粉末冶金马氏体-奥氏体复合钢的组织与性能研究

近年来，汽车、建筑等领域对高强度-高塑性金属材料的需求日益增长，为了获得高强度-高塑性的金属材料，粉末冶金技术发挥着越来越重要的作用。通过放电等离子烧结技术（SPS）烧结质量比为2:1的马氏体钢和奥氏体钢混合金属粉末，复合钢的奥氏体相均匀分布于马氏体相当中，试样致密度高达95.5%，并通过后续的热轧处理，提高复合钢的烧结质量，致密度提高至98.9%。热轧后复合钢的屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率和总伸长率分别为960 MPa、1 529 MPa、6.7%和6.7%。在热轧的基础上引入冷轧+短时间高温回火处理，粉末冶金复合钢性能进一步提高。其中冷轧30%/500℃回火5 min的复合钢，屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率和总伸长率分别为1 899 MPa、1 964 MPa、9.2%和10.0%。     

锰对贝氏体钢中残余奥氏体回火稳定性的影响

为探索锰含量的变化(锰质量分数为0.1%(0.1Mn钢)和1.5%(1.5Mn钢))对无碳化物贝氏体钢中残余奥氏体(RA)回火稳定性的影响，利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)及透射电镜(TEM)等试验方法对残余奥氏体稳定性和力学性能的变化规律进行研究。结果表明，0.1Mn钢的热轧态组织主要是由粒状贝氏体(GB)+板条贝氏体(LB)组成，而1.5Mn钢的热轧态组织主要以板条贝氏体为主，且1.5Mn钢中残余奥氏体含量较高，屈服强度和抗拉强度均优于0.1Mn钢。在经过300～500℃回火后，残余奥氏体体积分数逐渐下降至完全分解，屈服强度和抗拉强度均表现为先升高后降低，但伸长率逐步增加。300℃回火性能最佳，原因主要是由于残余奥氏体在300℃回火中，块状残余奥氏体分解为过饱和马氏体/贝氏体，碳从过饱和马氏体/贝氏体中扩散至邻近残余奥氏体中使其含量增加，热稳定性得到提高，在拉伸的过程中产生了TRIP效应，从而使试验钢的强塑性得到提升。1.5Mn钢的性能明显优于0.1Mn钢，因为锰可以与碳产生协同作用共同促进奥氏体的稳定，提高伸长率，另外锰含量的增加使碳当量也提高，强度增强。基于修...     

钒微合金化对Q-P-T工艺处理的中碳钢力学性能的影响

研究了钒微合金化对Q-P-T工艺处理的0.28C-Si-Mn-Cr贝氏体钢组织与力学性能的影响。结果表明,试验钢在900℃奥氏体化进行淬火处理,350℃碳分配后,钢的组织由板条状马氏体、少量贝氏体及残余奥氏体组成。随着碳分配时间的延长,碳原子从板条马氏体扩散进入残余奥氏体,残余奥氏体含量增加,使得材料的塑性和韧性提高,拉伸强度下降。同时,随着钒含量增加,试验钢的拉伸强度增加,但塑性和韧性下降。在钒和Q-P-T工艺的双重作用下,含0.1%钒的中碳贝氏体钢获得了拉伸强度1375MPa、断后伸长率23.2%、冲击功值99.5J的综合力学性能。     

热轧DP600汽车用钢的微观结构特征与力学性能

为了研究热轧DP600汽车用钢的微观结构特征及力学性能,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析了试验钢的组织、夹杂物及位错结构等,借助万能拉伸试验机测试了试验钢的强度与塑性。结果表明,热轧DP600汽车用钢的组织是铁素体+马氏体,随着应变量的增加,位错密度增加,位错缠结更为严重,在夹杂物与基体界面处、铁素体晶界处萌生微孔,马氏体发生断裂。热轧DP600试验钢的屈服强度为394.9 MPa,抗拉强度为641.6 MPa,塑性应变指数为0.154,屈强比为0.616,力学性能超过同级别的冷轧退火双相钢板指标。     

淬火温度对硅锰钢双相区保温+Q&P处理后组织性能影响

采用双相区保温—淬火—配分工艺对低碳硅锰钢进行热处理,通过扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验等,研究了不同淬火温度对QP钢组织及力学性能的影响。结果表明:当淬火温度为220℃时,试验用钢综合力学性能最佳,抗拉强度达到1 400 MPa,延伸率为13.3%,强塑积达到18 620 MPa·%,随着淬火温度的升高,试验用钢的抗拉强度呈逐渐降低的趋势,塑性有所增大,室温组织中板条马氏体含量逐渐减少,碳化物颗粒逐渐增多,出现少量块状马氏体组织;双相区Mn元素向奥氏体的扩散补充了QP过程中碳配分的不足,最终室温残余奥氏体由两部分组成:一是少量富碳的残余奥氏体,另一部分则是经碳配分的富锰残余奥氏体,而淬火温度220℃的选取最为合理,为试验用钢提供了较好的塑性。     

退火温度对热轧0.14C-5Mn钢组织和力学性能的影响

0.14C-5Mn钢(/%:0.14C、5.0Mn、0.008P、0.002S、0.0030N)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成4 mm板材(终轧温度1000℃,空冷)用扫描电子显微镜,X射线衍射法和单轴拉伸试验研究了0.14C-5Mn钢热轧4 mm板550～650℃6 h退火后的组织和力学性能。结果表明,热轧0.14C-5Mn钢退火过程中产生了奥氏体(发生相变诱发塑性-TRIP效应),随退火温度的升高,奥氏体体积分数逐渐增加,钢的伸长率和强塑积(抗拉强度与断后伸长率的乘积)明显增加,650℃6 h退火时奥氏体体积分数达30.11%,该钢的抗拉强度为945 MPa,强塑积为37.3 GPa%     

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。     

贝氏体等温温度对超高强冷轧TRIP钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350～410℃保温600 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温温度对超高强相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成;贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温温度增加,固溶C原子扩散系数提高,促进残余奥氏体中碳化物的析出。因此,奥氏体中的平均固溶C含量降低,使得TRIP钢残余奥氏体分数降低,马氏体体积分数增加。贝氏体等温温度由350℃增加至410℃时,TRIP钢屈服强度由720 MPa降低至573 MPa,抗拉强度由1 195 MPa提高至1 312 MPa,伸长率A_(80)由17.8%降低至12.5%。贝氏体等温温度为350℃时,冷轧TRIP钢具有优良的综合力学性能,强塑积达到21 270 MPa·%。     

细晶强化和位错强化对中锰马氏体钢的强化作用

 研究了碳和锰含量对淬火中锰马氏体钢的位错密度、残余奥氏体含量、晶粒尺寸等组织结构以及室温力学性能的影响。借助于SEM、EBSD、TEM和XRD表征了材料的微观组织,探讨了马氏体钢的强化机制。结果表明:随着碳含量增加,淬火中锰钢的位错密度和残余奥氏体体积分数逐渐增加,板条束和板条块尺寸逐渐细化,大角晶界百分数逐渐增加,强度逐渐升高;增加锰含量能够提高马氏体钢的位错密度和抗拉强度。分析认为,位错强化和细晶强化是淬火中锰马氏体钢的主要强化机制。马氏体板条尺寸是马氏体抗拉强度的结构控制单元,而原奥氏体晶粒尺寸则是马氏体屈服强度的结构控制单元。     

贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢组织性能的影响

将C-Si-Mn钢加热至800℃保温120 s后,分别快速冷却至350℃保温100~1 000 s以模拟贝氏体等温转变工艺。通过扫描电镜(SEM)和拉伸测试的方法研究了贝氏体等温时间对超高强冷轧相变诱导塑性钢(TRIP钢)微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,冷轧TRIP钢的微观组织由铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。贝氏体和残余奥氏体形成于等温转变阶段,而马氏体形成于等温后的终冷阶段。随着贝氏体等温时间增加,促进了过冷奥氏体向贝氏体转变,固溶C原子充分向剩余奥氏体中富集。因此,过冷奥氏体中的平均碳含量增加,使得冷轧TRIP钢残余奥氏体分数提高,马氏体体积分数下降。贝氏体等温时间由100 s延长至1 000 s时,冷轧TRIP钢屈服强度由596 MPa提高至692 MPa,抗拉强度由1 455 MPa降低至1 138 MPa,屈强比由0.41提高至0.61,伸长率(A80)由6.3%提高至18.9%。贝氏体等温时间为1 000 s时,冷轧超高强TRIP钢具有优良的综合力学性能,最大强塑积达到21 510 MPa·%。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

锰对高氮超级马氏体不锈钢组织与性能的影响

 为了进一步提高超级马氏体不锈钢的强塑性能和优良耐腐蚀能力,在实验室条件下研发制备了氮质量分数为0.35%、锰质量分数分别为0.4%和2.0%的2种新型超级马氏体不锈钢试料,并采用淬火-配分的工艺对其进行处理;借助万能试验机、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征测试。研究表明,2种试验钢经一定制度的淬火-配分处理后,力学性能相比典型超级马氏体不锈钢均有显著提升;同时发现锰元素含量对试验钢强塑性能影响显著,锰质量分数由0.4%提升到2.0%时,试验钢的抗拉强度和伸长率分别由1 690 MPa、15.2%改变为1 215 MPa、35.1%,均突破了传统超级马氏体不锈钢的强塑性能指标;分析认为强塑性显著提升的原因是氮-锰元素协同作用使淬火-配分后残余奥氏体含量增加显著,并伴随纳米级逆变奥氏体和氮化物析出所致。     

应变速率对中碳低温贝氏体钢强塑性的影响

摘要：为探索低温贝氏体钢的断裂行为,研究应变速率对低温贝氏体钢TRIP效应的影响,采用不同应变速率的拉伸试验对低温贝氏体钢的强塑性进行研究。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及X射线衍射（XRD）等试验方法对低温贝氏体钢的微观组织、断口形貌及裂纹走向进行表征。结果表明,随着应变速率的提高,试验钢的屈服强度由771MPa上升至806MPa,抗拉强度由1554MPa上升至1606MPa,断后伸长率由13.5%下降至9.0%。主要原因是高应变速率拉伸引发的绝热温升抑制了残余奥氏体的马氏体相变,对试验钢塑性造成负面影响。     

轧后冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响

摘要：设计了3种不同轧后冷却速率和快速冷却终点温度,进行轧后冷却实验,结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸实验等,研究了冷却工艺对低碳高强复相钢组织和性能的影响。结果表明,在同一冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,形成的贝氏体逐渐减少,马奥岛（M/A）明显粗化,且M/A岛比例增加,组织整体形貌从板条状变成块状。此外,在相同冷却速率下,随着快速冷却终点温度的增加,钢的强度逐渐降低,伸长率增加。另外,当快速冷却终点温度为480℃时,随着冷却速率的减低,贝氏体逐渐消失,且M/A岛逐渐粗化,同时随着冷却速率的降低,钢的强度降低,伸长率有所增加。本研究结果可以为生产和优化低碳高强复相钢的轧后冷却工艺制度提供参考。     

热处理工艺对高碳贝氏体钢的组织与性能影响

以轴承用高碳贝氏体钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及硬度计等手段研究了不同奥氏体化温度对贝氏体钢组织形成及性能的影响,遴选出最优的奥氏体化工艺,同时对比了不同贝氏体等温转变后有无Ce元素添加的高碳贝氏体钢的力学性能.试验结果表明,950℃奥氏体化温度得到的组织中无明显的大颗粒未溶碳化物,组织尺寸和硬度性能...     

多向锻造对超高强度不锈钢组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)对多向锻造淬火后的马氏体超高强度不锈钢的显微组织进行定量表征,分析多向锻造对试验钢显微组织的影响;同时进行力学性能测试,分析多向锻造对试验钢力学性能的影响,讨论不同强化机制对试验钢强度的贡献。结果表明,随着锻造道次的增加,试验钢的原奥氏体晶粒、马氏体板条束(Packet)、板条块(Block)尺寸均逐渐细化,5个道次后原奥氏体晶粒从226.1细化到3.2 μm,Packet尺寸从106.1细化到2.9 μm,Block尺寸从2.3细化到1.5 μm;试验钢的力学性能显著提升,屈服强度由1 030增加至1 175 MPa,冲击功吸收功由140增加至194 J,伸长率也从9.3%增加到了11.6%;试验钢强度的提升主要归功于位错强化与细晶强化并以位错强化为主,且位错强化与细晶强化并不遵从线性叠加强化机制,而更接近均方根叠加机制。     

含钛中锰钢淬火-配分组织及力学性能

 为了研究淬火-配分含钛中锰钢的组织与力学性能,借助扫描电子显微镜,透射电子显微镜、电子背散射衍射技术与万能拉伸试验机、磨粒磨损试验机等,分析与测试了含钛中锰钢在165~240 ℃淬火380 ℃配分处理后组织、强度、塑性与磨粒磨损性能。结果表明,试验钢淬火-配分组织主要为板条状一次马氏体、块状二次马氏体及残余奥氏体,同时含有大量微米级TiN和纳米级(Ti,Mo)C及TiN-(Ti,Mo)C复合析出相。190 ℃淬火380 ℃配分后残余奥氏体体积分数最高为12.5%。试验钢不同温度淬火与配分后屈服强度均大于1 000 MPa,抗拉强度均大于1 500 MPa,硬度从482.5HV增大到542.2HV,伸长率范围为9.2%~14.5%,在165~190 ℃淬火-配分处理后其抗磨粒磨损性能优于220~240 ℃淬火-配分钢。磨损机制主要是塑性变形和疲劳破坏,磨损过程中残余奥氏体发生应变诱导马氏体相变(TRIP)效应,析出相颗粒阻断基体塑性变形过程犁沟的前进和刮削行为,含钛中锰钢通过淬火-配分引入一定体积分数的残余奥氏体,有利于提高钢的强塑性与抗磨损性能。结合力学性能指标,含钛中锰钢最佳淬火-配分工艺为900 ℃奥氏体化30 min,190 ℃淬火,380 ℃配分10 min。     

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Property of Cr13 Super Martensitic Stainless Steel

 The microstructures and mechanical properties of Cr13 super martensitic stainless steel after different heat treatments were studied. The results show that the structures of the steel after quenching are of lath martensite mixed with a small amount of retained austenite. With the raising quenching temperature, the original austenite grain size increases and the lath martensite gradually becomes thicker. The structures of the tempered steel are mixtures of tempered martensite and reversed austenite dispersed in the martensite matrix. The amount of reversed austenite is from 754% to 2249%. After different heat treatments, the tensile strength, the elongation and the HRC hardness of the steel are in the range of 813-1070 MPa, 101%-212% and 2133-3237, respectively. The steel displays the best comprehensive mechanical properties after the sample is quenched at 1050 ℃ followed by tempering at 650 ℃.     

Analysis of the Strain‐Induced Martensitic Transformation of Retained Austenite in Cold Rolled Micro‐Alloyed TRIP Steel

The stability of retained austenite and the kinetics of the strain‐induced martensitic transformation in micro‐alloyed TRIP‐aided steel were obtained from interrupted tensile tests and saturation magnetization measurements. Tensile tests with single specimens and at variable temperature were carried out to determine the influence of the micro‐alloying on the M_s^σ temperature of the retained austenite. Although model calculations show that the addition of the micro‐alloying elements influences a number of stabilizing factors, the results indicate that the stability of retained austenite in the micro‐alloyed TRIP‐aided steels is not significantly influenced by the micro‐alloying. The kinetics of the strain‐induced martensitic transformation was also not significantly influenced by addition of the micro‐alloying elements. The addition of micro‐alloying elements slows down the autocatalytic propagation of the strain‐induced martensite due to the increase of the yield strength of retained austenite. The lower uniform elongation of micro‐alloyed TRIP‐aided steel is very likely due to the presence of numerous precipitates in the microstructure and the pronounced ferrite grain size refinement.