1.6%C超高碳钢显微组织与性能研究

对1．6％C超高碳钢进行离异共析和淬火＋高温回火两种工艺球化预处理，获得了铁素体基体上分布超细碳化物组织，在此基础上进行了两类淬火处理。显微组织观察分析表明：淬火组织亚结构为位错与孪晶并存：采用感应加热淬火时随感应加热淬火次数增加，板条马氏体增加，孪晶马氏体减少。力学性能测试显示：本试验用超高碳钢强度与中碳结构钢相当；塑性很好，伸长率达17％。     

钢中马氏体的孪晶亚结构

采用JEM-2100高分辨透射电镜观察了含0.029％La纯铁、40Cr、60Si2CrV、W6Mo5Cr4V2和Mn13钢的马氏体组织形貌,并对马氏体组织中的孪晶亚结构的形成机制进行了探讨.研究表明:从超低碳钢到高碳钢,淬火马氏体中均有相变孪晶出现,随着奥氏体中碳含量的提高则马氏体中相变孪晶增加.孪晶亚结构的形成与马氏体相变应变能有关,随着转变温度降低,应变能增大,形成精细孪晶以调节应变能.     

热处理对1.41%C超细晶超高碳钢马氏体亚结构的影响

1.41%C超高碳钢控轧后进行超细球化预处理,并在不同的温度下进行二次淬火。组织观察表明:热轧并球化预处理后超高碳钢获得了超细球化组织,经淬火后获得超细马氏体组织。随淬火温度升高,马氏体逐渐粗化,马氏体亚结构中位错对孪晶的比例先升后降,890℃时获得完全位错亚结构。并提出1.41%C超高碳钢获得大量板条马氏体的淬火温度为860～890℃。     

高碳钢中马氏体形貌及其结构

研究了含C量1.6%超高碳钢不同淬火条件下马氏体的形貌及其亚结构.结果表明,超高碳钢淬火组织随奥氏体化温度变化而发生显著变化.奥氏体化温度较高时形成粗大孪晶马氏体;奥氏体化温度较低时淬火组织为位错亚结构的板条马氏体、枣核状马氏体和少量孪晶马氏体,以及未溶碳化物.高分辨电镜观察表明,三维形态像枣核状的马氏体的亚结构为高密度位错.这是由于奥氏体化时碳化物分解比铁索体向奥氏体转变慢;碳化物分解过程中在碳化物原位形成位错堆积;淬火时马氏体优先在位错堆积处形核,并以位错滑移机制长大、增厚,最终形成板条马氏体或枣核状马氏体.     

中碳和高碳钢中束状马氏体的形成机理

用光学显微镜和扫描电镜观测了12种中碳和高碳钢淬火组织形态,证明了中碳和高碳钢在高温淬火后形成的束状组织不是板条马氏体,而是片状马氏体。从晶体学角度探讨了片状马氏体相互平行、呈束状生成的原因。通过改变奥氏体的均匀切变方向和马氏体片晶所平行的奥氏体方向(即双改变),来实现邻接马氏体片之间保持孪晶关系,以降低形核功和核长大功。马氏体相变的孪晶界面束状机制是细片马氏体相变的普遍方式,即在同一惯习面上,通过在已形成晶核的旁边生成具有孪晶关系的新晶核,以降低界面能和应变能,导致形成束状薄片马氏体。     

1.7%C超高碳钢高频感应淬火工艺及组织特征

研究了含1.7%C超高碳钢高频感应淬火后的组织特征.试验表明,该钢经淬火与高温回火预处理后再进行高频感应淬火后的组织中存在大量的板条马氏体,且板条马氏体数量随感应循环次数的增加而增多,讨论了该钢感应加热淬火后的组织特征.     

不同碳含量碳钢淬火态马氏体精细结构

利用透射电子显微分析技术研究不同碳含量Fe-C二元合金淬火态马氏体的精细结构。结果表明:不同碳含量钢中的马氏体组织由体心立方{112}111型孪晶以及孪晶界上的ω相组成;由于低碳钢中的马氏体相变开始温度(Ms)较高,室温下观察到的马氏体的微观组织是孪晶与ω相经自回火后的产物;中碳和高碳钢具有较低的Ms,其自回火效应的影响较弱,可使相变孪晶与ω相相对完整地保留至室温;马氏体中的孪晶由极细且均匀的α-Fe晶粒构成,孪晶界上的ω相颗粒尺寸为1~2 nm;这种细小晶粒的形成可以通过局部原子的集团运动来实现。     

整体淬火和感应淬火

本文比较了整体淬火和感应淬火钢中马氏体组织演变,性能及断裂之间的异同点。感应淬火由于加热速度比炉体加热速度快得多,因此其马氏体组织更细小,相应的硬度也更高。同时由于感应加热限制了碳化物的溶解时间,为此,在有些加热条件下,珠光体层间的碳化物仍残留在奥氏体中,并保留在随后转变的马氏体组织中。一般地,低合金碳钢淬火后的硬度和强度随钢中碳含量的增加而升高,但当w(C)>0.5％时,则碳钢经这两种方法淬火后,其晶间脆断趋势均增大。需要进一步探讨晶间脆断所导致的高碳钢感应淬火之应用的局限性。     

马氏体相变研究的最新进展(十二)

正8.4隐晶马氏体组织及形成高碳钢或过共析钢的正常淬火是在Ac1~Accm之间加热,得到奥氏体+未溶碳化物两相状态,淬火后得到隐晶马氏体组织。在光学显微镜下观察,除了卵石状未溶碳化物外,看不到马氏体的真实面貌。即未溶碳化物分布在马氏体基体上。其淬火硬度较高,性能较好,是工具钢、轴承钢等通常采用的淬火     

淬回火温度对6Cr13马氏体不锈钢组织的影响

采用透射电镜对淬回火处理后6Cr13马氏体不锈钢的显微组织进行了分析.结果表明,980℃淬火后组织以板条马氏体为主,有少量孪晶;1080℃淬火组织则全为孪晶马氏体;低温回火对980℃淬火后硬度的影响要小于其对1080℃淬火后硬度的影响.     

低碳贝氏体钢渗碳工艺及在轿车齿轮上的应用

对低碳帐房底体钢的渗碳工艺、显微组织、力学性能、液火变形进行了研究。结果表明,此钢渗碳工艺性能良好,渗碳层组织理想,力学性能优良,采用渗碳气冷淬火 ,使轿车齿轮淬火变形比２０ＣｒＭｎＴｉ钢的明显减小。     

热处理工艺对含铜超高强度船板钢组织和性能的影响

研究淬火和回火温度对含铜超高强度船板钢的组织及力学性能的影响。结果表明,试验钢通过控轧控冷工艺(TMCP)可以获得板条贝氏体加少量粒状贝氏体的复合组织。经过直接回火后,获得贝氏体组织,可以满足F550级超高强船板钢的性能要求;通过淬火+回火工艺后,获得回火贝氏体和少量索氏体组织,可以满足F620级超高强船板钢的性能要求。     

显微组织对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化法和电化学阻抗法等研究了不同冷却方式对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中的腐蚀行为的影响。结果表明,25CrMo48V超高强度钢炉冷后的显微组织为多边形铁素体和珠光体,空冷后为下贝氏体和多边形铁素体,水淬后为板条马氏体。由电化学分析可知,不同显微组织的试样在NaCl溶液中具有相似的电化学腐蚀过程;在质量分数为1%、3%、5%、7%的NaCl溶液中,不同显微组织的试样具有相同的腐蚀速率变化规律,下贝氏体组织的空冷试样腐蚀速率最低,而板条马氏体组织的水淬试样腐蚀速率最高。通过观察不同显微组织的试样在NaCl溶液中浸泡后的宏观腐蚀形貌,可知下贝氏体组织的耐腐蚀性最好,板条马氏体组织的耐腐蚀性最差,与电化学测试结果一致。     

超高温双重淬火对40Cr钢显微组织和冲击韧性的影响

研究了双重淬火工艺对40Cr钢的奥氏体晶粒大小、显微组织和冲击韧性的影响。发现双重淬火促进混晶出现和超高温双重淬火引起第二次淬火时的奥氏体晶粒粗化和产生粗大晶粒的遗传,从而使其冲击韧性下降。并指出,高温淬火引起40Cr钢形成的单一色调的束状马氏体不是板条马氏体,而是片状马氏体的一种新形态—束状薄片马氏体。超高温预先淬火并不能使40Cr钢生成板条马氏体,而只能生成束状薄片马氏体。     

两相区淬火对NV-F690钢性能与组织演变的影响

研究了一种低碳含铜NV-F690钢在固溶淬火+回火(QT)和固溶淬火+两相区淬火+回火(QIT)热处理过程中的组织演变与性能。使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别研究了QT态和QIT态钢板的精细组织,测试了钢板的室温拉伸性能,在-60℃下进行了Charpy冲击试验(CVN)。经QT处理的NV-F690钢板的屈强比为0.97,经QIT处理的钢板的显微组织为板条状的二次回火LM+铁素体,其屈强比为0.89,低温韧性显著提高。     

碳氮含量对4Cr16NiMo钢淬火温度及耐蚀性能的影响

通过光学显微镜、洛氏硬度计等设备,分析了碳氮含量对4Cr16NiMo钢的微观组织、淬火温度、硬度以及耐点蚀性能的影响。结果表明,随着N含量增加到0.1%,4Cr16NiMo钢的最佳淬火温度由未添加氮的1070 ℃降低到1010 ℃,组织出现了明显的细化,最高硬度得到了提高。同时,加入氮可提高4Cr16NiMo钢的耐点蚀性能,且在一定范围内,氮含量越高,耐点蚀性能越强。在相同氮含量的基础上,降低0.1%的碳含量,硬度下降,淬火组织由隐晶马氏体变为板条马氏体,耐点蚀性能提高。因此通过对碳氮含量的调控,可有效降低4Cr16NiMo钢的淬火温度,提高其耐蚀性。     

淬火温度对电弧微铸锻AerMet100钢组织与性能的影响

采用OM、XRD、SEM、TEM和力学性能试验方法,研究了在885～1150℃范围内不同淬火温度对电弧微铸锻增材制造AerMet100超高强度钢组织及力学性能的影响规律。结果表明,电弧微铸锻AerMet100钢原始态组织主要由板条马氏体和奥氏体组成,呈现出快速凝固的组织特征;随着淬火温度的升高,试验钢的凝固组织逐渐消失,当温度超过1050℃时基本上完全消除;断裂韧度随着淬火温度的升高表现出升高的趋势;抗拉强度和屈服强度随着淬火温度的升高没有明显变化;冲击吸收能量随着淬火温度的升高呈现先升高后下降的趋势,在淬火温度为1050℃时达到峰值。在试验温度范围内,1050℃左右淬火可获得优异的强韧性匹配,此时试验钢的断裂韧度为82.9 MPa·m^1/2,抗拉强度为2010 MPa,冲击吸收能量为50 J。     

基于人工神经网络的P20钢热处理工艺

用BP人工神经网络及材料微观分析方法研究了热处理工艺对P20钢硬度的影响。结果表明,BP网络能根据淬火及回火温度精确预测P20钢热处理后的硬度;BP网络预测结果表明,P20钢经800～920℃淬火及530～650℃回火,在给定的淬火温度下,随回火温度的增加硬度急剧降低;在给定的回火温度下,随淬火温度的增加硬度略有增加。材料微观分析表明:这主要归因于回火温度升高造成的碳化物长大和α相的回复程度的加剧及淬火温度升高造成的碳及合金元素固溶量的增加。     

淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响

采用力学性能测试、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪和电子背散射衍射(EBSD)等分析方法,研究了淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响。结果表明,试验钢的抗拉强度随淬火温度的升高先逐渐升高,随后降低,并且在925 ℃达到峰值2112 MPa,规定塑性延伸强度则呈现随淬火温度的升高小幅降低的趋势,试验钢的断面收缩率和U型冲击性能均随淬火温度的升高缓慢升高,在950 ℃附近出现降低趋势;试验钢的原始奥氏体晶粒和马氏体块的尺寸都随着淬火温度的升高而长大,当淬火温度超过925 ℃时,原始奥氏体晶粒尺寸快速粗化,而马氏体块尺寸则全程长大缓慢;850~925 ℃范围内,基体中的残留奥氏体含量随着淬火温度的升高而显著降低;淬火温度低于900 ℃时,试验钢中存在球状富Mo型M₆C碳化物,淬火温度升高至900 ℃未观察到未溶相。