汽车用高强韧Fe-Mn-Al-C系低密度钢研究进展

由于环保和节能的需要,汽车轻量化已经成为世界汽车发展的潮流,兼具低密度和高强韧的低密度钢可以保证不牺牲汽车结构零件强度的前提下尽量减轻汽车自重。综述了国内外Fe-Mn-Al-C系低密度钢的研究现状、汽车轻量化途径、不同种类低密度钢的组织和性能特点及其强化机理。     

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...     

预变形和双级时效对Fe-30Mn-11Al-1.2C奥氏体低密度钢显微组织和力学性能的影响

采用EBSD、TEM和万能试验机等研究了冷轧预变形和双级时效对Fe-30Mn-11Al-1.2C (质量分数,%)奥氏体低密度钢微观组织演变和力学性能的影响。结果表明,双级时效可以显著地提高材料的屈服强度,从固溶时的580 MPa到1120 MPa,但同时使得均匀延伸率急剧降低至几乎为0;而经过轧制预变形+双级时效处理后的样品,材料的屈服强度进一步提高,达到1220 MPa,同时材料的均匀延伸率大幅提高至18.2%,钢的综合力学性能得到明显提升。微观组织分析表明,双级时效后材料屈服强度的提升归因于κ′碳化物的有序化强化;预变形可以在奥氏体基体中引入有效的异质形核点,诱导晶内析出;该析出相(析出强化)结合预变形引入位错(形变强化)进一步提高材料的屈服强度,同时提高了材料的应变硬化能力,这是材料高塑性的根本原因。该工艺为奥氏体低密度钢的性能改善提供了新思路。     

固溶温度对热轧Fe-Mn-Al-C低密度高强钢组织和性能的影响

在700～1100℃范围内研究了固溶处理温度对Fe-Mn-Al-C低密度高强钢力学性能、显微组织和断裂行为的影响,研究其在不同的固溶处理温度下力学性能、组织和断口的差异。结果表明,随着固溶处理温度的升高,晶粒尺寸不断变大,碳化物不断溶解;并且在900℃固溶处理时,试验钢开始出现孪晶,并且随着固溶处理温度的升高,孪晶的尺寸不断增加,密度先增加后减少。随着固溶处理温度的升高,试验钢的抗拉强度、屈服强度不断下降,断后伸长率不断升高;固溶处理温度为1100℃时,强塑积达到最高值,得到强度与韧性的良好组合,抗拉强度为770. 43 MPa,断后伸长率达到70. 0%,强塑积为53. 93 GPa·%。     

固溶处理对Fe-Mn-Al-C系低密度钢组织与性能的影响

采用OM、SEM、TEM、XRD等试验方法,对不同固溶温度下Fe-27Mn-8Al-1.6C低密度钢的力学性能和组织演变规律进行了研究。结果表明,Fe-27Mn-8Al-1.6C钢的密度为6.8 g/cm³。固溶处理对该钢的组织与性能影响较大,高温固溶后试验钢奥氏体晶界间有少量к-碳化物,随着固溶温度的升高,晶界间未溶к-碳化物含量减少直至消失,奥氏体中C含量逐渐增加;在1000 ℃固溶处理后,试验钢具有最佳的强塑性配合,抗拉强度为1266 MPa,断后伸长率为34%,强塑积可达43.1 GPa·%;在冷却过程中,试验钢基体发生调幅分解,大量细小的к-碳化物弥散分布在奥氏体内。     

贝氏体钢的显微组织和耐磨性

设计了一类新型系列贝氏体钢，研究了其组织和耐磨性，试验表明，在低碳范围几乎可得到全部贝氏体组织，随含碳量增加，贝氏体量减少，形态也发生变化，同时马氏体量增多。“Ｃ”曲线测定结果表明，所设计的钢具有高的贝氏体淬透性，可在较大截面上获得均匀的组织和性能。耐磨性试验结果表明，在合适的成分和空冷时可得到近半贝氏体和半马氏体的组织，比目前使用的几种典型耐磨材料具有更高的耐磨性。     

钢的显微组织识别

掌握钢的显微组织识别方法具有重要意义,既促进理论研究,又有利于工程应用。本文从钢的成分、加工履历、物理参数、相变原理以及测试设备等多方面阐述了钢的显微组织的识别程序。     

预充氢马氏体时效钢的氢脆性能研究

目的研究预先存在于试样中的氢对材料力学性能的影响。方法对固溶态和三种时效态18Ni马氏体时效钢,采用双电解槽装置测量了其氢扩散系数,用热分析法获得了材料的氢扩散激活能。采用慢应变速率拉伸法评估了在预充氢后镀镉密封试样的力学性能,并由此评估它们的氢脆敏感性。结果固溶态试样的氢扩散系数最大,为1.40×10~(-8)_ cm~2/s;对时效态试样,当时效温度分别为465、490、530℃时,氢扩散系数分别为6.23×10~(-9)、5.52×10~(-9)、2.84×10~(-9) cm~2/s,即随时效温度升高,扩散系数降低。而扩散激活能正好相反,固溶态的最小,其他的依次逐渐升高。四种试样均显示出氢脆敏感性,且随着预充氢电流密度升高而增大。T465和T490的氢脆敏感性均大于58%,T530的氢脆敏感性小于40%。四种试样的断口形貌均表现为由中心起裂,向周围呈放射状扩展。中心起裂源处为典型的沿晶开裂,扩展区为准解理开裂。结论过时效态样品的抗氢脆性能最好。预先存在于试样中的氢在拉伸过程中向中心富集,造成中心沿晶开裂,与动态充氢拉伸断口相反。     

Nb-Ti-Co氢分离合金近共晶点处的显微组织及其渗氢性能

探寻了Nb-Ti-Co氢分离合金的共晶点成分并利用Bridgman定向凝固实验对其进行验证,研究了近共晶点处9种合金的显微组织、氢渗透性能及氢脆现象,并与贵金属Pd的氢渗透性能进行比较.结果表明,Nb-Ti-Co三元合金中完全由共晶Nb[Ti,Co)+TiCo相构成的合金成分为Nb_(31)Ti_(35)Co_(34);当Bridgman定向凝固实验的抽拉速率为5μm/s时,共晶组织中的2相呈现岀规则的共生生长.9种合金中完全由共晶相构成的合金在673.5 K具有最大的氢渗透系数2.7×10~(-8)mol/(m·s·Pa~(0.5)),是相同条件下Pd的氢渗透系数的1.72倍;Nb含量相同时,随着Ti/Co比值的降低,氢渗透系数逐渐减小.氢渗透过程中,合金膜内部的初生TiCo相作为裂纹源首先萌生裂纹,而后以此发生二次裂纹现象并逐渐向膜边缘扩展;当TiCo相体积分数小于5%时,共晶Nb(Ti,Co)+TiCo相抵消原有初生TiCo相上的裂纹源,使得合金膜具有良好的抗氢脆性能.     

汽车弹簧用钢疲劳破坏行为及显微组织分析

研究了汽车弹簧用钢疲劳破坏行为和显微组织。结果表明,试样表层的碳氮化钛、碳氮化钒等非金属夹杂物是引起试样疲劳破坏的主要原因,且试样表现为典型的"鱼眼"断裂。     

钢显微组织对应力腐蚀抗力的影响

本文研究了两种矿用圆环链专用钢23MnNiCrMo64和20MnVK,经淬火、不同温度回火后的应力腐蚀应力强度因子门槛值K_(ISCC),并进行了组织和断口的电子显微分析。结果表明,随回火温度提高,K_(ISCC)上升;K_(ISCC)与K_(IC)有大致相同的变化趋向。在回火脆区间,K_(ISCC)值出現低谷。造成这一现象的原因是,回火温度的变化造成了钢显微组织的变化,特别是析出相的增加和铁素体的回复,是钢应力腐蚀敏感性降低的主要原因,回火脆区间较高的应力腐蚀敏感性,主要是由于晶界弱化因素与氢的陷阱捕获     

Fe-Mn-Al-C低密度高强钢焊接技术的研究与进展

从Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的组织性能、焊接难点以及主要的焊接方法出发,综述了Fe-Mn-Al-C低密度高强钢因第二相析出、合金元素挥发与偏析、热影响区晶粒长大与软化而引起的焊接难点,当前主流焊接工艺及其在Fe-Mn-Al-C低密度高强钢中的应用。针对典型的焊接工艺特点,结合Fe-Mn-Al-C高强钢在焊接过程中第二相的析出、焊接裂纹和成分偏析的产生等所存在的问题,指出激光-电弧复合焊、激光钎焊、搅拌摩擦焊等新焊接工艺将会在解决此类钢材焊接问题的具有较好的优势,是未来值得密切关注的研究方面。     

汽车用先进高强度冷轧双相钢的显微组织调控和强韧化机理

汽车用先进高强钢支撑了现代汽车工业的飞速发展。其中双相钢以优异的力学综合性能、良好的焊接和涂装性能及较低的成本,被广泛应用于汽车结构件和车身材料中,实现有效的结构减重并提升汽车的安全性能。合金成分和组织的优化设计是获得高性能双相钢的主要手段,而明确双相钢的组织特性影响因素以及与力学性能之间的关系则是指导双相钢的合金成分和组织优化设计的必然要求。本文围绕汽车用先进高强度冷轧双相钢的显微组织和力学性能研究的最新进展,首先概述了双相钢合金成分设计的准则以及利用合金元素对显微组织进行调控的方法。然后总结了双相钢在热加工过程中的显微组织演变的规律,探讨了轧制、两相区退火、冷却过程以及过时效过程对双相钢显微组织的影响。分析了双相钢力学性能和典型的失效形式,以及与显微组织之间的关系。最后简述了目前汽车用双相钢研究还存在的科学问题和挑战,并展望了未来的研究方向和发展趋势。     

Ti3Al基合金的热处理显微组织与蠕变性能

对Ti_3Al基合金Ti_3Al-26M,Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M(wt%)(M=Nb,Mo,V)的热处理与显微组织和显微组织与蠕变性能之间的关系进行了探讨。结果表明:同一合金在不同热处理条件下的显微组织具有不同的特征和尺寸,而在同一热处理条件下的3种合金显微组织特征相同,只是晶粒的尺寸不同。高温蠕变性能测定表明,Ti_3Al-26M合金的蠕变性能优于Ti_3Al-11.5M和Ti_3Al-22M合金。Ti_3Al-26M合金经β固溶处理的魏氏组织的蠕变性能最好,经α_2+β固溶+时效和工厂处理的等轴组织蠕变性能次之。Ti_3Al-26M合金α_2+β固溶+时效状态的稳态蠕变速率与温度和应力的关系研究表明。随着温度和应力的增加稳态蠕变速率明显增加,并且随温度影响更为明显。     

异种奥氏体钢焊接接头显微组织结构分析

研究了高锰奥氏体钢焊接接头性能和显微组织结构,在熔合线上不同合金元素成线性过渡,其显微组织与母材和焊缝组织相同,均为奥氏体加铁素体,显微硬度分析也证实了这点。说明用Ｎｉ－Ｃｒ奥氏体钢焊接材料焊接高锰奥氏体钢,可获得性能优良的焊接接头。