两相区退火对相变诱发塑性钢显微组织与力学性能的影响

对低碳硅锰钢进行了水淬和随后的两相区退火与贝氏体区等温处理,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对热处理后试验钢的显微组织进行了观察,采用X射线衍射仪测定了钢中残余奥氏体含量,通过拉伸试验测试了钢的力学性能。结果表明:两相区退火冷却后试验钢的显微组织为铁素体与马氏体,随着两相区退火温度的升高和保温时间的延长,铁素体含量减少,马氏体含量增多,其中铁素体大部分为长条状;经贝氏体区等温处理后,显微组织中的残余奥氏体大部分以板条状存在于贝氏体板条界,极少量以块状存在于先共析铁素体内,其含量随着退火温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在780℃保温5 min时达到最大值;试验钢抗拉强度和屈服强度均随着退火温度升高和保温时间延长单调上升,伸长率在780℃等温5 min时达到最大值。     

超级贝氏体组织中残余奥氏体的TRIP效应研究

针对超级贝氏体组织中残余奥氏体的应力诱发相变及对钢的力学性能影响,设计试验钢60Mn2SiCr,经900 ℃完全奥氏体化保温30 min,在260 ℃盐浴炉中等温处理12 h后,将试样在疲劳试验机上进行加载试验;利用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)、透射电镜(Transmission electron microscope, TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffracmeter, XRD)和拉伸试验机等仪器设备对加载前后的样品,分别进行显微组织形貌观察和相组成的定性定量检测分析以及力学性能测试;结果显示,等温处理后样品的显微组织为超级贝氏体(贝氏体铁素体BF+残余奥氏体AR),残余奥氏体体积分数为9.4%,其含碳量为1.296%;经加载后试样显微组织中残余奥氏体体积分数下降至6.1%,含碳量达1.439%;钢的强塑积提高近20%。这说明等温处理获得超级贝氏体组织的钢,经施加载荷给予应力作用,显微组织中残余奥氏体发生转变,即超级贝氏体组织中的残余奥氏体能够通过相变诱发塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)效应的产生,提高钢的力学性能。     

高强中锰TRIP钢的残余奥氏体含量及其稳定性

设计了一种中锰相变诱导塑性(TRIP)钢,利用全新的热处理工艺对其进行处理,研究了其残余奥氏体含量及其稳定性,并对该钢的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:中锰TRIP钢退火后的残余奥氏体体积分数均在39%以上,且奥氏体在变形过程中绝大部分转变为马氏体,提高了钢的塑性和强度;在630℃退火可使该钢的抗拉强度大于1 000 MPa,伸长率大于30%,强塑积大于30GPa.%,残余奥氏体体积分数为51.4%。     

卷取温度与冷却速率对含铌热轧双相钢显微组织与拉伸性能的影响

将含铌双相钢在相同工艺参数下进行热轧并分别以冷却速率60℃·s^-1一次水冷至610℃或不同冷却速率两段式水冷至461,434,410℃后进行卷取，分析了卷取温度和冷却速率对热轧双相钢显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：4种工艺下热轧双相钢组织均主要由铁素体和马氏体构成，在卷取温度为461℃以下时还出现了贝氏体；随着卷取温度的降低，马氏体含量降低，贝氏体依次呈分散颗粒状、聚集颗粒状和板条状，热轧双相钢的屈服强度增大，抗拉强度先减小后增大，屈强比增大，断后伸长率先增大后减小；当以一次和二次冷却速率分别为53,79℃·s^-1两段式水冷至461℃进行卷取后，热轧双相钢的拉伸性能最佳，平均屈服强度、平均抗拉强度、平均断后伸长率分别为459 MPa, 591 MPa, 35.63%。     

700MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变组织及强韧性

利用Gleeble-3500型热/力模拟试验机测定了700 MPa级低碳微合金钢的连续冷却相变(CCT)曲线,分析了冷却速率对该钢连续冷却相变及显微组织的影响,研究了该钢的强韧性。结果表明:该钢CCT曲线呈现扁平状,可在较大冷速范围内获得低碳贝氏体组织;冷却速率对试验钢各相的形态、数量、分布和显微硬度均有影响;随着冷却速率的提高,显微组织中依次出现多边形铁素体(PF)、针状铁素体(AF)、粒状贝氏体(GB)和板条贝氏体(LB),且各相的显微硬度也依次增加;当冷速在10~30℃·s-1范围时,显微组织主要为板条贝氏体组织,M/A组元弥散分布于晶界上,且晶粒随着冷却速率的增加而逐渐细化;利用冷却制度控制中温转变组织类型能优化其综合力学性能。     

新型空冷贝氏体钢性能及组织的研究

本文对一种新型空冷贝氏体钢的力学性能和显微组织进行了研究。力学试验结果表明,试验钢的抗拉强度σb为1339MPa,塑性指标δ5为18.2％,ψk为59.3％,冲击韧度为120J·cm-2,弯曲疲劳极限达到700MPa。透射电镜分析表明,该新型贝氏体钢的显微组织主要为束状贝氏体铁素体+少量残余奥氏体,残余奥氏体膜对贝氏体铁素体束进行了分割和包围,这种组织使试验钢具有优良的性能指标。     

奥氏体区压缩变形对低碳贝氏体钢贝氏体相变的影响

通过热膨胀相变仪得到热膨胀曲线,结合显微组织和硬度测试结果,绘制Si-Mn-MoCr-V低碳贝氏体钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线;利用热模拟试验机在奥氏体区对试验钢进行不同变形量的压缩变形,随后冷却到不同温度保温150s再空冷至室温,研究了奥氏体区压缩变形对贝氏体相变和显微组织的影响。结果表明:未经奥氏体区压缩变形、奥氏体区单道次压缩变形40%、奥氏体区两道次压缩变形58%条件下,试验钢贝氏体相变起始温度分别约为400,385,300℃;奥氏体区压缩变形后试验钢在冷却过程中的贝氏体相变延迟,相变起始温度降低,且变形量越大,贝氏体相变的起始温度越低;与未奥氏体区压缩变形试验钢相比,奥氏体区变形后试验钢在冷却过程中形成的贝氏体组织明显细化,晶粒取向增多,且硬度明显升高。     

应变速率对铸态低镍奥氏体不锈钢热塑性的影响

通过高温拉伸试验研究了应变速率对Cr15Mn9Cu2NiN和Cr17Mn6Ni4Cu2N两种铸态奥氏体不锈钢热塑性的影响。结果表明:Cr15Mn9Cu2NiN钢的显微组织为单一奥氏体,而Cr17Mn6Ni4Cu2N钢中有残留δ铁素体分布在奥氏体晶界和晶粒内部;将应变速率由0.1s-1升高至10s-1后,变形时奥氏体晶界处增加的应力集中的作用与减少晶界滑移的作用相抵消,因此对Cr15Mn9Cu2NiN钢的热塑性无明显影响;但Cr17Mn6Ni4Cu2N钢的显微组织中存在较多的奥氏体/铁素体相界,这些相界在高应变速率时会变成位错源迅速产生大量的位错,从而提高奥氏体和铁素体强度,降低铁素体处的应力集中作用,使其断面收缩率提高10%以上。     

Q&P钢的显微组织及力学性能

采用盐浴炉对硅-锰系Q&P(quenching and partitioning)钢进行了Q&P工艺处理,研究了分配时间对热处理后试验钢显微组织、力学性能、残余奥氏体含量及残余奥氏体中碳含量的影响。结果表明:试验钢的显微组织为板条马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体以两种形态分布在不同位置,一种是以薄膜状分布在马氏体板条间,另一种是以块状分布在原奥氏体晶界处;在300℃的分配温度下进行较长时间保温能取得较好的强塑积,随着分配时间的延长,试验Q&P钢的残余奥氏体含量及残余奥氏体中的碳含量均不断增加,分配时间为1 200 s时所得试验钢的强塑积最高,可达37 300 MPa.%以上。     

20Cr1Mo1VTiB钢的连续冷却转变行为

采用热膨胀仪测定20Cr1MolVTiB钢在不同淬火温度(9501100℃)下的贝氏体转变点和较佳淬火温度下的连续冷却相变点,结合组织观察和硬度测试绘制连续冷却转变曲线;利用经验公式建立相变点和相转变量与冷却速率的关系,并计算相变激活能。结果表明:随着淬火温度升高,试验钢中贝氏体转变温度降低,较佳淬火温度为1050℃;冷却速率不高于0.5℃·s-1时,过冷奥氏体转变产物为先共析铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速率超过0.5℃·s^-1时则为单一贝氏体;相变点-冷却速率和相转变量-冷却速率拟合曲线与试验结果吻合较好,先共析铁素体和贝氏体相变激活能分别为744.8,274.9 kJ·mol^-1。     

M2高速钢盘条退火工艺的优化

采用不同等温退火工艺对M2高速钢盘条进行了退火处理,研究了加热温度、保温时间和等温转变时间等工艺参数对其显微组织和力学性能的影响,在此基础上优化了其等温退火工艺。结果表明:加热温度过高和保温时间过长会使一次碳化物颗粒长大粗化,降低盘条的塑性;而等温转变时间过短不利于珠光体的形成,同样使盘条塑性不高;M2高速钢盘条比较合理的退火工艺为880℃加热2 h,炉冷至760℃等温5 h,可得到退火索氏体中弥散分布着细小球状一次碳化物颗粒的组织,使高速钢盘条具有良好的塑性。     

冷轧压下率和退火工艺对St37-2G结构用冷轧钢板组织和力学性能的影响

研究了冷轧压下率和退火工艺对St37-2G结构用冷轧钢板显微组织和力学性能的影响,并优化了生产工艺。结果表明:试验钢板经不同压下率冷轧并经670℃×5h退火后的显微组织均由铁素体、少量渗碳体和微量珠光体组成,仍保留着渗碳体沿轧向呈纤维状分布的特征;随着冷轧压下率的增大,试验钢板的硬度先增大后减小,在冷轧压下率60%时达到最大值;随退火升温速率的增大,试验钢板的屈服强度、抗拉强度以及塑性应变比明显下降,伸长率和加工硬化指数变化不大;最优的冷轧和退火工艺为冷轧压下率40%～50%,退火温度670℃,升温速率20℃·h-1。     

Improving formability to develop miniature stamping technologies

In contrast to traditional manufacturing applications, small-scale manufacturing processes usually require sophisticated equipment, which generally involves high cost and low productivity. On the other hand, miniature stamping processes of thin materials can yield high productivity with relatively inexpensive equipment. However, it is well known that the formability of thin material using this type of process is not very good, and the possible shapes that can be produced via miniature stamping have, until now, been relatively simple. This study was motivated by the presumption that, if the problems related to formability can be solved, then miniature-scale stamping of complicated shapes can be realized. This research was carried out to demonstrate the feasibility of miniature stamping, and mainly focused on formability aspects. To improve formability, annealing was chosen as a means of improving the material properties, and the use of optimal blank shapes was chosen as a means of addressing process issues. Optimal annealing conditions were identified by examining the microstructures of the annealed material, and the optimal shape of the blanks was determined using the radius vector method. The combination of the annealing improvements and the use of optimal blanks improved the formability considerably. Therefore, both the annealing process and the blank shape are key technologies in the development of more effective miniature stamping processes.     

玻璃钢化+退火集成工艺控制理论与试验研究

创造性地突破了传统的钢化玻璃生产工艺,将玻璃生产的退火工艺和钢化工艺集成到一起,在理论上和机构上均实现了对玻璃升温-降温-升温复杂过程材料内部应变的分析,对玻璃钢化+退火集成工艺过程及应力的变化规律,炉体结构设计制造方法及相关机制、制造工艺、温度控制规律等进行了研究,建立了玻璃钢化+退火温度场模型。运用基于双变异因子的自适应神经模糊控制的方法,对窑炉温度的时变和大滞后现象进行了分析,并开发出一套完整的玻璃钢化+退火一体炉计算机控制系统,为玻璃生产提供了高质量和低成本成型制造理论基础及工程化设计与控制方法。     

不锈钢APH机组退火工艺研究

对热轧不锈钢退火酸洗机组中的退火炉及冷却工艺进行对比分析,实例介绍APH机组退火冷却段设备配置及主要参数。     

Inertia friction welding process analysis and mechanical properties evaluation of large rotor shaft in marine turbo charger

The two aims of this study are first, determining the optimal welding process parameters by using the finite element simulation and second, determining the optimal tempering temperature by evaluating the mechanical properties of friction welded part for manufacturing large rotor shaft. Inertia welding was conducted in order to make the large rotor shaft of turbo charger for low speed marine diesel engine. The rotor shaft is composed of the 310mm diameter disk and the 140mm diameter shaft. Since diameters of disk and shaft are very different, the integration using friction welding reduces manufacturing cost compared with the forming process of which a disk and shaft are forged into one body. Finite element simulation was performed, because inertial welding friction process depended on many process parameters, including axial force, initial revolution speed and energy, amount of upset, and working time. It is expected that this modeling will significantly reduce the number of experimental trials needed when determining the optimal welding parameters. Inertia welding was carried out with optimal process parameter conditions obtained from the simulation results. Welded joint part, made by friction welding, had very poor mechanical properties, and so it required heat treatment. The base material used in the investigation was SFCMV1 (SANYO special steel, high strength low alloy Cr-Mo steel) of 140mm diameter. In the study, heat treatment test carried out quenching (950 °C, 4hr, oil cooling) and tempering (690–720 °C, 6hr, air cooling) for friction welding specimens. The various tests, including microstructure observation, tensile, hardness, and fatigue tests, were conducted to evaluate the mechanical properties under various heat treatment conditions after inertia welding.     

热镀锌冷却过程对C翘带钢影响及其优化技术

针对热镀锌机组连续退火过程中带钢C翘导致镀层不均的问题,研究了热镀锌冷却过程核心工艺对带钢C翘板形的影响机理,建立了喷嘴冷却模型、喷嘴与带钢实际垂直距离分布模型等关键工艺模型,提出以翘曲抑制率、翘曲控制灵敏度为量化指标的C翘影响模型,给出了完整的风机关键工艺参数综合优化方法,实现了带钢精细化分区冷却控制。某热镀锌机组的应用表明该方法可有效降低机组出口带材翘曲程度。     

汽轮机转子锻件高温扩散退火工艺的试验研究

基于试验方法,结合高中压汽轮机转子锻件实际生产工艺,研究了不同保温时间、锻造火次处理后晶粒尺寸、组织、力学性能的变化规律,揭示了高温扩散退火对30Cr1Mo1V钢的影响。试验结果表明：高温扩散退火可消除因枝晶偏析与锻造变形产生的条带组织;只在锻前进行高温扩散退火,试样晶粒尺寸较小,且扩散的均质化作用提高了30Cr1Mo1V钢的横向韧性;锻后长时间高温加热将导致晶粒过大、组织粗化,大大降低了韧性;高温扩散退火对30Cr1Mo1V钢塑性无显著影响。     

基于ICA-PCA的连续退火机组温度系统的多模型监测方法

冷轧连续退火机组中,退火炉是其中的重要设备。为保证最终带钢的质量,带钢在退火炉内各个阶段的温度必须严格控制在工艺要求的范围之内。文章针对不同规格的带钢建立不同的温度监测模型,选用ICA-PCA两步结合的特征提取方法挖掘与温度状态紧密相关的过程信息,同时建立多个统计量指标及时实现带钢温度系统的在线监测。通过对现场实际数据的仿真分析证明了所提出方法的可行性和有效性。