残留奥氏体对微纳贝氏体钢塑韧性的影响

采用高碳和中碳低温贝氏体转变工艺(0.95C钢为200℃等温10 d,0.30C钢为320℃等温1 d)研究了残留奥氏体对微纳结构钢塑韧性的影响,对不同试样的显微组织、各相体积分数、伸长率和冲击韧性进行观察、检测和分析。试验结果表明,中碳钢贝氏体转变的塑韧性明显高于高碳钢贝氏体转变,主要原因是中碳钢贝氏体转变中存在一定的亚微米级薄膜状残留奥氏体,在拉伸或冲击过程中引起的残留奥氏体的塑性变形,使断裂的能量增加,可以显著提高样品的塑韧性。     

低温贝氏体转变对中碳钢韧性的影响

采用中温(400～450℃等温2～4 h)和低温(320～360℃等温12～24 h)贝氏体转变工艺研究了残留奥氏体对中碳钢冲击韧性的影响,对不同试样的显微组织、残留奥氏体含量、晶体学晶粒尺寸和冲击功进行观察、检测和分析。结果表明,在中碳贝氏体钢中,低温贝氏体转变的冲击性能明显高于中温贝氏体转变(室温冲击功是57～69 J对应24～33 J),主要原因是低温贝氏体转变中存在大量的残留奥氏体,在冲击过程中可以引起残留奥氏体的塑性变形,使断裂时吸收的能量增加,显著提高材料的韧性。     

硅和铬对中碳钢贝氏体显微组织的影响

为了获得具有良好强度一韧性平衡弹簧钢的重要信息,检测了Si和Cr含量对中碳钢贝氏体显微组织的影响。将4种实际的中碳钢JIS-S55C、SUP9、SUP7和SUP12在1000℃奥氏体化后,在温度介于300oC和500℃之间进行等温转变,借助扫描电子显微镜以及透射电子显微镜观察显微组织。在没有Si和Cr的$55C钢贝氏体转变早期,形成碳化物,而在SUP7和SUPl2钢中,碳化物的析出受Si含量的增加而受到抑制。在贝氏体转变中期,由于残余奥氏体中的碳浓度增加,导致残余奥氏体的分数随Si和Cr的增加而增加。事实上,添加硅可促进游离碳化物贝氏体铁素体,并且通过碳的富集,导致残余奥氏体的数量较大。     

42CrMo钢的贝氏体组织相变

采用金相法研究了经950℃奥氏体化的0．41C-1．OCr-0．23Mo(42rMo)钢在550～380℃盐浴等温处理时贝氏体组织转变。观察结果表明，42CrMo钢550～510。c等温处理的组织为无碳贝氏体(粗大条片状贝氏体铁素体 残留奥氏体组成的整合组织) 马氏体，470℃等温处理为羽毛状上贝氏体 黑色针状下贝氏体 马氏体组织，380℃为黑色针状下贝氏体 马氏体组织；上贝氏体在奥氏体晶界形核，随等温处理的温度降低，下贝氏体在奥氏体晶内形核。     

高碳贝氏体钢的低温转变组织与性能

摘要：采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度（300、250、200℃）对于高碳（质量分数0.79%）贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明，随贝氏体等温温度的降低，贝氏体最终转变量更高，贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体宽度、块状残余奥氏体尺寸减小，抗拉强度升高，塑韧性降低。300℃的贝氏体抗拉强度为1525MPa，贝氏体铁素体宽度是116nm，而200℃的贝氏体铁素体板条尺寸达到62nm，抗拉强度达到1 928MPa。研究发现，在未充分转变的贝氏体样品中，尺寸大于4.7μm的块状残余奥氏体在冷却过程中易发生马氏体相变，而小于该尺寸的残余奥氏体比较稳定，可以保留到最终组织中。     

块状组织细化对贝氏体钢断裂行为的影响

 中碳贝氏体钢由亚微米贝氏体铁素体板条和残余奥氏体组成,对韧性起主要作用的为残余奥氏体,通过细化块状组织能显著提高贝氏体钢的韧性。为了探究块状组织细化对断裂行为的影响,采用两步贝氏体等温工艺对中碳(碳质量分数为0.3%)贝氏体钢中块状组织进行细化,对拉伸和冲击性能及其裂纹扩展行为变化进行了研究。利用光学、扫描电子(SEM)、透射电子(TEM)显微镜、X射线衍射(XRD)等对试验钢的显微组织类型和尺寸、拉伸和冲击性能及断口形貌进行表征和分析。结果表明,与一步贝氏体工艺相比,两步贝氏体工艺中新形成的贝氏体铁素体分割细化块状马氏体+残余奥氏体,随着真应变的增加,加工硬化的效果更好;断裂形式为韧性断裂,且韧窝的数量、深度更优于一步贝氏体转变,塑韧性更佳。     

变形和硼对低碳HSLA钢显微组织和连续冷却转变的影响

1前言 近年来，人们非常关注高级别石油、天然气管线钢，如API120。高级别管线钢需要精确的化学成分设计和获得以剪切转变机制为主的奥氏体转变工艺，如下贝氏体和板条马氏体转变工艺，以获得高强度、韧性和焊接性能的钢材。但是，低碳HSLA钢的连续相变和微观结构比高碳和中碳钢更复杂。     

中高碳低温贝氏体钢组织及力学性能研究

采用中高碳C-Si-Mn-Cr贝氏体钢在Ms点稍高的温度等温,研究等温低温贝氏体的微观组织与力学性能。实验结果表明,在230℃等温时获得的贝氏体为呈细针状的低温贝氏体组织。随等温时间的增加,贝氏体含量增加,等温10h后贝氏体转变停止。钢经230℃等温处理后获得低温贝氏体和残余奥氏体的复相组织,等温8h时残余奥氏体含量达到最高值23.7%,随后逐渐下降。XRD分析发现,等温时间为12h时,残余奥氏体部分分解为碳化物。钢经10h等温处理获得较好的强韧性,硬度为56.8HRC,冲击韧性达到39J,且具有最佳的耐磨性。     

退火工艺及变形对含铌TRIP 800钢显微组织和力学性能的影响

采用静态拉伸试验、定量彩色金相和X射线衍射等方法,研究了含铌TRIP 800钢的微观组织和力学性能,采用EBSD分析了形变量对残余奥氏体体积分数的影响规律.结果表明,在亚临界加热温度为800℃,400℃贝氏体区等温条件下,含铌TRIP 800钢的显微组织中残留奥氏体量约为12%,强塑积最高可达22.185GPa%;随着形变量增大,残余奥氏体体积分数减小,塑性变形初期残余奥氏体转变比率最大.     

热处理工艺对低温贝氏体钢力学及搅拌磨损性能的影响

设计了一步和两步低温贝氏体转变热处理工艺,讨论了不同热处理工艺对低温贝氏体显微组织、力学及搅拌磨损性能的影响。结果表明,不同低温贝氏体热处理工艺后试验钢组织均由微纳尺度的贝氏体板条和奥氏体组成。其中,一步低温工艺中随着温度由300℃降至250℃,贝氏体板条尺寸由95nm降至65nm,奥氏体体积分数也由28.1%减少至19.9%;两步低温贝氏体转变工艺可显著细化不稳定块状奥氏体,具有优良的强韧性匹配,抗拉强度达到1857MPa,伸长率和V型缺口冲击功分别达到10.59%和11J。与一步低温工艺(300、250℃)相比,两步低温贝氏体转变工艺的搅拌磨损性能分别提高了11.8%和31.4%,表现出了更优的搅拌磨损性能,这主要与其更优异的塑韧性有关。     

残留奥氏体对中碳双相钢冲击性能的影响

采用不同的热处理工艺研究了残留奥氏体对中碳双相钢冲击韧性的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和摆锤式冲击试验机,对不同试样的显微组织与冲击韧性进行观察、检测和分析。试验结果表明：中碳贝氏体钢的冲击性能显著高于Q/P马氏体钢（室温冲击功是57J对应15J,-40℃冲击功是33J对应9J）,可能的原因是贝氏体钢中薄膜状残留奥氏体,对裂纹扩展的阻止效应更显著。     

残余奥氏体对贝氏体钢轨性能的影响

 无碳化物贝氏体组织中的残余奥氏体对提高贝氏体钢轨的韧塑性作出了突出贡献,为了在铁路运营时使钢轨仍保持较高的韧塑性,需要控制好贝氏体钢轨残余奥氏体的稳定性。通过对热轧空冷、热轧空冷+低温回火贝氏体钢轨在不同环境温度下残余奥氏体稳定性的分析,回火贝氏体钢轨在不同试验温度（包括低温）条件下拉伸性能的分析,在模拟钢轨运营的试验条件下疲劳性能的分析及相应条件下残余奥氏体含量的测定,说明低温回火处理提高了贝氏体钢轨中残余奥氏体的稳定性,模拟钢轨运营的试验条件下,贝氏体钢轨中的残余奥氏体基本是稳定的。     

等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响

设计了一种0.7C的低合金超细贝氏体钢,并通过膨胀仪、二体磨损实验、光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、激光扫描共聚焦显微镜及能谱仪,研究了不同等温淬火温度对超细贝氏体钢的贝氏体相变动力学、微观组织以及干滑动摩擦耐磨性的影响,揭示超细贝氏体钢在二体磨损条件下的耐磨性能和磨损机理.研究结果表明,不同等温温度下的超细贝氏体钢都由片层状贝氏体铁素体和薄膜状以及块状的残留奥氏体组成;随着等温温度的升高,超细贝氏体的相变速率提高,相变孕育期及相变完成时间缩短,但贝氏体铁素体板条厚度增加,残留奥氏体含量增加,硬度值有所降低;超细贝氏体钢磨损面形貌以平直的犁沟为主,主要的磨损机理为显微切削;不同等温温度下所获得的超细贝氏体的耐磨性能都优于回火马氏体,且随着等温温度的降低,耐磨性能提高.其中在250℃等温所获得的超细贝氏体钢具有最优的耐磨性能,其相对耐磨性为回火马氏体的1.28倍.这主要与超细贝氏体钢中贝氏体铁素体板条的细化及磨损过程中残留奥氏体的形变诱导马氏体相变（TRIP）效应有关.      

2 GPa中碳中锰纳米贝氏体钢的相变和塑性机理

 高碳(质量分数为0.78%~0.98%)高硅(质量分数约为1.5%)钢采用低温贝氏体转变(通常为150~250 ℃),可获得不小于2.0 GPa超高强度,但塑性较低(通常不大于8.0%);同时需要非常长的贝氏体相变时间(通常不小于4 d)。采用降低碳含量(Fe-0.30C-1.5Si-1.5Ni)的成分设计,可以显著加速贝氏体相变(300 ℃等温0.5 d),获得优良强度(抗拉强度(1 138±6) MPa)和塑性(伸长率为18.5%±1.5%)匹配的性能;但很难达到超高强度(1 500 MPa)级别。参考高/中碳贝氏体钢的合金设计、显微组织和力学性能特点,采用“中碳、以铝代硅、以锰代镍”的合金成分(Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn)体系,在M_s(马氏体开始转变温度)温度(300 ℃)附近进行贝氏体相变,可以获得强度为2.0 GPa级((2 029±9) MPa),伸长率超过10.0%(11.5%±1.0%)的高塑性纳米贝氏体钢,同时贝氏体相变时间适中(等温2 d),合金制造成本低廉(镍质量分数约为0.5%)。Fe-0.30C-1.2Al-5.0Mn钢具有超高强度主要是由于硬相组织贝氏体铁素体和马氏体总体积分数为85.1%,其中贝氏体铁素体板条宽度为(85±30) nm。具有较高塑性主要是由于软相组织残留奥氏体的体积分数为14.9%,碳质量分数为1.12%,位于贝氏体铁素体板条之间的薄膜状残留奥氏体尺寸为(30±15) nm;同时碳、锰元素能够增加残留奥氏体稳定性,特别是相对于低锰含量,5%中锰元素对残留奥氏体有更显著的稳定性作用,使其在低应力作用下不容易发生相变,但在高应力过程中持续发生TRIP效应以提高塑性。     

钒微合金化低碳贝氏体钢的连续冷却相变特性

 采用热膨胀法测定6种不同成分低碳贝氏体钢的连续冷却转变(CCT)曲线。CCT曲线表明,加入微量硼能使含钒低碳贝氏体钢在大于03℃/s的冷速下获得贝氏体组织,而V-N微合金化的低碳贝氏体获得全贝氏体的临界冷速要高于V-B钢,且贝氏体转变的开始温度也要较V-B钢高20℃左右。在含钒、氮低碳贝氏体钢中加入钼、铬将会促进钢的贝氏体相变,但钼的作用要优于铬;钼、铬的加入可使含钒、氮低碳贝氏体钢的贝氏体转变温度降低至少30℃,且贝氏体组织得到了细化,钢的维氏硬度也提高了HV10~30。     

A New Series of Mo-free 215Cr-35Ni-xW-02N Economical Duplex Stainless Steels

A new series of economical Mo-free duplex stainless steels 21.5Cr-3.5Ni-xW-0.2N(x=1.8-3.0,mass%) have been developed.The effects of W on mechanical properties and corrosion resistance were investigated,and the microstructures were analyzed by optical microscopy,X-ray diffraction,transmission electron microscopy and electron backscatter diffraction.The designed steels have a balanced ferrite-austenite relation and are free of sigma phase after solution treatment at 750-1 300℃for 30min followed by water-quenching,whereas a small number of Cr23 C6 precipitates were found after solution treatment at 750℃.After solution treatment at 1 050℃,the steel with 1.8%(mass percent)W exhibits the highest room temperature tensile strength due to the strongest work hardening effect, while the steel with 3.0%(mass percent)W exhibits the highest fracture elongation owing to the transformation-induced plasticity(TRIP)effect.The ductile-brittle transition(DBT)and martensite transformation are respectively found in the ferrite and austenite,which deteriorates the impact properties of the steels with the increase of W content.The corrosion resistance of the designed steels is improved with the increase of W content.The pitting resistance of austenite is obviously better than that of ferrite for the designed alloys.Among the designed steels,the steel with 1.8%(mass percent)W is found to be an optimum steel with excellent comprehensive properties and lowest production cost.     

70Si3MnCrMo钢中贝氏体及其回火稳定性

 对一种新型70Si3MnCrMo钢进行了等温和连续冷却贝氏体相变热处理。利用拉伸和冲击试验研究试验钢的力学行为,利用XRD、SEM和TEM等方法对试验钢进行了相组成分析和微观组织形貌观察。研究结果表明,试验钢经等温贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在200 ℃回火,强塑积为26.4 GPa·%。经连续冷却贝氏体相变,其最佳综合力学性能出现在300 ℃回火,强塑积达到28.6 GPa·%。回火温度较低的情况下,热处理后的组织为由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织,这种无碳化物贝氏体由超细贝氏体铁素体板条而获得超高强度,由一定量的高碳残余奥氏体来保证较高的塑性和韧性。试验钢经连续冷却贝氏体相变,其贝氏体铁素体板条中出现了超细亚单元,并且残余奥氏体呈薄膜状和小块状两种形态分布于贝氏体铁素体板条之间,这两种形态残余奥氏体的稳定性不同。拉伸试样在变形过程中残余奥氏体持续发生TRIP效应,直至全部残余奥氏体都发生转变生成应变诱发马氏体,从而使钢得到更好的强、塑性配合,表现出十分优异的综合性能。     

A Study of the Influence of Thermomechanical Controlled Processing on the Microstructure of Bainite in High Strength Plate Steel

Steels with compositions that are hot rolled and cooled to exhibit high strength and good toughness often require a bainitic microstructure. This is especially true for plate steels for linepipe applications where strengths in excess of 690 MPa (100 ksi) are needed in thicknesses between approximately 6 and 30 mm. To ensure adequate strength and toughness, the steels should have adequate hardenability (C. E. >0.50 and Pcm >0.20), and are thermomechanically controlled processed, i.e., controlled rolled, followed by interrupted direct quenching to below the Bs temperature of the pancaked austenite. Bainite formed in this way can be defined as a polyphase mixture comprised a matrix phase of bainitic ferrite plus a higher carbon second phase or micro-constituent which can be martensite, retained austenite, or cementite, depending on circumstances. This second feature is predominately martensite in IDQ steels. Unlike pearlite, where the ferrite and cementite form cooperatively at the same moving interface, the bainitic ferrite and MA form in sequence with falling temperature below the Bs temperature or with increasing isothermal holding time. Several studies have found that the mechanical properties may vary strongly for different types of bainite, i.e., different forms of bainitic ferrite and/or MA. Thermomechanical controlled processing (TMCP) has been shown to be an important way to control the microstructure and mechanical properties in low carbon, high strength steel. This is especially true in the case of bainite formation, where the complexity of the austenite-bainite transformation makes its control through disciplined processing especially important. In this study, a low carbon, high manganese steel containing niobium was investigated to better understand the effects of austenite conditioning and cooling rates on the bainitic phase transformation, i.e., the formation of bainitic ferrite plus MA. Specimens were compared after transformation from recrystallized, equiaxed austenite to deformed, pancaked austenite, which were followed by seven different cooling rates ranging between 0.5 K/s (0.5 °C/s) and 40 K/s (40 °C/s). The CCT curves showed that the transformation behaviors and temperatures varied with starting austenite microstructure and cooling rate, resulting in different final microstructures. The EBSD results and the thermodynamics and kinetics analyses show that in low carbon bainite, the nucleation rate is the key factor that affects the bainitic ferrite morphology, size, and orientation. However, the growth of bainite is also quite important since the bainitic ferrite laths apparently can coalesce or coarsen into larger units with slower cooling rates or longer isothermal holding time, causing a deterioration in toughness. This paper reviews the formation of bainite in this steel and describes and rationalizes the final microstructures observed, both in terms of not only formation but also for the expected influence on mechanical properties.     

中碳贝氏体钢拉伸变形中裂纹形成及扩展机制分析

残余奥氏体对中碳贝氏体钢的塑韧性起到非常重要的作用,采用贝氏体等温淬火工艺对残余奥氏体在拉伸变形作用下与裂纹形成及扩展的相互作用进行了研究.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等对试验用钢基体及拉伸后颈缩区进行表征和分析.结果表明,拉伸过程中残余奥氏体细化明显,拉伸断裂后进行组织...