Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢凝固特性研究

某厂试制的Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢电渣重熔锭在高温锻压过程中出现开裂。利用Gleeble3500热模拟试验机研究了Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的高温力学性能,得出第Ⅰ脆性区间为1 250℃到熔点,第Ⅲ脆性区间为650~800℃。利用扫描电镜(SEM)观察不同拉伸温度下断口的宏观形貌,光学显微镜观察断口附近的组织形貌,电子探针(EPMA)测定拉伸试样的偏析状态,电子背散射衍射(EBSD)试验分析研究试样中的相组成,以此来确定Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的断裂机制。研究表明,在第Ⅲ脆性区间,TWIP钢的断裂形式为沿晶和穿晶的混合断裂,其脆性断裂的主要原因为铁素体的析出和晶界偏析。动态再结晶对提高TWIP钢的高温塑性具有决定性的影响。在今后的生产中应优化电渣重熔和热加工的工艺参数以避免裂纹的产生。     

0.05C-14Mn-19Cr-0.7N高氮奥氏体不锈钢电渣锭的高温塑性

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1250℃,应变速率0.005~10s^-1的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1200℃时,应变速率从0.01s^-1增加到10s^-1时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1200~1250℃,应变速率1~10s^-1。     

应变速率对Q460连铸坯高温力学性能的影响

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机和金相法测试了不同应变速率下建筑用钢Q460连铸坯的高温力学性能,获得了600~1200℃范围内Q460连铸坯的高温强度、热塑性和最终室温组织随拉伸温度和应变速率的变化规律。结果表明,当Q460连铸坯在较高的应变速率（10s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率随着拉伸温度的升高而升高,没有出现高温脆性区;在较低的应变速率（10-3s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率出现了2个脆性区,第1个在1100℃至熔点温度,第2个脆性区间在700℃附近。总体来说,实验钢种的高温断面收缩率均大于65%,表明建筑用钢Q460连铸坯具有较好的高温热塑性。此外,同一应变速率下,Q460连铸坯的抗拉强度随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率随着拉伸温度的升高而升高。     

460C钢高温塑性变形行为研究

通过Gleeble-3500高温模拟试验机对Q460C钢种高温塑性区间进行了测定,深入分析了Q460C钢的高温断裂机理,确定了最佳的铸坯矫直区间。研究表明:600℃~800℃为Q460C钢的低温脆性区,在该区间断裂形式以混合断裂为主;900℃~1 050℃塑性最好,断面收缩率在85%以上,此时的断裂形式为韧性断裂;在1 050℃~1 250℃拉伸时断面收缩率有所降低,但仍在75%以上,通过对其断口分析发现其主要原因是Nb(CN)的沉淀析出造成。     

高铝TRIP钢的高温力学性能

利用Gleeble3500试验机研究汽车用C-Mn-Al系TRIP钢的高温力学性能,测定了零塑性温度和零强度温度,应用差示扫描量热法测定其相变区间,采用扫描电镜和光学显微镜分析了不同拉伸温度对应的断口宏观形貌及断口附近组织组成.该钢种零塑性温度和零强度温度分别为1425℃和1430℃,第Ⅰ脆性区间为1400℃-熔点,第Ⅲ脆性区间为800-925℃.第Ⅲ脆性区脆化的原因是α铁素体从γ晶界析出,试样从975℃冷却至700℃过程中,随着α铁素体析出比例的增大,断面收缩率先减小后增大.基体α铁素体比例为8.1%时（850℃）,断面收缩率降至28.9%;而拉伸温度在800℃以下时,基体α铁素体比例超过16.7%,断面收缩率回升至38.5%以上.该钢种在1275.6℃时开始析出少量粗大的Al N颗粒,但对钢的热塑性没有影响.      

Fe-20Mn-0.6C TWIP钢力学性能和微观组织的演变

 研究一种Fe-Mn-C系新型TWIP钢的力学性能和微观变形机制。采用静态拉伸方法测试Fe-20Mn-0.6C钢在热轧和冷轧及热处理后的力学性能,通过金相、X-射线衍射、透射电镜观察等方法研究该钢的微观组织演变。结果表明：试验钢经过热轧后,表现出优异的综合力学性能,伸长率高达100%,抗拉强度达到924MPa。将热轧钢板经过适量冷轧后其抗拉强度提高到1210MPa。 热轧态组织为等轴的奥氏体基体及退火孪晶,拉伸变形后其微观组织中孪晶密度显著增加,晶粒内由一套孪晶系逐渐演化为两套孪晶系,而且因变形诱导马氏体相变产生大量马氏体组织。     

V-微合金化高强度钢Q420C 180 mm×180 mm连铸坯热塑性的研究

试验用Q420C钢(/%:0.18C,0.34Si,1.40Mn,0.013P,0.011S,0.066V,0.018Als,0.011 0N)铸坯的冶炼工艺为80 t BOF-LF-CC。采用Gleeble-1500D热模拟试验机测试Q420C钢连铸坯的600~1400℃热塑性,并利用金相显微镜、扫描电镜以及透射电子显微镜分析断口形貌及金相组织和研究凝固偏析和析出物粒子对铸坯热塑性的影响。结果表明,Q420C钢第Ⅰ脆性区为1250~1350℃;第Ⅲ脆性区为700~1050℃;在1050~1250℃,断面收缩率大于60%。工业试验结果表明,通过控制Als含量0.015%~0.020%,适当降低二冷比水量(足辊段7~8t/h,Ⅰ段5.5~6.5 t/h,托辊段14±1t/h),铸坯矫直温度≥1050℃,轧材开裂率由原45.3%降至4.6%。     

SCM420H钢连铸坯高温热塑性研究

利用Gleeble3800热模拟试验机测试了SCM420H钢的高温热塑性,并用扫描电镜对拉伸后的试样断口进行了观察分析。结果表明:SCM420H钢在925～1200℃时,断面收缩率大于60%,具有良好的塑性。材料脆性温度区间在700～900℃,在制定连铸和热轧工艺制度时应避开该温度区间。     

微合金元素B对轻质TWIP钢组织及力学性能的影响

摘要：将质量分数为0.002%的微合金元素B加入至Fe-28Mn-9Al轻质TWIP钢中，以期改善其强塑积及室温冲击性能。利用X射线衍射、扫描电镜、电子万能拉伸试验机和金属摆锤冲击试验机对热轧TWIP钢的物相组成、微观组织、力学拉伸性能及室温冲击韧性进行了研究与分析。结果表明，微合金元素B的添加具有延缓奥氏体向铁素体转变的作用，细化了奥氏体晶粒，提升了钢的力学性能，TWIP钢的塑性、强塑积和冲击韧性均有明显的提高。     

Fe-28Mn-10Al-0.8C的热压缩行为及微观组织结构转变

通过Gleeble-3500热模拟机研究了铸态Fe-28Mn-10Al-0.8C低密度高强钢在850～1050℃温度范围和0.01～10 s^-1应变速率范围内的热压缩行为和组织转变。实验结果表明，Fe-28Mn-10Al-0.8C钢的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)行为与变形温度、应变和应变速率直接相关。基于双曲正弦函数和线性拟合，实验钢的可用活化能(Q)为454.64 kJ/mol。给出了实验钢在热压缩变形过程中的组织演变和动态再结晶过程：变形温度的升高或应变速率的降低，可促进奥氏体的动态再结晶和晶粒长大；随着应变速率的增加，会得到更细小的奥氏体动态再结晶晶粒。     

含铌微合金高强度钢Q345C连铸坯的热塑性

 通过Gleeble-2000 试验机研究了Q345C钢连铸坯的高温热塑性。利用扫描电镜、金相显微镜、透射电镜观察了第Ⅰ、Ⅲ脆性温度区内拉伸试样断口部位的显微组织及形貌,分析了动态再结晶、相变、析出物等对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明：在1×10-3/s应变速率下, Q345C钢存在两个脆性温度区,即第Ⅰ脆性区（1200～1300℃）和第Ⅲ脆性区（600～875℃）,无第Ⅱ脆性区出现;最高塑性出现在1050℃左右,断面收缩率（Z）达到85.8%;在第Ⅲ脆性区,沿奥氏体晶界析出膜状铁素体抗拉能力较低,晶界处存在夹杂物以及微合金元素的析出物,是钢的热塑性降低的主要原因。     

Effect of strain rate on high temperature mechanical properties of Q460 continuous cast slab

Gleeble 3500 thermal simulation testing machine and metallographic method were used to test the high temperature mechanical properties of construction steel Q460 continuous cast slab at different strain rates, and the high temperature strength, hot ductility and final room temperature microstructure of Q460 continuous cast slab at different strain rates in the range of 600℃ to 1200℃ were obtained. The results show that when Q460 continuous cast slab is performed at a higher strain rate (10s-1), the reduction of area increases with the increase of the tensile temperature without obvious high temperature brittle zone. But when the strain rate is (10-3s-1), the curves of the reduction of area has two brittle regions. The first one is located at 1100℃ to the melting point temperature, and the second is near 700℃. In general, the reduction of area of this steel grade is greater than 65%, indicating that construction steel Q460 continuous cast slab has good high temperature hot ductility. In addition, under the same strain rate, the tensile strength of Q460 continuous cast slab decreases with the increase of tensile temperature, while the elongation increases with the increase of tensile temperature.     

Strain Effect on the Microstructure,Mechanical Properties and Fracture Characteristics of a TWIP Steel Sheet

Twinning-induced plasticity (TWIP) steels are a highly promising group of steels for the production of complex structural components in cold forming operations for car body manufacturing. In this work, the effect of cold rolling strain on the microstructure, mechanical properties and fracture characteristics of a TWIP steel sheet used for automobile body structure was studied by means of optical microscopy, scanning electron microscopy, electron back-scattered diffraction technique, microhardness measurement, tensile test and fractography. TWIP steel sheets were cold rolled with reductions of 0, 15 and 30%. An increase of the cold rolling strain led to an increase of deformation twinning activity in certain favourably oriented grains and resulted in significant increase in ultimate tensile strength and hardness of TWIP steel. However, the ductility of TWIP steel significantly decreased with increasing degree of cold rolling strain. The increase in the ultimate tensile strength was almost linear with the increase in cold rolling strain. After cold rolling reduction of 30%, the ultimate tensile strength increased by approximately 50%, whereas the elongation decreased by approximately 85%. The size and depth of the dimples in the fracture surface decreased with the increase of the twin boundaries at 30% cold rolling strain, leading to highly limited plasticity through the tensile testing.     

High-Temperature Mechanical Properties of Shipbuilding Steel BC in Continuous Casting

The mechanical property of shipbuilding steel BC has been studied by means of tensile test at various temperatures from 700 ℃ to 1000℃ with theGleeble-1500D thermo-mechanical simulator.The results indicate that the yield strength and tensile strength of steel have an analogous change pattern as temperature decreasing,and the transition in variation rate of strength occurs at 800℃ in both of them;the hot ductility trough of steel BC is a temperature range from 725℃ to 800℃,while the best hot ductility ranges from 875℃ to 1000℃ with the ductility value over 80%.For the sake of understanding the fracture mechanism of the steel,fracture surface and microstructure of the specimens have been examined by scanning electron microscope and metalloscope correspondingly.The results show that both the second phase particles and the pro-eutectoid ferrite surrounding the austenite boundaries play a significant role to the variation of hot ductility of steel BC.Deservedly,the research is important to the improvement and the further studies on the quality of steel during slab continuous casting process.     

微合金Q345B板坯连铸的高温塑性

为了研究含V、Ti、Nb微合金Q345B结构钢的高温塑性,利用Gleeble-1500D热模拟试验机对其进行热拉伸试验,分析了在应变速率为1.5×10-3s-1、变形温度700～1 300℃(Δt=100℃)变形条件下的断裂强度和断面收缩率随温度的变化情况。确定Q345B结构钢存在两个脆性区间,即第Ⅰ脆性温度区间为熔点温度1 300℃,第Ⅲ脆性温度区间为850～740℃。通过扫描电镜和光学显微镜对断口形貌及其组织进行了观察,明确了断裂原因,为连铸生产提供一定的理论指导。     

异步轧制TWIP钢的力学性能和微观组织

 利用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对异步轧制及热处理TWIP钢的力学性能与微观组织进行了研究。结果表明,TWIP钢经500℃异步轧制后强度显著提高,而塑性降低,这是位错与孪晶共同作用的结果。轧制后的热处理降低了位错密度以及变形孪晶数量,导致强度降低,伸长率升高。经600℃和700℃退火后,TWIP钢表现出良好的强度和塑性综合性能。因此,异步轧制后热处理是获得具有优良综合力学性能TWIP钢的可行途径。     

Nb对V-N微合金化钢高温热塑性的影响

摘要：使用Gleeble热模拟机研究了V-N和V-N-Nb微合金钢的高温热塑性,利用SEM和金相显微镜对热拉伸试样断口形貌和组织进行分析,并通过TEM对析出相进行了表征。结果表明在V-N钢基础上添加质量分数为0.024%的Nb,总体上降低了在第Ⅲ脆性温度区（950~600℃）的热塑性,使塑性低谷区变宽、变深。断面收缩率Z值低于40%的临界温度区间,V-N钢为862~713℃,而V-N-Nb钢在903~700℃以下,塑性低谷区宽度增加了54℃以上。2种钢的Z最低值在750℃,V-N钢为24.5%,V-N-Nb钢为15.5%。A3温度以上,V-N-Nb钢中更多细小的碳氮化物析出是它热塑性低于V-N钢主要原因;A3温度以下,750℃时Z最低值是由薄膜铁素体和碳氮化物析出综合作用的结果,温度降至700℃时Z提高,较厚的晶界铁素体和晶内铁素体生成是Z升高的主要原因。     

改进310奥氏体不锈钢长期时效后的组织与性能

借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及高温、室温拉伸和硬度测试研究了实验室研发的改进310奥氏体不锈钢在700℃长期时效后的组织与性能.700℃时效1000 h后,实验钢在晶界和晶内析出了大量(Cr,Fe,Mo)₂₃C₆、(Cr,Fe)₂₃C₆、σ相和少量的χ相.析出相对实验钢的室温力学性能有明显的强化作用.强度增加,硬度升高20 Hv,同时延伸率仍保持在30%以上.高温下,析出强化效应减弱,延伸率轻微下降.通过断口表面和剖面观察发现,时效1000 h后,实验钢的高温拉伸断口为韧性断裂,未观察到裂纹和孔洞;而室温拉伸断口为脆性断裂,断口附近则观察到σ相中出现裂纹和孔洞.从σ相的脆-韧转变和实验钢基体的室温和高温强度的不同,讨论了在室温拉伸过程中产生裂纹和孔洞的原因,以及时效对室温和高温力学行为的不同影响.