Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢研究进展

Fe-Mn-Al-C系轻质钢以其低密度和高强韧性在车辆、交通运输、航空航天和发电厂等零部件的结构材料应用领域中受到广泛关注。基于当前Fe-Mn-Al-C系轻质钢的研究成果及其表现出的优异性能,综述了Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢在成分设计、显微组织特征和力学性能以及应用性能等方面的研究进展,重点阐述了轻质钢强韧化机制、力学性能和应用性能特点,并结合目前国内外学者对Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢的最新研究成果进行了展望。该系轻质钢的强韧化机制与析出相(MC型碳化物、κ-碳化物、B2和DO₃粒子等)的析出机理及其对轻质钢强韧化机制的影响机理和析出相对该系钢的氧化性、腐蚀性和耐磨性等各项应用性能的作用机制是今后该系轻质钢的重要研究方向。开展析出相可控析出研究有助于突破新一代钢铁材料增强增韧技术瓶颈,加快其实际应用。     

Cr元素对高Al系Fe-Mn-Al-C低密度钢的影响综述

随着节能环保和经济性的需求,轻量化和高韧化成为汽车钢铁行业的主要发展目标,在不同类型系列钢中,Fe-Mn-Al-C系奥氏体钢因具有高比强度和高强塑积等优异的综合性能而受到青睐。伴随着减重元素Al的添加,促进κ-碳化物的生成,使Fe-Mn-Al-C钢的性能恶化严重,减少或细化κ-碳化物是提高高铝Fe-Mn-Al-C钢使用性能的有效途径。因此,从成分设计的角度出发,综述了Cr元素在物相组成、κ-碳化物、力学性能变形机制和层错能等方面对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律,重点分析Cr含量对κ-碳化物的机理影响,并说明可以通过添加Cr元素改善高铝Fe-Mn-Al-C钢的使用性能。最后结合最新的研究成果,展望了未来Fe-Mn-Al-C钢的发展趋势。     

新型炮钢回火碳化物析出规律及对高温力学性能影响

通过光学金相、扫描电镜及能谱和X射线分析研究了新型炮钢回火碳化物的析出规律，发现：当回火温度高于620℃，除渗碳体外，还析出合金碳化物Mo2C，并在640℃达到峰值。此外，对新型炮钢高温性能及使用寿命进行了分析和讨论。     

水韧温度对衬板用轻质奥氏体钢组织和性能的影响

开发出衬板用新型轻质Fe-Mn(23.8%)-Al(7.1%)-C(1.02%)钢,测试不同水韧温度处理后实验钢的力学性能。利用X射线衍射分析、显微组织及断口形貌观察、析出物能谱分析,研究不同的水韧温度对新型钢种的组织、力学性能、断裂机理的影响。结果表明:实验用钢的密度6.84 g/cm3,与普通高锰钢相比,密度下降约12.3%;在1050℃保温1 h水韧处理后综合性能最佳,其冲击韧性值(V型缺口)ak达到231.3 J/cm2,硬度为205 HB,抗拉强度为809.6 MPa,屈服强度410.9 MPa,断后伸长率为59.6%。断口形貌呈等轴韧窝状,断裂机理为典型微孔聚集型断裂。     

2.25Cr-1Mo钢回火过程中碳化物析出顺序的研究

采用化学相分析的方法研究了2．25Cr-1Mo钢粒状贝氏体组织在回火过程中碳化物的变化和析出顺序。结果表明，当回火参数为18140～22000时，试验钢中析出合金碳化物的类型为M2(CN)，M6C，M4C3，Cr9C3以及M23C6；合金碳化物的析出顺序为M2(CN)→M6C→M7C3，Cr7C3→M23C6，而且这些合金碳化物的变化过程是一系列重迭的阶段。     

固溶处理温度对Fe-Mn-Al-C铁素体基轻质钢耐蚀性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了热轧态、850、950和1050℃固溶处理Fe-Mn-Al-C铁素体基轻质钢的微观组织.通过测试固溶处理试样的极化曲线和阻抗曲线,以及观察试样在3.5％NaCl溶液中腐蚀后的表面状态,分析其耐蚀性.结果表明,试样经850℃固溶处理后的组织为铁素体+κ碳化物;950℃固溶处理...     

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...     

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。     

时效温度对固溶态Fe-Mn-Al-C低密度钢性能与析出相的影响

采用OM、SEM、TEM、VSM等试验方法,对不同时效温度下Fe-27Mn-8Al-1.6C低密度钢的力学性能及析出相变化规律进行了研究。结果表明,试验钢经405 ℃时效处理后,抗拉强度为1225 MPa,强塑积达到44.10 GPa·%,相比固溶态提高了21.4%;固溶态试验钢由奥氏体和由调幅分解形成的к-碳化物组成,经时效处理后,к-碳化物的尺寸和体积分数均有所增大;当时效温度高于455 ℃时,к-碳化物明显长大,呈方形,试验钢发生脆性断裂;随着时效温度的升高,析出相к-碳化物的体积分数增大,试验钢的磁化强度也随之升高。     

W6Mo5Cr4V2钢形变诱发析出碳化物及规律

对Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２钢经１２４０℃奥氏体化后于１７０－１１５０℃形变０－６５％直接淬火过程中诱发析出的碳化物进行了研究。结果表明，在７５０－１１５０℃热形变淬火迁程中均诱发析出直径约１－２μｍ，具有立方ＮａＣｌ晶型的ＭＣ型碳化物；碳化物的分在民形变温度有关，高温形变呈随机分布，而低温下则趋于沿Ｆ１１１Ｇγ滑移面析出呈方向性分布；碳化物的析出量主要由形变温度和该表变温度下热变形奥氏体的组织状态...     

含铝TRIP钢热处理工艺优化

通过组织观察及力学性能测试,采用正交试验方法对无硅高铝的相变诱导塑性（TRIP）钢的热处理工艺进行了优化。结果表明,热处理工艺对TRIP钢组织性能的影响因素由大到小依次为等温温度>加热温度>等温时间。最优热处理工艺为：790 ℃加热+430 ℃×540 s等温处理,通过优化热处理工艺可使其抗拉强度达到620 MPa,伸长率达到32%,强塑积达到20 GPa·%。     

固溶温度对Cr-Co-Mo马氏体钢碳化物演变及力学性能的影响

利用SEM和TEM研究了固溶温度对Cr-Co-Mo马氏体钢碳化物演变行为及力学性能的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,基体中M₆C碳化物回溶,屈服强度下降而室温冲击吸收能量递增;原始奥氏体晶粒由于缺乏晶界上球形M₆C碳化物的钉扎作用迅速长大,细晶强化效果减弱,但晶界处裂纹源减少使得韧性提高。在1120 ℃固溶后晶粒尺寸最大,而马氏体基内析出与基体共格的纳米棒状M₂C碳化物平均粒径最小、单位面积百分数最高和颗粒间距最短,因此即使损失了细晶强化效果,但析出强化增补了强度,使得屈服强度在晶粒长大后不发生大幅下降;同时,由于共格析出提高了基体的变形协调性,韧性也未发生降低。     

含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢的组织与性能

研究了TMCP和回火工艺参数对含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢组织与力学性能的影响。结果表明,轧后空冷可获得超高强无碳化物贝氏体/马氏体复相钢,屈服强度高于1000 MP、抗拉强度高于1800 MP;贝氏体含量略高,钢的回火稳定性较好。空冷有利于微合金元素Nb第二相粒子析出,发挥细晶强化作用,提高钢的强韧性。回火过程中,随着回火温度的升高,抗拉强度逐渐降低,冲击性能呈现“W”型变化趋势。350~400 ℃回火时,强韧性最优,450 ℃回火时,发生回火脆性。     

双级蠕变时效对含钪7050铝合金力学及耐腐蚀性能的影响

研究了双级蠕变时效对含钪7050合金力学性能和耐腐蚀性能的影响,并与单级蠕变时效和无应力双级时效的试验结果进行了比较。结果表明,与单级蠕变时效相比,双级蠕变时效可明显提高含钪7050合金的力学性能;经单级或双级蠕变时效处理的合金比无应力双级时效合金具有更好的耐蚀性,而单级蠕变时效合金的耐蚀性优于双级蠕变时效合金。此外,压应力状态下的单级或双级蠕变时效合金比拉应力状态下的单级或双级蠕变时效合金具有稍高的硬度和耐蚀性。     

铝钢点焊铆接复合连接技术

提出了一种点焊与铆接复合进行铝钢连接的技术,即在待焊试样区域预制工艺孔,将铆钉铆入孔中,利用铆接力实现试样的预连接.然后使用点焊机在铆接位置进行点焊,实现铆接与点焊的复合连接,称为"点铆焊".文中分析了该方法的力学性能、微观组织、断裂模式,并同纯点焊与纯铆接进行了比较.结果表明,点铆焊的抗拉强度比纯点焊提高了23.8%,比纯铆接提高了28.7%,失效前吸收功比纯点焊提高211%,比纯铆接提高67%.虽然在点铆焊过程中也会产生脆性金属间化合物,但这些区域并不是主要的承载部位,点铆焊为塑性断裂模式.     

回火时间对含铜HSLA钢板组织性能的影响

含铜HSLA钢板是高强度船舶用钢的理想材料,为确定其最佳热处理工艺,对不同回火时间下含铜HSLA钢板进行拉伸试验、冲击试验、测定宏观硬度,并借助OM、SEM等检测手段观察其金相组织.试验结果表明,随回火时间的延长,含铜HSLA钢板的基体组织中板条马氏体的板条结构逐渐消失,且钢板屈服强度、抗拉强度及硬度呈先升高后下降的趋...