低碳Fe-Mn-B钢粒状贝氏体的组织及其强韧性

本文报导了影响低碳Fe-Mn-B系钢粒状贝氏体组织的形态与强韧性的某些规律。研究表明: 低碳Fe-Mn-B系钢在一定成份及冷速下可获得全粒状贝氏体组织。0.12%C-3%Mn-0.003%B钢粒状贝氏体中基体是位错密度较高的铁素体,其中的“小岛”由马氏体及残余奥氏体组成。不同条件的低碳Fe-Mn-B系钢粒状贝氏体中残余奥氏体量约为7～10%。随相变时冷速增大、奥氏体晶粒减小、及锰量升高与Ms点降低,粒状贝氏体中小岛的弦长减小。同时,随碳量升高及奥氏体晶粒增大,使小岛总量增加。粒状贝氏体组织的强度随小岛总量的增多而增加。韧性随小岛弦长的减小而提高,同时也随小岛总量的减少而提高。回火处理是进一步提高粒状贝氏体韧性并使钢获得强韧性良好的有效途径。     

粒状贝氏体组织对热锻模具钢性能的影响

本文研究了4SiMnMoV钢连续和等温转变形成的粒状贝氏体组织的性能,回火后粒状贝氏体组织的室温和高温性能。粒状贝氏体组织回火后在室温时的韧性低于回火马氏体,但高温时具有较高的韧性。随着试验温度的升高(至250℃左右)回火后的拉状贝氏体韧性接近或超过回火马氏体组织的韧性,并没有兰脆产生(或不明显)。试验温度超过550℃时,各种回火组织的韧性均急剧上升。在100℃～500℃时回火后粒状贝氏体除具有良好的韧性外,强度也稍高于回火马氏体。从而指出大型锻模予热到100℃～250℃是十分必要的。     

采掘机械用高强度无碳化物贝氏体钢齿座的研制与应用

为了提高大功率采掘机械用齿座截齿耐磨性和使用寿命,研制了一种新型无碳化物贝氏体钢齿座材料,进行了齿座渗碳热处理实验,测试了渗碳后齿座表面硬度及其渗碳层显微硬度的变化,观察了渗碳层的显微组织.结果表明,无碳化物贝氏体钢齿座渗碳后空冷低温回火表面可以获得较高的硬度,渗碳层外层硬度在58 HRC以上,心部硬度HRC 40,心部冲击韧性aKU 92 J/cm2.渗碳后空冷低温回火齿座渗碳层最外层的组织为回火马氏体、残余奥氏体,过渡层的组织为回火马氏体、贝氏体铁素体、残余奥氏体,心部非渗碳层的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体组织.渗碳处理齿座的实体力学性能超过行业标准要求,应用于采掘机齿座具有良好的应用效果.     

新型贝氏体钢与30CrNi4Mo钢力学性能和冲击疲劳性能的对比

为了用新型贝氏体钢替代30CrNi4 Mo钢,研究了两种钢在不同热处理后的显微组织、力学性能和多次冲击疲劳性能。结果表明:30CrNi4 Mo钢经奥氏体化后空冷和油冷+低温回火处理均具有高的强度和良好的冲击韧度;油冷后随回火温度的提高,组织由回火马氏体+残余奥氏体转变为索氏体,油冷+高温回火后具有良好的强韧性配合,且冲击疲劳总寿命高于空冷和油冷+低温回火的;新型贝氏体钢在水冷、油冷和空冷+低温回火后均具有良好的强韧性配合,空冷+低温回火的冲击疲劳寿命高于水冷、油冷+低温回火的;空冷+低温回火状态下新型贝氏体钢多冲疲劳寿命较高,可替代30CrNi4 Mo钢用作抗冲击载荷材料。     

热输入对1 000 MPa级工程机械用钢接头组织性能的影响

采用三种热输入进行1 000 MPa级控轧控冷(Thermo mechanical control process, TMCP)高强钢的熔化极气体保护焊,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究热输入对焊接接头组织和力学性能的影响。研究结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条马氏体和板条贝氏体为主、并含有少量残余奥氏体和粒状贝氏体;焊接热影响区粗晶区组织以板条马氏体和贝氏体为主,并含有少量粒状贝氏体。随着热输入的增加,焊缝组织中贝氏体板条粗化,马氏体板条减少,而粒状贝氏体逐渐增多,部分膜状残余奥氏体向块状转变;焊缝金属冲击韧度和硬度、接头强度逐渐降低,而接头热影响区冲击韧度先增后降;当热输入为15 kJ/cm时焊接接头强韧性匹配最佳。     

多层多道TIG焊对高强钢焊缝组织和韧性的影响

对890 MPa级以上的高强焊接接头采用钨极氩弧焊(Tungsten inert gas,TIG)多层多道焊接工艺。应用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段对高强焊接接头焊缝的末道组织、焊缝的再热组织以及不同焊道下的冲击断口的形貌进行观察,分析钨极氩弧焊工艺下不同的焊道组织对焊缝韧性的影响。结果表明,焊缝末道组织由板条马氏体和联合贝氏体组成。联合贝氏体对冲击韧性是不利的。多层多道焊的再热作用有利于改善和细化组织,使柱状晶消失,同时使原来方向一致的板条马氏体组织变为回火马氏体组织,粗大的联合贝氏体组织消失,这也是焊缝韧性提高的主要原因。此外,多层多道焊接工艺还会使焊缝中残余奥氏体形态发生改变,由薄膜态转变为块状残余奥氏体,但由于块状残余奥氏体尺寸较小且含量较少,所以其对韧性影响较小。     

不同工艺渗碳淬火和深冷处理后20CrNi2Mo轴承钢的组织与性能

对正火态20CrNi2Mo轴承钢分别进行渗碳油淬+回火、二次渗碳油淬+回火、渗碳气淬+渗碳油淬+回火等3种渗碳淬火+回火处理以及在上述工艺的回火前增加深冷处理的渗碳淬火+深冷+回火处理,研究了不同工艺处理后轴承钢的显微组织、力学性能和耐磨性能。结果表明：渗碳淬火+回火后轴承钢的组织均为针状马氏体+残余奥氏体+碳化物,渗碳气淬+渗碳油淬+回火后的马氏体更细小,残余奥氏体更少,此工艺下轴承钢的硬度、抗拉强度和断后伸长率均高于其他2种渗碳淬火+回火工艺,磨痕宽度和深度较小;与渗碳淬火+回火相比,渗碳淬火+深冷+回火处理后轴承钢中奥氏体含量减少,硬度提高,磨痕宽度和深度减小,并且在200 N载荷下的磨损质量损失明显减少;较优的工艺是渗碳气淬+渗碳油淬+深冷+回火。     

无碳化物贝氏体/马氏体复相钢的强韧性

探讨了回火温度对低碳Mn-Si-Cr钢的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织及水淬马氏体组织强韧性的影响。试验表明:经中温回火的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织具有较高的强韧性,且中温回火的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的J积分断裂韧度需用J_(1C)来表征。经360℃火后,空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的强韧性为σ_(0.2)=1355 MPa,σ_b=1600 MPa,δ_5=13.5％,φ=56.2％,A_K=81 J,相同钢的水淬马氏体组织的强韧性为σ_(0.2)=1350 MPa,σ_b=1617 MPa,δ_5=14.1％,φ=59.5,A_K=67.5 J。其原因在于中温形成的无碳化物贝氏体具有较高的回火抗力,而无碳化物贝氏体中的热稳定性较高的富碳膜状残余奥氏体使钢呈现较高的韧性。     

VM12耐热钢焊接接头力学性能和微观组织的研究

采用热丝TIG的方法制备VM12材料焊接接头,对焊态、焊后退火态以及时效热处理态接头的力学性能和金相组织展开研究。焊后观察到焊缝为马氏体+残余奥氏体组织,且焊缝硬度很高,经退火热处理后焊缝转变为回火马氏体,硬度降至300HV_(10)左右;接头经600℃和650℃时效热处理后,微观组织变化很小,材料高温稳定性较好。     

热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

贝氏体钢的强韧化途径

发现在粒状贝氏体组织中,控制其小岛尺寸、数量和分布,可获良好强性,研制出粒状贝氏体钢。首次用粥的仿晶界型铁素作韧性与粒贝结合,可获优良强韧性,并研制出此类复相钢。通过合金设计,在空冷条件下获得具有超精细结构的无碳化物贝氏体／马氏体复相组织,贝氏体各层次单元由奥氏体膜包围,使贝氏体／马氏体复相组织具有优良的强韧性,并研制出此类高强高韧钢。     

14NiCrMo10 6V与Q345E钢过渡匹配焊接接头的组织与力学性能

采用E551T1-Ni2药芯焊丝对Q345E钢与14NiCrMo10 6V钢进行焊接,并通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验以及金相分析等对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用此焊丝可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头,焊缝硬度在200～250HV之间;焊缝处晶界组织为先共析铁素体、少量无碳贝氏体(从晶界伸向晶内),晶内为针状铁素体与珠光体,个别部位有粒状贝氏体;Q345E钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为沿晶界析出的块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V钢侧热影响区与焊缝过渡区的组织为板条状马氏体。     

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA贝氏体等温淬火工艺

对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA进行贝氏体区短时间等温淬火,得到马氏体加下贝氏体和少量残余奥氏体的复合组织,考察了等温时间的变化对材料显微组织和力学性能的影响,并进一步得出了此条件下该钢的最佳热处理工艺.结果表明:当等温时间在100～150 s时,得到以马氏体为主,含20%左右下贝氏体和少量稳定残余奥氏体的组织.     

中锰汽车钢焊接热影响区组织与韧性

热模拟第三代中锰汽车钢热影响粗晶区的焊接热循环,并利用扫描电镜、透射电镜、显微硬度、冲击和电子背散射衍射（Electron back scatter diffraction,EBSD）试验方法研究了焊接热循环对粗晶区显微组织、硬度和冲击韧性的影响。结果表明：中锰钢热影响粗晶区经过焊接热循环后主要为马氏体组织,当冷却速度较快时,马氏体板条间分布着大量的位错团;随着冷速的减缓,组织中有少量的贝氏体生成,且组织逐渐粗化;粗晶区的硬度随着焊后冷速的减缓呈降低的趋势,在t_8/3>33s后硬度下降缓慢;粗晶区组织中有少量的M-A组元,对冲击韧性影响不大;中锰钢粗晶区中的大角度晶界（>15°）即原奥氏体晶界、马氏体板条束界和板条块界均对裂纹有阻碍作用;大角度晶界密度可作为衡量中锰钢粗晶区的韧性指标,其与冲击韧性成正比,均随着冷速的减缓先增加再逐渐降低,在冷却速度t_8/3为8s时,大角度晶界密度最大,获得的冲击韧性相对较好。     

铸态含无碳化物贝氏体中锰钢

中锰钢（含1.0%～1.8%C,5.0%～9.0%Mn,0.6%～1.5%Si）在铸态下即可得到无碳化物贝氏体相。在冷却的过程中,当冷却速度大于40℃/min时,室温组织为奥氏体与碳化物;当冷却速度小于20℃/min时,室温组织为无碳化物贝氏体、珠光体、奥氏体与碳化物。无碳化物贝氏体主要是在624～200℃之间形成。在砂型中浇注壁厚大于15mm的铸件时,即可行到大量无碳化物贝氏体,该铸钢具有较佳的硬度,韧度与耐磨性。     

焊后热处理对ASTM 4130钢焊接接头组织与性能的影响

通过金相观察、硬度和冲击试验,研究了不同保温时间的焊后热处理（PWHT）对ASTM 4130钢焊接接头显微组织、硬度、低温韧性的影响。结果表明,PWHT后,焊缝组织为铁素体、少量珠光体和碳化物,HAZ组织主要为回火索氏体、铁素体和贝氏体;造成熔合线附近硬度较高、韧性较低的原因是组织的粗化和上贝氏体的形成;随PWHT保温时间的延长,接头硬度降低,韧性改善。这主要是由于保温时间延长,使碳化物逐渐析出,其弥散强化效应和回火索氏体中合金元素固溶强化效应降低,同时,碳化物弥散度的降低也使得接头应力集中程度降低。     

Development and characterization of a wear resistant bainite/martensite ductile iron by combination of alloying and a controlled cooling heat-treatment

In this paper, a bainite/martensite (B/M) dual-phase ductile iron was fabricated by combining alloying and a controlled cooling heat-treatment. The microstructure, the mechanical properties and the wear performance were investigated and discussed. The ductile iron containing 3.2–3.8 wt.% carbon was alloyed with 2.5–3.0 wt.% manganese and 2.5–3.0 wt.% silicon. In general, manganese is no more than 0.7 wt.% and silicon <2.5 wt.% in commercial grade lower-bainite ductile irons. So, manganese contained in the ductile iron in this work is several times higher, and silicon slightly higher. In order to control the phase transition in the ductile iron during the heat-treatment, its continuous cooling transformation (CCT) curve was determined. The controlled cooling heat-treatment process was determined according to the CCT curve, which included three stages. The first stage was water quenching of the sample rapidly from the austenization temperature to a temperature below 350°C in a few minutes. The second stage was heat preservation of the sample from the spraying end temperature to 200°C in 2 h. The last stage was air cooling of the sample from 200°C to RT. According to the analysis using the scanning electron microscope (SEM) and the X-ray diffraction (XRD), the matrix of the ductile iron had a microstructure of bainite, martensite and a little retained austenite. The hardness and impact toughness of the heat-treated ductile iron were HRC 51.5 and 21.7 J/cm², respectively. The high values of the hardness and toughness were attributed to (1) the refined structure, (2) the presence of B/M dual-phase and (3) the presence of retained austenite. The impact abrasive wear resistance of the B/M ductile iron was observed to be comparable with that of a high chrome cast iron, and twice that of Mn13 steel.     

细观组织对不同冷速下的GDL-1钢的力学性能的影响

对一种新型高强韧微变形钢(GDL-1)空冷和油淬后的力学性能进行了研究,探索了细观组织对力学性能的影响规律。结果表明,由于GDL-1空冷的显微组织以窄束状贝氏体加粒状贝氏体为主加少量马氏体,贝氏体组织中存在的超细化亚片条和亚单元尺寸,与残留奥氏体膜组合,使临界裂纹张开位移显著增大,从而获得优异的力学性能。     

Effect of retained austenite on rolling element fatigue and its mechanism

Experiments were carried out on a rolling contact fatigue testing machine with two rollers as specimens which were made of the commercial steel 18Cr2Ni4WA. Various treatments are conducted to obtain rollers with different amounts of retained austenite. The experimental results show that the contact fatigue resistance of the specimen with the largest amount of retained austenite is much better than that of the specimen with the smaller amount of retained austenite. It is considered that the precipitation particles from austenite, the deformation-induced martensite, the beneficial alteration of the residual stresses and the toughness of the austenite are the main reasons for the high contact fatigue resistance of this steel.