低碳贝氏体高强钢的析出行为及强化机理研究

制备了低碳贝氏体高强钢,观察了其第二相粒子的析出行为,并对该钢的综合强化机理进行了研究。结果表明,所制备的钢屈服强度达610 MPa、抗拉强度达720 MPa、伸长率为20%,低温韧性良好。此次制备的钢析出粒子有Nb(C,N)、Ti(C,N)、Ti C、Nb C等,析出粒子尺寸均较小,以粒径在50 nm以下的析出粒子最多。细晶强化对低碳贝氏体高强钢的屈服强度贡献值占比为36%;析出强化对屈服强度的贡献值占比为25%;相变强化对屈服强度的贡献值占比约为15%;固溶强化及其他强化方式对屈服强度的贡献值约占比为24%。     

铝在晶粒取向硅钢中的作用机理

本文研究了钢中Al含量对晶粒取向3%Si-Fe磁性的显著影响。用氢抽取法测定了钢中固溶氮及化合氮,结果表明:有效抑制初次晶粒正常长大的AlN量随钢中Al含量的变化而显著不同,酸溶铝量为0.005—0.02%时(N～0.007%),析出的有效AlN量最高。考虑到最佳磁性所对应的酸溶铝量的范围,则不难明白,钢中的Al主要是通过形成AlN抑制相而对成品磁性产生影响。     

氮对钒钢性能及析出相的影响

研究了钒钢增氮对钢性能及析出相的影响。结果表明,钢中增氮可显著提高钢的强度,每0.001%的氮可使钒钢强度增加约10MPa;钢中增氮促进了钢中细小、弥散V（C,N）强化相的析出,尤其促进了1-10mm级微粒的析出,并能细化铁素体晶粒,这是钒钢强度增加的主要原因。     

EFFECT OF Al ON THE MAGNETIC PROPERTIES OF GRAIN-ORIENTED 3%Si-Fe

本文研究了钢中Al含量对晶粒取向3％Si-Fe磁性的显著影响。用氢抽取法测定了钢中固溶氮及化合氮,结果表明:有效抑制初次晶粒正常长大的AlN量随钢中Al含量的变化而显著不同,酸溶铝量为0.005—0.02％时(N～0.007％),析出的有效AlN量最高。考虑到最佳磁性所对应的酸溶铝量的范围,则不难明白,钢中的Al主要是通过形成AlN抑制相而对成品磁性产生影响。     

氮含量对镀锡板组织性能的影响及工艺优化研究

为确定镀锡板生产过程中对氮含量的控制要求,在现有退火工艺的基础上,针对不同氮含量的MR T-4CA镀锡板用钢,通过拉伸试验机、硬度测量仪、金相显微镜、透射电镜等测试出其在不同退火温度条件下的应变时效性能、硬度、金相组织、析出相分布,分析了氮含量对其再结晶温度、金相组织和应变时效性能的影响规律。结果表明：随着氮含量的增加,再结晶温度呈升高的趋势,应变时效现象越明显,镀锡板在应变时效后屈强比增大,伸长率降低,力学性能发生严重恶化,有较强烈的脆化倾向。在此基础上,结合现场生产工艺,制定了退火工艺改进方案,有效解决了高氮含量镀锡板产品合格率低的问题,氮质量分数在0.007 1%～0.010 0%的产品合格率平均提高了1.9%。     

新型700 MPa级高强锚杆钢的微观组织及强化机制

自主设计了700 MPa级高强锚杆钢,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等对其微观组织与性能进行了系统测试与表征,并进一步讨论了其强化机制。结果表明,该锚杆用钢的显微组织为珠光体和铁素体复相组织,铁素体呈细小的等轴状,珠光体呈长条形片层状分布,组织中珠光体体积分数约为43%;铁素体基体上析出了大量小于20 nm的纳米级V(C, N)粒子;试验钢屈服强度约为734 MPa,抗拉强度约为936 MPa,断后伸长率约为15.1%,屈强比约为0.78,具有良好的综合性能;该锚杆钢的强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及析出强化的耦合强化,其中,细晶强化及固溶强化引起的强度贡献约占总强度值的73%。     

氮对镀锡板再结晶温度的影响

采用显微硬度计、光学显微镜以及透射电镜分析了氮对含0.06%~0.10%C(质量分数)铝镇静镀锡板再结晶温度的影响规律。结果表明,随着钢中N含量的提高,再结晶温度呈提高的趋势。当N含量从约0.0020%提高到约0.0050%时,再结晶温度T50将从570~580℃,提高到590℃,提高幅度10~20℃。再结晶温度提高的原因与钢中N含量提高导致AlN析出物增多,阻碍再结晶有关。     

C含量对HT9钢组织和力学性能的影响

借助光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及拉伸试验机等设备,研究了碳含量变化对HT9钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,C含量的变化对碳化物含量及性能有着显著的影响。随着C含量的增加,Ni_eq增大,抑制了δ-Fe的析出;C还促进了M₂₃C₆碳化物的析出,阻碍了马氏体板条的迁移,导致板条细化,析出强化和界面强韧化效果增强,提高了钢的强度和硬度,降低了材料的塑韧性。且C含量在0.17%～0.20%范围内,这种变化最为显著,这主要与钢中溶质原子析出,固溶强化效果下降有关。     

氮化硅降低热轧螺纹钢筋成本的实验研究及试制

通过实验室冶炼中添加氮化硅使实验钢氮含量增加,提高微合金元素的析出强化和细晶强化作用,以及提高氮元素本身的固溶强化作用,从而减少Mn及微合金元素的加入量,降低成本.工业试制结果表明,通过添加氮化硅增氮,可采用较低Mn、V含量不经穿水生产低成本、组织和力学性能合格的HRB400热轧螺纹钢筋.     

氮含量对P92耐热钢组织与性能的影响

通过对5组不同含氮量P92耐热钢的室温、高温拉伸试验及显微组织检验,研究了氮含量对P92耐热钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着氮含量增加,钢的室温强度和高温强度提高,延伸率和屈强比显著降低;铁素体含量明显减少,氮化物析出量增多,钢的晶粒度明显细化。但钢中氮含量过高,钢锭在锻造过程中表面易开裂,从而显著影响其表面质量。根据生产实际,P92耐热钢中氮含量应控制在成分中上限0.045%～0.060%之间比较适宜。     

晶粒组织对2195铝锂合金应力时效析出行为与性能的影响

本文通过恒应力蠕变拉伸、室温拉伸及慢应变速率拉伸应力腐蚀性能测试等试验,结合OM、SEM、TEM及EBSD等组织观察,分析探究变形和细晶两种不同晶粒组织对应力时效处理2195铝锂合金析出行为与性能的影响。结果表明：与细晶组织板材相比,变形组织板材达到峰值硬度的时间由18h缩短至4h,峰值硬度由165.3HV升高到228HV,抗拉强度由584.6MPa提升至641.9MPa。通过计算细晶强化、位错强化及析出相强化对合金强度提高的贡献值,发现变形组织板材力学性能提升主要来源于位错强化的贡献。同时,与细晶组织板材相比,变形组织板材的 ISSRT值由7.6%降低到4.8%,应力腐蚀敏感性降低。变形组织板材的大角度晶界比例由细晶组织板材的64.6%降低至41.1%,晶界析出相分布更为离散,几乎观察不到无沉淀析出带,是获得较为优异抗应力腐蚀性能的主要原因。     

Mo含量对高等级管线钢相变行为及组织和性能的影响

通过调整一种高强韧管线钢中的Mo含量,研究Mo含量对动态相变规律的影响。在相同热机械控制轧制(TMCP)工艺下,比较Mo含量为0.2%和0.3%的两种钢的强度和韧性的差异,通过光学显微镜、EBSD、TEM等手段研究两种钢的复杂针状铁素体组织,并对组织和性能间的关系进行分析。结果表明:提高Mo含量有利于组织细化和针状铁素体的形成,动态CCT曲线向右下方移动;在相同轧制工艺条件下,0.3%Mo钢具有更高的强度,Mo含量的增加有助于提高沉淀强化和细晶强化的作用,同时增加了贝氏体铁素体(BF)的体积分数和MA岛的尺寸及数密度,并进一步提高了强度;两种钢在大角度晶界比例相同时,0.3%Mo钢的冲击性能较差,MA岛的尺寸和数密度及形状的不规则程度是影响冲击性能的主要因素。     

废旧轮胎内钢丝对合成灰铸铁制动盘性能的影响

介绍了采用不同配比的废旧轮胎内钢丝和回炉料作为主要原材料,使用增碳剂进行增碳,使用75硅铁孕育剂和硅钡钙铝长效孕育剂进行随流孕育,并加入Cr、Cu等合金元素进行组织强化。在相同铸造工艺下,制备化学成分基本相同的灰铸铁制动盘和准30 mm的单铸试棒,然后对试件的金相组织、硬度、抗拉强度进行检测分析。结果表明,不同的原材料配比对金相组织中的石墨的类型、长度以及珠光体的片间距有着较大的影响,珠光体含量未发生明显变化;对硬度和抗拉强度影响较大,当废旧轮胎内钢丝的加入比例由70%变为80%时,抗拉强度与硬度变化明显。随着废旧轮胎内钢丝的比例不断增加,A型石墨的比例不断升高,由93.7%增长至99.2%;珠光体含量由95.3%增长至99.1%,珠光体石墨与珠光体逐渐细化,抗拉强度及硬度逐渐升高,满足了高性能制动盘的性能要求。     

不同成分体系罩退高强IF钢的组织与性能

研究了不同成分体系含P高强IF钢在罩式退火条件下的析出物、组织与性能差异。结果表明,微合金元素Nb和Ti是影响试验钢析出物、组织和性能的关键因素。添加Ti的Ti-HIF和Nb+Ti-HIF两种成分体系的试验钢FeTiP析出物数量多,r值较差;添加Nb可以细化钢板组织,使钢板析出强化、细晶强化、固溶强化效果更显著,有利于提高抗拉强度;Nb-HIF成分体系试验钢性能最优,适合罩式退火工艺条件下生产。     

Creep and damage investigation of advanced martensitic chromium steel weldments for high temperature applications in thermal power plants

Abstract

With the aim to increase base material creep strength and overcome the type IV cracking problem, a new design concept was developed. This so called martensitic boron–nitrogen strengthened steel (MARBN) combines boron strengthening through solid solution with precipitation strengthening by finely dispersed nitrides. In this work, uniaxial creep tests of the MARBN base material and welded joints have been carried out. The creep strength of the welded joints was analysed, and the evolution of creep damage was investigated. The creep tests of MARBN revealed increased strength of the base material of about +20% compared to the best commercially available 9Cr steel grade. At higher stress levels, the creep strength of crosswelds is between that of the MARBN base material and the conventional 9Cr base materials. Nevertheless, long term creep tests revealed a drop in creep strength of the MARBN welded joints. The underlying phenomena of crossweld creep behaviour are discussed in detail.     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

回火温度对Ti-V-Mo微合金化马氏体钢析出相和力学性能的影响

利用微观分析和物理化学相分析法,对不同回火温度(550,600,650 ℃)保温1 h后的Ti-V-Mo微合金化马氏体钢的组织和析出相表征,并进行了强化分量的计算。结果表明,在600 ℃回火时具有最佳的综合力学性能:抗拉强度为1298 MPa,屈服强度为1286 MPa,伸长率为14%。强化分量计算结果表明:析出强化和细晶强化是主要的强化方式,约占总强度的40%和30%,其中析出强化分量σ_p为517 MPa,由5 nm以下的(Ti,V,Mo)C粒子(质量分数22%)提供。回火温度由550 ℃升高到600 ℃,抗拉强度和屈服强度均有增加,同时伸长率变化不大,其主要原因是σ_p对屈服强度的贡献量提高,在提高强度的同时改善了塑性。     

Ti微合金化对耐火建筑钢组织和性能的影响

采用低Mo及Ti的复合微合金化,设计3种试验钢配以合理的控轧控冷工艺,成功开发出低成本460 MPa级耐火钢。力学性能测试及显微组织分析结果表明,控轧控冷后水冷,试验钢板获得耐火钢的理想组织:粒状贝氏体和M/A岛。随Ti含量的增加,3种试验钢的平均晶粒尺寸递减。3种试验钢的室温屈服强度都大于460 MPa,600 ℃保温3 h的高温屈服强度都大于307 MPa,具有良好的高温力学性能。在相变强化、析出强化、细晶强化及位错强化的共同作用下,不同Ti含量的试验钢获得了良好的高温力学性能。0.07%Ti含量试验钢的YS值(600 ℃屈服强度/室温屈服强度)为0.68,完全满足耐火钢的使用标准。     

氮含量对HPD-1双相不锈钢组织及力学性能的影响

通过显微组织观察与力学性能测试研究了氮含量(0.08%~0.22％,质量分数)对HPD-1双相不锈钢硬度、拉伸性能、低温冲击性能及疲劳性能的影响。结果表明,氮含量变化可显著影响试验钢γ/α相比例,当氮含量由0.08％升高到0.22％,γ相含量由38.1％提高至56.5％。α相的硬度由273 HV10提高到343 HV10,γ相的硬度由238 HV10提高到299 HV10,试验钢强度明显提升。氮元素对两相比例和奥氏体相韧性的双重影响导致试验钢低温冲击性能呈先上升后下降的趋势;更高的氮含量抑制疲劳裂纹萌生与拓展,是影响HPD-1双相不锈钢室温疲劳性能的主要因素。撕裂棱是疲劳断口的显著特征。     

Development of Ti–V–Mo Complex Microalloyed Hot-Rolled 900-MPa-Grade High-Strength Steel

A new Ti–V–Mo complex microalloyed hot-rolled high-strength steel sheet was developed by controlling a thermo-mechanical controlled processing(TMCP) schedule, in particular with variants in coiling temperature. The effects of coiling temperature(CT) on various hardening mechanisms and mechanical properties of Ti–V–Mo complex microalloyed high-strength low-alloy steels were investigated. The results revealed that the steels are mainly strengthened by a combined effect of ferrite grain refinement hardening and precipitation hardening. The variation in simulated coiling temperature causes a significant difference in strength, which is mainly attributed to different precipitation hardening increment contributions. When the CT is 600 C, the experimental steel has the best mechanical properties: ultimate tensile strength(UTS) 1000 MPa, yield strength(YS) 955 MPa and elongation(EL) 17%. Moreover, about 82 wt% of the total precipitates are nano-sized carbide particles with diameter of 1–10 nm, which is randomly dispersed in the ferrite matrix.The nano-sized carbide particles led to a strong precipitation hardening increment up to 310 MPa.