基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能

借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物, 由1600 ℃冷却至600 ℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800 ℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm³,相比普通钢材减重效果达10.4%。     

淬火-碳分配热处理对22MnB5钢组织与性能的影响

对机械液压杆用22MnB5合金进行淬火-碳分配热处理(Q&P),研究了淬火终点温度和分配时间对合金力学性能和组织的影响。结果表明,随着分配时间延长,钢的抗拉强度逐渐降低,而断后伸长率呈先增加而后降低的趋势;在相同的分配时间下,淬火终点温度250℃时钢的抗拉强度小于淬火终点温度为200℃的,而断后伸长率高于后者;奥氏体化温度为910℃、淬火终点温度为250℃、分配温度为420℃、分配时间为60 s时,22MnB5钢的组织由铁素体、马氏体和少量残余奥氏体组成,残余奥氏体体积分数为11.6%。     

Nb对Fe-28Mn-10Al-C低密度钢组织与机械性能的影响

开发制备了一种汽车用含0.5%Nb(质量分数)的Fe-28Mn-10Al-C-0.5Nb低密度钢,旨在研究Nb在奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢中的存在形态,以及Nb添加对Fe-Mn-Al-C低密度钢组织与力学性能影响。结果表明,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢中加入Nb后,奥氏体晶粒平均尺寸由39.49μm细化到13.67μm,且退火孪晶形成受到抑制。随着Nb添加,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢的屈服强度和抗拉强度分别升高170MPa和64MPa,断后伸长率升高11.5%,强度与延展性表现出良好平衡。加Nb低密度钢的高强度与高韧性与Nb C析出相的沉淀强化和奥氏体细晶强化有关,且含Nb低密度钢屈服强度的升高主要由析出强化引起。     

Nb对Fe-28Mn-10Al-C低密度钢组织与机械性能的影响（英文）

开发制备了一种汽车用含0.5%Nb(质量分数)的Fe-28Mn-10Al-C-0.5Nb低密度钢,旨在研究Nb在奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢中的存在形态,以及Nb添加对Fe-Mn-Al-C低密度钢组织与力学性能影响。结果表明,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢中加入Nb后,奥氏体晶粒平均尺寸由39.49μm细化到13.67μm,且退火孪晶形成受到抑制。随着Nb添加,Fe-28Mn-10Al-C低密度钢的屈服强度和抗拉强度分别升高170MPa和64MPa,断后伸长率升高11.5%,强度与延展性表现出良好平衡。加Nb低密度钢的高强度与高韧性与Nb C析出相的沉淀强化和奥氏体细晶强化有关,且含Nb低密度钢屈服强度的升高主要由析出强化引起。     

Fe-Mn-Al-C系低密度钢拉伸变形行为

通过OM、XRD、SEM和TEM等手段对3种不同成分和不同微观组织的Fe-Mn-Al-C系低密度钢拉伸变形行为进行了研究.结果 表明,实验条件下,热轧态γ+k+α、γ+α[和单相奥氏体γ低密度钢均呈现出韧性断裂特征,单相奥氏体低密度钢塑性最优,其伸长率为25％.由于双相γ+α[低密度钢变形时应变分布的不均匀性,导致其综...     

Fe-Mn-Al轻质高强钢组织和力学性能研究

对热轧态与固溶处理后Fe-Mn-Al轻质高强钢进行力学性能检测及组织形貌观察,分析950~1100℃固溶处理工艺对其组织和力学性能的影响规律,根据真实应力-应变曲线和加工硬化曲线分析拉伸变形特征,对比拉伸变形前后微观组织形貌和XRD谱,研究其微观变形机理.研究结果表明,所设计的成分体系实验用钢,热轧后为奥氏体基体与少量带状铁素体的双相组织,密度为6.55 g/cm3,达到了轻质高强的设计目标.固溶处理有利于奥氏体晶粒长大与带状铁素体的破碎分解,使钢板强度降低而塑性提高,但是过高的固溶温度会促进铁素体长大,使铁素体体积分数增大,钢的断后伸长率降低.1050℃固溶处理后Fe-Mn-Al钢抗拉强度为925.9 MPa,断后伸长率为50.20%,强塑积为46.48 GPa·%.连续的应变强化行为使得Fe-Mn-Al钢获得高强度与塑性的良好匹配,稳定硬化阶段应变范围越宽,断后伸长率越大;较高的层错能使其变形机理区别于TRIP和TWIP效应,变形后仍为奥氏体+铁素体双相组织,变形后奥氏体中可以观察到Taylor晶格、高密度位错墙以及微带结构,为明显的平面滑移特征.     

等温温度对低硅含铝热轧TRIP钢组织性能的影响

以低Si含Al热轧TRIP钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、拉伸试验、X射线衍射仪和电子探针等试验方法,研究了不同等温温度对试验钢组织性能的影响。结果表明,试验钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体铁素体和残余奥氏体组成,随着等温温度的升高,残余奥氏体分解为新生成铁素体和碳化物;当等温温度为450 ℃时,试验钢的力学性能最佳,其抗拉强度为732.25 MPa,断后伸长率为36%,强塑积为26.36 GPa·%;残余奥氏体的体积分数先升高后降低,而C含量逐渐降低,等温温度为450 ℃时试验钢表现出较强的加工硬化行为。     

真空渗碳处理齿轮钢的氢脆敏感性

采用电化学充氢及慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了真空渗碳热处理后20Cr2Ni4A齿轮钢的氢脆敏感性,并与常规淬火+回火处理(QT)的20Cr2Ni4A齿轮钢进行了对比.结果表明,渗碳试样渗碳层中的残余奥氏体含量(约13.8％,体积分数,下同)远高于渗碳试样心部和QT试样(约4.6％),前者主要呈多尺度的块状分布在原奥氏体晶界及板条界处.渗碳试样与QT试样中的室温可扩散性H含量相当,但前者组织中较多的残余奥氏体和渗碳体含量使得其室温非扩散性H含量明显高于后者,H扩散系数明显低于后者.QT试样呈现出优异的强塑性配合,以相对断后伸长率损失表征的氢脆敏感性指数(HEI)为54.3％.与QT试样相比,渗碳试样的抗拉强度提高了34.6％,但塑性显著降低,断后伸长率及断面收缩率分别降低了66.5％和92.4％;充氢后在屈服之前就发生了脆性断裂,呈现出很高的氢脆敏感性,HEI高达90.9％.SSRT断口分析表明,充氢QT试样与最大H扩散距离大体相当的表层脆性区为沿晶+准解理的混合断裂,而充氢渗碳试样则在距表面一定距离的渗碳层内呈现一定宽度的沿晶断裂脆性区,且在接近有效渗碳层深度处出现了一条大体沿渗碳层圆周方向扩展的长裂纹.造成渗碳试样与QT试样氢脆敏感性显著差异和独特氢脆断裂特征的主要原因与2者的微观组织、强度水平及渗层残余压应力等因素有关.     

电化学充氢对Cr15铁素体不锈钢和304奥氏体不锈钢氢脆敏感性的影响

研究了充氢时间、充氢电流密度、晶体结构对不锈钢氢脆敏感性的影响。结果表明:对于铁素体不锈钢,随着充氢时间的延长、电流密度的增大,塑性显著降低,氢脆敏感性大幅度增加;通过SEM观察实验钢断口形貌,断裂类型由韧性断裂转变为脆性断裂。而相同条件下,奥氏体不锈钢氢脆敏感性较低,抗氢脆性能较好。充氢后实验钢表面存在大量H,且氢含量随试样深度逐渐降低,晶界可能作为氢陷阱影响实验钢的氢脆敏感性。     

热处理工艺对Q125钢组织性能的影响

采用Gleeble-2000热模拟试验机,以套管钢Q125为研究对象,研究了连续冷却过程冷速对相变行为的影响,以及奥氏体化温度、加热速率对试验钢组织遗传的影响和晶粒细化作用的机制。结果表明:热轧生产在580～660℃终冷可以获得铁素体+珠光体的低强度组织;试验钢在950℃及以上温度可以充分奥氏体化,随奥氏体化温度的升高淬火态组织呈细化趋势;经1～100℃/s的加热速度升温至950℃奥氏体化后淬火,淬火态组织随加热速度升高亦呈细化趋势。根据热模拟的结果进行实验室调质热处理,经950℃淬火+550℃回火后,屈服强度提高至943 MPa、抗拉强度提高至1055 MPa、屈强比0.89、断后伸长率A_(50)=16.5%,均满足API 5CT标准要求。     

超高强度低合金TRIP钢的氢脆

研究了三种不同基体组织的超高强度低合金相变诱发塑性(TRIP)钢中充入的氢量及其对韧性的影响。这些TRIP钢,特别是具有贝氏体铁素体基体组织的TPIP钢,充入的氢量比常规回火马氏体钢要多。这主要与残余奥氏体吸收多量氢溶质有关。TRIP钢、特别是退火马氏体基体组织TRIP钢的氢脆被大大地抑制。可以认为,导致钢中氢脆性低的原因是大量的氢进入了残余奥氏体,均匀细小的组织,残余奥氏体的TRIP效应和出现准韧窝断口。     

预处理工艺对中锰TRIP钢微观组织和力学性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等系统研究了0.2C-5Mn-1.5Al-0.5Si中锰TRIP钢经不同预处理及临界退火处理后的微观组织演变和力学性能变化。结果表明,缩短预处理时间,不影响珠光体含量,但是能细化铁素体与马氏体晶粒;730℃临界退火5 min时,试验钢组织中皆出现了块状和薄膜状的两种残留奥氏体,而预处理时间更短的试验钢中奥氏体与铁素体晶粒更细;预处理时间短的试验钢抗拉强度和断后伸长率整体高于预处理时间更长的试验钢,并在预处理时间较短的工艺下,退火后获得最佳力学性能：断后伸长率为34%,强塑积为34.34 GPa·%,在拉伸过程中没有屈服延伸现象,具有良好的加工硬化能力。     

退火对Fe-Cr-Al-Mn双相不锈钢组织及性能的影响

设计制备了一种新型的Fe-Cr-Al-Mn资源节约型双相不锈钢,对其进行高温单相铁素体热轧,研究冷轧后不同退火工艺对其显微组织、力学性能和耐腐蚀性的影响。结果表明,Fe-Cr-Al-Mn钢冷轧后,粗大α相晶粒破碎细化,退火后奥氏体在铁素体晶界形核长大,随退火时间的增加,奥氏体体积分数逐渐增加。随退火温度升高,奥氏体含量减少,伸长率和耐点蚀性能均表现出先增强再减弱的趋势。经800 ℃×4 h退火后,表现出均匀的铁素体和奥氏体相比例和晶粒尺寸,试验钢的强度、伸长率和抗点蚀性能综合性能良好。     

不同前驱体的贝氏体/铁素体复相钢的组织和性能

以低碳硅锰钢退火和淬火制备的不同前驱体为研究对象,经两相区等温-贝氏体区淬火配分(IQPB)工艺处理,采用OM、SEM、TEM、EPMA、室温拉伸等手段,研究前驱体对贝氏体/铁素体复相钢组织和性能的影响。结果表明,两相区等温阶段,C、Mn元素由铁素体向奥氏体扩散并富集明显。奥氏体中C、Mn元素富集区域面积分别为10.3%、34.9%,元素浓度最高值分别可达0.62%和5.7%(质量分数)。相对于退火处理,淬火制备的马氏体前驱组织的试验用钢经IQPB处理后,多边形铁素体含量减少,粒状/短棒状贝氏体增多,抗拉强度降低,断后伸长率提高。随着淬火碳配分时间的增加,前驱体为马氏体组织的试验用钢抗拉强度逐渐降低,断后伸长率呈先增加后降低的趋势变化。当淬火配分时间为5 min时,抗拉强度为990 MPa,断后伸长率为30%,强塑积达29700 MPa·%。     

超高强度低合金TRIP钢的氢脆

研究了三种不同基体组织的超高强度低合金相变诱发塑性（TRTP）钢中充入的氢量及其对韧性的影响。这些TRIP钢．特别是具有贝氏体铁素体基体组织的TPIP钢，充入的氢量比常规回火马氏体钢要多。这主要与残余奥氏体吸收多量氢溶质有关。TRIP钢、特别是退火马氏体基体组织TRIP钢的氢脆被大大地抑制。可以认为，导致钢中氢脆性低的原因是大量的氢进入了残余奥氏体，均匀细小的组织，残余奥氏体的TRIP效应和出现准韧窝断口。     

热处理对高铝或硅TRIP钢组织性能的影响

鉴于1.0Si高Si型TRIP钢表面质量的恶化,本文设计了一种新型1.5Al高Al型TRIP钢。研究了退火温度和贝氏体区等温时间对两种钢力学性能的影响,并表征了1.5Al钢的微观组织。结果表明,随退火温度的升高,1.0Si和1.5Al试验钢的抗拉强度均先升高后降低,在840℃的退火温度下呈现抗拉强度的最高值;随贝氏体区等温时间的延长,1.0Si和1.5Al试验钢的抗拉强度均降低,而伸长率均逐渐提高,1.5Al试验钢的抗拉强度和伸长率均高于1.0Si钢; 1.5Al钢中的残留奥氏体存在两种形态,铁素体晶粒间的块状残留奥氏体,宽度在180 nm左右,贝氏体板条间的薄膜状残留奥氏体,宽度在80 nm左右。     

Fe15Mn0.8C-Al-Si热轧轻质高强钢的组织与性能

对Fe15Mn0.8C-Al-Si热轧试验钢进行1 100℃固溶1 h油冷处理,然后通过金相显微镜、拉伸试验机、X射线衍射仪以及扫描电镜等研究了Fe15Mn0.8C-Al-Si热轧轻质高强钢的组织与性能。结果表明,经过固溶处理后,试验钢的组织由奥氏体(A)和铁素体(δ-F)组成,其中Fe15Mn0.8C8.5Al1.5Si试验钢的奥氏体体积分数最多达到78.9%。三种成分的试验钢在变形过程中均未发生相变,通过层错能的计算结果可推测其变形以位错滑移机制为主。Fe15Mn 0.8C8.5Al1.5Si试验钢的综合力学性能最佳,其断后伸长率达到62.39%,抗拉强度为870.25 MPa,强塑积达到54 294.90 MPa%。Fe15Mn0.8C9.5Al0.5Si、Fe15Mn0.8C8.5Al1.5Si试验钢的断裂方式为韧性断裂,Fe15Mn0.8C7Al3Si试验钢为韧脆混合断裂。     

空冷弛豫对铌微合金化热轧TRIP钢组织性能的影响

通过热轧试验研究了轧后空冷弛豫时间对铌微合金化热轧TRIP中厚板组织和力学性能的影响,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及XRD分析了弛豫过程各组成相的尺寸、含量变化以及铁素体基体上的位错组态和微合金碳氮化物的析出行为.结果表明,采用820 ℃终轧并弛豫80～120 s后超快冷的工艺可以得到含有铁素体、贝氏体和残留奥氏体的多相组织,弛豫时间显著影响铁素体晶粒尺寸、铁素体量以及铁素体基体上的位错密度和沉淀析出量.随着弛豫时间的延长,试验钢的屈服强度和抗拉强度呈降低趋势.空冷弛豫80 s时,试验钢的抗拉强度、伸长率和强塑积分别达到820 MPa,37.5%和30750 MPa·%的最大值.     

Al含量及热处理对冷轧TRIP钢板组织与性能的影响

以Al含量分别为0.86%和1.5%的两种不采用Si合金化的冷轧TRIP钢为对象,研究Al含量和热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响规律.结果表明,在两相区保温使铁素体与奥氏体体积分数相当后,在370～450 ℃的贝氏体区等温均得到包括铁素体、贝氏体、残留奥氏体和马氏体的多相组织.由于Al起到了有效的稳定奥氏体作用,含Al较高的1.5Al钢的残留奥氏体体积分数及其碳含量均高于0.86Al钢.力学性能试验结果表明,1.5Al钢的最佳性能是屈服与抗拉强度分别为452 MPa和756 MPa,伸长率达到34%,对应的热处理工艺是850 ℃×300 s快冷到400 ℃等温180 s.而0.86Al钢在最佳工艺(800 ℃×300 s后370 ℃等温180 s)下的强度与伸长率均明显低于1.5Al钢,屈服与抗拉强度分别为413 MPa和708 MPa,伸长率仅为27%.     

合金元素对Fe-Mn-Al-C系轻质钢组织和性能影响的研究现状

Fe-Mn-Al-C系轻质钢是一种具有高强度、低密度和良好的强塑性配合的合金材料,在众多领域有着广泛的应用前景。阐述了Al、Mn、C、Si、N、Nb合金元素对Fe-Mn-Al-C系轻质钢的相组成、力学性能和密度变化等的影响,展望了Fe-Mn-Al-C系轻质钢的研究方向。