强度逐渐降低,断后伸长率呈先增加后降低的趋势变化。当淬火配分时间为5 min时,抗拉强度为990 MPa,断后伸长率为30%,强塑积达29700 MPa·%。     

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%.     

等温淬火温度对含铌TRIP钢组织和力学性能的影响

利用金相显微镜、X射线衍射等方法研究了0.15C-1.46Si-1.56Mn-0.06Nb冷轧TRIP钢板等温淬火温度对组织和力学性能的影响。结果表明,试验钢最佳的临界热处理工艺:在840℃两相区保温180 s,再快速冷却到420℃并在该温度保温240 s,进行贝氏体等温转变处理。采用这种热处理工艺,试验钢的微观组织为铁素体+贝氏体+残留奥氏体,其中铁素体占72%,贝氏体占20%,残留奥氏体占8%,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2.5×104MPa.%,提高或降低贝氏体等温淬火温度都会降低强塑积。结果还表明,在840℃,适当的延长热处理时间可以提高残留奥氏体体积分数及残留奥氏体的碳含量,有助于提高材料的强塑积。     

硅合金钢淬火组织中残留奥氏体的力学稳定性与力学性能

对含Si合金钢两相(马氏体-M,贝氏体-B)区系列等温淬火显微组织中残留奥氏体稳定性进行了研究。结果表明,在下贝氏体区等温淬火可获得准(无碳化物)贝氏体(BF AB)组织,合理的回火工艺可使显微组织中残留奥氏体减少到适量,增加残留奥氏体中的C含量,降低Ms、Md点温度和提高其力学稳定性,从而达到最佳强韧性配合。     

不同碳含量贝氏体合金钢等温淬火后的组织与性能

研究了3种碳含量(0.22C、0.34C、0.45C)的贝氏体钢在960℃奥氏体化+Ms点以上10～50℃等温淬火工艺下碳含量对贝氏体组织转变和力学性能的影响。结果表明,3种试验钢经过等温淬火处理后均获得由贝氏体铁素体和残留奥氏体相间分布组成的无碳化物贝氏体组织;随着碳含量的降低,贝氏体相变时间显著缩短,贝氏体铁素体板条变厚,硬度和抗拉强度呈下降趋势,但冲击性能显著提高,这主要是与低碳钢贝氏体转变温度更高,贝氏体铁素体板条粗大但高碳含量的大块状残留奥氏体减少有关。     

低碳高强度高塑性锚杆用钢的试验研究

研究了等温淬火的等温温度和等温时间对低碳Si-Mn系TR IP钢力学性能的影响。试验用钢经810℃两相区加热,保温50 m in,在380℃盐浴中等温淬火20 m in,得到贝氏体＋铁素体＋残留奥氏体的三相组织,具有较高的抗拉强度（Rm=843 MPa）和良好的塑性（A5=31%）。     

超高强TRIP钢的热处理工艺对组织与力学性能的影响

研究了抗拉强度超过1000MPa的冷轧TRIP钢的热处理工艺对组织和力学性能的影响,并对其工艺进行了优化。结果表明,超高强TRIP钢在两相区的加热温度升高到820～840℃时,钢的抗拉强度下降而伸长率增加;贝氏体等温温度偏低(380℃)或者偏高(440℃)时,钢的伸长率较低。两相区加热温度对铁素体量的影响不大,降低贝氏体等温温度和延长等温时间都能增加贝氏体量。当贝氏体量高于38%时再增加贝氏体量来提高TRIP钢的强度效果不明显,可通过提高残留奥氏体量及其碳含量来提高力学性能。试验钢优化的热处理工艺:820℃×90s+420℃×240s;优化的组织含量配比:53%铁素体+36%贝氏体+11%奥氏体;优化的力学性能组合:抗拉强度1140MPa和伸长率22%。     

两相区退火温度对含铜贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响

借助SEM、XRD、TEM、EPMA、室温拉伸等试验手段,采用IQPB(两相区退火-贝氏体区淬火碳配分)热处理工艺,针对两相区退火温度对含铜贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响进行研究。结果表明,两相区退火温度升高,铁素体所占体积分数减少,板条状贝氏体含量增加;试验用钢的抗拉强度逐渐升高,而伸长率则不断下降。室温组织中残留奥氏体含量,随退火温度升高呈先增加后减少的趋势变化。790℃退火处理,拉伸形变过程,应变后期加工硬化指数n值较高,持续加工硬化能力明显,断口处裂纹尖端钝化,强塑积可达28.06 GPa·%。     

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·%。     

贝氏体区等温温度对含钒TRIP800钢组织性能的影响

采用CCT-AY-Ⅱ型钢板退火模拟实验机对一种含钒TRIP800钢进行连续退火,研究了贝氏体区等温温度对试验钢的组织和力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等微观分析方法对试验钢进行了组织结构和成分表征,利用XRD法测量残留奥氏体量,通过拉伸试验机测试试验钢的单轴拉伸性能。结果表明,随贝氏体区等温温度升高,贝氏体和残留奥氏体含量增加,伸长率与屈服强度先上升后下降,抗拉强度先下降后上升;经410℃等温处理后,TRIP800钢抗拉强度达890 MPa,伸长率高达29.29%,强塑积达26068 MPa·%,综合力学性能优异;含钒TRIP钢的主要析出物为V(C,N),且主要在软相铁素体中析出。     

贝氏体区等温时间对热轧TRIP钢组织和力学性能的影响

通过轧后控冷至贝氏体等温区间并采用不同等温工艺研究了贝氏体区等温时间对TRIP钢组织性能的影响。研究表明,随着等温时间的延长,残留奥氏体含量和稳定性逐渐降低。各等温工艺下残留奥氏体晶粒尺寸均主要分布在0.1~1μm区间范围内,平均晶粒尺寸随着等温时间的延长有逐渐增大的趋势。贝氏体区等温30 min和60 min时,TRIP钢的力学性能优异,强塑积超过了22000 MPa·%;模拟卷取过程的等温60 min后随炉缓冷至室温时,由于组织中残留奥氏体含量和稳定性大幅度降低,TRIP效应不理想。钢板的力学性能显著恶化,抗拉强度和伸长率仅为847 MPa和20%。     

高温形变对Q&P处理低碳钢中残留奥氏体稳定性的影响

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用DIQPB(两相区形变+奥氏体化+贝氏体区淬火配分)与IQPB(两相区保温+奥氏体化+贝氏体区淬火配分)热处理工艺进行对比试验,研究预先高温形变热处理对残留奥氏体稳定性的提高作用。结果表明:降温过程中,贝氏体铁素体板条成批次、沿横向和纵向不断生成,残留奥氏体位于贝氏体板条间和晶界处,呈薄膜状、块状分布。EBSD和纳米压痕测试表明,一定压应力作用下,纳米压痕周围部分小块状残留奥氏体被保留,试验钢显微硬度位于1.20~1.39 GPa之间。预先高温形变热处理后贝氏体板条细化,残留奥氏体体积分数由10.41%增加到12.47%,残留奥氏体中碳含量由1.41%提高到1.56%。力学性能方面,相较于IQPB工艺,DIQPB工艺处理后试验用钢抗拉强度由1226 MPa提高到1260 MPa,断后伸长率由17.6%提高到22.0%,强塑积可达27 720 MPa·%。     

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·%.     

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%     

热处理工艺对双相等温淬火球墨铸铁组织与力学性能的影响

研究了奥氏体化温度,等温淬火温度和时间对双相等温淬火球墨铸铁(Dual Phase Austempered ductile Iron,DP ADI)显微组织与力学性能的影响。结果表明:在双相区(α+γ)范围内,随奥氏体化温度升高,双相ADI组织中先共析铁素体体积分数逐渐减少,奥铁体含量增加,强度和硬度逐步升高,而伸长率与冲击吸收能量下降;等温温度和时间对残留奥氏体体积分数和力学性能有显著影响,随等温温度降低,残留奥氏体体积分数减少,双相ADI抗拉强度、硬度升高,但伸长率和冲击吸收能量降低。随等温时间增加,残留奥氏体体积分数先增加后减少,等温时间为1.5 h时,残留奥氏体体积分数达最大值,双相ADI伸长率和冲击吸收能量达最大值。     

不同贝氏体区等温温度下TRIP钢的组织和性能

为开发具有良好强塑配合的超高强汽车用TRIP钢,设计本试验钢。利用CCT-AY-Ⅱ型连续退火模拟机研究了不同贝氏体区等温温度对试验钢组织和性能的影响。通过DIL 805A型热膨胀仪测定了试验钢的Ac1、Ac3及Ms、Mf点。使用拉伸试验机测定了试验钢的力学性能,通过SEM、EBSD及XRD等技术观察了试验钢的组织及残留奥氏体量。结果表明:试验TRIP钢两相区保温温度为800℃,贝氏体区等温温度为410℃时,综合力学性能最佳,抗拉强度与屈服强度分别达到1114 MPa和485 MPa,伸长率可达20%。试验钢的屈服强度主要由铁素体决定,抗拉强度和伸长率则主要与贝氏体、残留奥氏体及其碳含量有关。     

贝氏体区热处理对马氏体基体冷轧TRIP钢组织与性能的影响

对低碳硅锰试验钢进行水淬和随后的两相区退火与贝氏体区等温处理。利用光镜对热处理后的显微组织进行观察分析，通过拉伸试验测试了热处理后的力学性能，并采用X-ray衍射分析方法检测了拉伸前后残余奥氏体含量的变化。结果表明，热处理后的显微组织是铁素体、贝氏体与残余奥氏体的复合组织，随着贝氏体区等温温度的提高和等温时间的延长，残余奥氏体的体积百分数存在一极大值，在400℃等温5min时残余奥氏体的相对含量最多，此时具有最大的强度、塑性和强塑积。     

980 MPa级热浸镀钢的新型淬火配分工艺及组织性能

针对980 MPa级热浸镀钢,在C-Mn-Si-Al系成分设计基础上,开发了一种以高淬火温度(Ms点以上)为特征的新型淬火配分工艺(High-quenching-temperature quenching and partitioning,HQ&P),并与传统的一步过时效工艺(Quenching and austempering,QAT)相比较,分析不同热处理工艺下的组织结构与力学性能变化规律。试验结果表明,试验钢组织为临界区铁素体、贝氏体和马奥岛复相结构。一步过时效工艺下,随退火温度的增加,铁素体含量逐渐减少,贝氏体含量逐渐增加;高温淬火后配分处理的两步工艺下,试验钢发生了两次贝氏体转变,最终贝氏体含量更高,组织更加均匀且含有少量的残留奥氏体。在HQ&P工艺下,试验钢获得最佳的力学性能,即抗拉强度1005 MPa,伸长率26.1%。     

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·％.