常化后冷却工艺对1600MPa级超高强钢组织性能的影响

为改善高强度钢的塑性和韧性,对中碳低合金马氏体高强度钢分别采用常化后空冷＋回火和常化后控冷＋回火工艺,研究常化后冷却工艺对钢中残余奥氏体及力学性能的影响.采用扫描电镜获得钢的组织形态,利用X射线衍射和电子背散射衍射技术分析钢中残余奥氏体的体积分数、形貌和分布.发现两种工艺下均得到板条马氏体＋残余奥氏体组织,残余奥氏体均匀分布在板条之间,随工艺参数不同,其体积分数在3%~10%变化.常化后加速冷却能显著细化马氏体板条,提高钢的屈服强度和抗拉强度100 MPa以上,冲击功下降4 J.残余奥氏体的体积分数随常化控冷终冷温度的升高呈现先升高后降低的变化,常化后的控制冷却也可以作为进一步改善马氏体类型钢组织和性能的方法     

1300MPa级超高强钢的奥氏体晶粒长大行为及数学模型

采用金相定量法研究了1300 MPa级超高强工程机械用钢的奥氏体晶粒尺寸随温度的变化规律,并对奥氏体晶粒的长大机制进行了讨论.结果表明,实验钢的奥氏体平均晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,随着加热温度升高,异常长大晶粒所占的比例逐渐增大;通过数值回归分析,测得了实验钢在940～1250℃间加热时的奥氏体晶粒长大激活...     

回火温度对1500MPa级直接淬火钢组织与性能的影响

设计了一种新型1500MPa级Si-Mn-Cr-Ni-Mo多组元系低合金、超高强度工程结构钢,研究了回火温度对直接淬火钢组织与力学性能的影响.结果表明,抗拉强度随回火温度的升高而不断降低,屈服强度随回火温度升高先升高后下降,延伸率和冲击功均随回火温度升高呈现先升高、后降低、再升高的变化趋势.分析认为,回火过程组织演变的物理机制一方面包括板条马氏体和位错亚结构的回复、再结晶软化过程,另一方面包括残余奥氏体的分解与马氏体中过饱和碳的脱溶及析出第2相的强化机制综合作用.250℃回火后,板条马氏体内析出ε碳化物;400℃回火后ε碳化物明显粗化,产生回火脆性;600℃回火后部分析出相在奥氏体中形核,在马氏体基体内长大和粗化,最终形态为近似球形,另一部分析出相在马氏体内形核、生长,呈现椭球形或矩形.     

1300 MPa级高强度螺栓钢

在常用高强度螺栓钢42CrMo的基础上研究开发出一种强度级别更高的高强度螺栓钢42CrMoVNb。试验结果表明,新开发钢的奥氏体晶粒长大趋势明显小于42CrMo钢,具体微细的显微组织,在约550℃以上温度回火时析出合金碳化物而产生二次硬化,具有良好的强韧性配合;其耐延迟断裂性能,缺口敏感性和冷加工性能均优于42CrMo钢,用新开发钢试制的高强度螺栓已通过了汽车道路考核试验。     

1300MPa级超高强钢焊接裂纹敏感性研究

通过焊接热影响区连续冷却相变(Simulated Heat Affected Zone Continuous Cooling Transformation,SH-CCT)曲线、斜Y型坡口焊接裂纹实验,研究了一种1300 MPa级超高强钢的焊接热影响区连续冷却相变规律和焊接裂纹敏感性.结果表明:实验钢模拟粗晶区的SH-C...     

铌微合金化极低屈服点钢的组织与性能

 通过超低碳加铌的成分设计和轧后软化热处理工艺成功制备出100 MPa级极低屈服点钢，研究了其组织与性能，并阐述了其软化机理。结果表明，软化热处理前后，试验钢组织均为单一的多边形铁素体，铁素体晶粒和Nb（C，N）析出相随软化热处理温度升高而粗化。特别地，950 ℃软化热处理时重新奥氏体化后的相变铁素体晶粒尺寸超过90 μm。固溶和沉淀强化增量之和与屈服强度随软化热处理温度的变化曲线有很好的对应关系，屈服强度随软化热处理温度升高整体呈降低趋势，主要原因是沉淀强化和细晶强化增量减小，但碳、氮原子重新回溶引起屈服强度回升。试验钢经850 ℃软化热处理获得最佳综合力学性能，950 ℃软化热处理后的强塑性很好，但因晶粒粗大导致韧性极低。     

钛微合金化高强钢的组织性能及强化机制

 为了掌握钛微合金化高强钢的组织性能、第二相粒子特性和析出规律以及强化机制,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机等设备并结合热力学计算,对高强度汽车车厢板进行了系统研究。研究结果表明,试验钢的显微组织类型主要为多边形铁素体+针状铁素体+少量索氏体,平均有效晶粒尺寸约为3.5 μm。钢中存在大量的球形TiC和少量的不规则形状Ti4C2S2及方形TiN析出物,析出顺序为TiN→Ti4C2S2→TiC。第二相析出物以TiC的沉淀强化效果最为显著,TiN和Ti4C2S2的沉淀强化效果十分微弱。试验钢中所有强化方式对试验钢的强度贡献大小顺序为细晶强化＞沉淀强化＞位错强化＞固溶强化＞晶格点阵强化,其中细晶强化和沉淀强化的强化效果最为显著,对屈服强度的贡献超过50%。     

超快冷工艺下600MPa高强钢的组织与性能

 以一种屈服强度为600MPa的热轧高强钢为研究对象,进行了超快冷工艺与层流冷却工艺的对比试验,对试验钢进行了力学性能、SEM、TEM及EDS分析。结果表明：与层流冷却工艺相比,超快冷工艺有效提高了钢的性能,屈服强度和抗拉强度分别提高了90和60MPa,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为670、740MPa及19％,－20℃冲击功为105J,具有良好的强度及韧性。经过超快冷后,试验钢的组织为细化的铁素体,其强化相为细小的铁素体及细小析出物。     

1 000 MPa级低碳马氏体钢的微观组织与力学性能

以0.12%～0.16%(质量分数)C-Mn-B为基本成分,辅以Cr-Mo或Cr-Ni-Mo复合添加,采用粗轧大压下轧制工艺,并经淬火 回火热处理,制备出1 000 MPa级高强度钢板,其微观组织南宽度小于200 nm的细小马氏体板条组成,并含有少量较粗大的先析出自回火马氏体板条.研究了化学成份和热处理工艺对钢板力学性能和微观组织的影响规律.     

模具及温度对1 500 MPa级热成形钢组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜,以及单向拉伸试验等手段,研究了模具形状及加热温度对1 500 MPa级热成形钢组织性能及其回弹性的影响。结果表明,初始冷轧钢板组织主要是铁素体和珠光体。随着加热温度的升高,热成形后钢板的强度显著升高后逐渐降低,加热温度860 ℃时性能较优。由于U型件在热成形时发生变形,侧面的抗拉强度比底部的低,在860 ℃时的回弹最小,平均为16.6°。在加热温度860 ℃后采用U型模具的热成形钢的各项性能较优。      

铌钛复合微合金化对含磷冷轧结构钢板组织性能的影响

以低碳含磷钢为研究对象,通过分析不同卷取温度（600、650、700℃）时热轧态和冷轧退火态的显微组织、力学性能及退火再结晶动力学行为,对比研究了微铌（0．02％）处理和铌钛复合微合金化（0．02％Nb＋0．012％Ti）对钢的组织和性能的影响。研究结果表明,与微铌处理钢相比,铌钛复合微合金化钢在600℃卷取时析出物数量更多,在更高温度卷取时熟化速度更快,650℃卷取时即熟化到一定程度。低温（600℃）卷取时,铌钛复合微合金化钢的退火再结晶更难,800℃×30s连续退火可以保证完全再结晶。将温度继续升高至800℃以上,会导致强度下降,在一定程度上影响板卷之间的性能稳定性。     

铌微合金化对高Al冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响

采用二段式盐浴热处理、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等方法,研究了添加0.025%微合金元素Nb对高Al(1.5%Al)冷轧相变诱导塑性钢(TRIP)组织与性能的影响规律.结果表明:Nb微合金化使高Al冷轧TRIP钢在连续退火后组织得到细化,残余奥氏体含量及其碳含量比无Nb钢均有所升高.含Nb钢在370℃和400℃等温后抗拉强度均大于650MPa,且总伸长率达到35%,具有优异的综合力学性能.Nb微合金化,将本实验所研究的高Al冷轧TRIP钢的最优贝氏体区等温温度由400℃左右扩大到370~400℃,提高了生产的工艺稳定性.     

700MPa级别热轧高强钢氧化铁皮结构转变规律

选取700 L作为试验用典型钢种,利用高温同步热分析仪(TGA)研究了热轧过程中不同卷取温度和冷却速率条件对氧化铁皮结构转变的影响规律.实验结果表明,450～500℃为700 L共析转变的"鼻温"区间,此时共析转变的孕育期最短,容易发生共析转变,生成大量的共析组织(Fe+Fe3O4).相较于其他成分钢种的氧化铁皮共析组织转变规律,700 L中添加的Mn、Nb、Ti元素会使晶粒细化,进而使参与反应的离子的扩散通道增加,并最终使共析转变速率发生一定的延迟,共析"C"曲线整体出现向左偏移.     

700 MPa级别热轧高强钢氧化铁皮结构转变规律

选取700 L作为试验用典型钢种,利用高温同步热分析仪（TGA）研究了热轧过程中不同卷取温度和冷却速率条件对氧化铁皮结构转变的影响规律。实验结果表明,450～500 ℃为700 L共析转变的“鼻温”区间,此时共析转变的孕育期最短,容易发生共析转变,生成大量的共析组织（Fe+Fe₃O₄）。相较于其他成分钢种的氧化铁皮共析组织转变规律,700 L中添加的Mn、Nb、Ti元素会使晶粒细化,进而使参与反应的离子的扩散通道增加,并最终使共析转变速率发生一定的延迟,共析“C”曲线整体出现向左偏移。      

Microstructure and mechanical properties of a 2000 MPa grade co-free maraging steel

The precipitation kinetics in the aging temperature range of 713 to 813 K in a 2000 MPa grade Co-free maraging steel (Fe-18.9 pct Ni-4.1 pct Mo-1.9 pct Ti, mass pct) has been studied. Study on microstructure and mechanical properties showed that a great deal of Ni₃Ti and a type of unknown spheroidal precipitates both with average diameter of 2 to 3 nm are formed in the early aging stage at 713 K, which results in a high strength and a relatively low fracture toughness. Ni₃Ti precipitates grow into needle or rod shape and become the main precipitation as the aging time is prolonged. Strength increases and fracture toughness (K _IC ) decreases with growth of the precipitates. The ultra-high strength of the maraging steel subjected to long-time aging at 713 K is attributed to the high resistance to coarsening of the precipitates. The strengthening in the underaged condition at 713 K is a combination of dislocations cutting through precipitates and the Orowan mechanisms. Aged at 813 K, the size of Ni₃Ti precipitates is seriously nonuniform at the early stage and a small amount of interlath reverted austenite is formed. Thereafter, Ni₃Ti precipitates coarsen sharply accompanied with the embrittlement. Intralath reverted austenite appears subsequently. In the later stage of aging, the coarsened Ni₃Ti precipitates dissolve into the striplike intralath reverted austenite that is disorderly embedded in the matrix. All of these result in a low strength and low fracture toughness under overaging condition. Analysis shows that the formation of reverted austenite contains the diffusion and Kudjumov-Sachs (K-S) and Nishiyama-Wassermann (N-W) shear mechanisms.     

Microstructure and toughness of intercritically reheated coarse- grained heat affected zone in a 1300MPa grade ultra- high strength steel

It was generally recognized that intercritically reheated coarse- grained heat affected zone (ICCGHAZ) was the poorest toughness zone in the welded joint. Welding thermal cycles of ICCGHAZ with different intercritical peak temperatures for 1300MPa grade ultra- high strength steel were carried out on the thermomechanical simulator. The influence of peak temperature on microstructure and impact toughness of ICCGHAZ was discussed on the basis of impact test results and microstructural observation. The results show that the impact absorbed energy tested at -20?? increases from 21. 47J to 76. 05J when the peak temperature improves from 720?? to 800?棬and the crack initiation energy and crack propagation energy have both been greatly increased. When the peak temperature is below 760??, the near- connected coarse M- A constituents form along the prior austenite grain boundary not only weaken the grain boundary but also serve as crack initiation position, which is the main reason for the decrease of toughness. The best toughness will be obtained in this study when the peak temperature reaches up to 800??. That??s because of the disappearance of near- connected coarse M- A constituents, the decrease of dislocation density and the reduction of carbide size in the microstructure.     

微合金元素Nb和Ti对高强工程结构钢低温冲击性能的影响

通过对比国内某钢厂两种不同成分的Q345E性能发现, 添加微合金元素Nb和Ti后Q345E的屈服强度和抗拉强度升高, 低温冲击性能降低;利用热力学计算软件Thermo-Calc计算Nb-Ti钢和C-Mn钢的平衡态析出相发现, 二者主要区别在于Nb-Ti钢多了 (Nb、Ti) (C、N) 析出相;同时设计三种不同含量Ti的高强试验钢, 进行冲击试验后在扫描电镜下观察断口的微观形貌以及第二相颗粒, 发现随着Ti含量的增加, 试验钢低温冲击性能降低, 断口处存在大量大颗粒第二相粒子聚集分布, 能谱分析为 (Nb、Ti) (C、N) , 导致冲击功降低.这说明加Ti后会恶化低合金高强度钢Q345E低温冲击性能, 因此需要配合控轧控冷与成分的设计, 控制第二相粒子的尺寸.     

1 500 MPa级高伸长率双相钢的组织性能分析

为了进一步提高双相钢的性能,通过合理的化学成分设计,在实验室研发了 1 500 MPa级Nb-Ti微合金化的高伸长率冷轧双相钢,并且利用连退模拟试验机、扫描电镜等设备,系统研究了退火温度和过时效温度对双相钢组织性能的影响.结果表明,抗拉强度随着退火温度的升高而增大,在840℃时可达到1 650 MPa.当温度继续升高时...