晶粒尺寸对低层错能Fe-Mn-Si-Al奥氏体合金钢准静态力学性能的影响

在不同温度(700,730,800,900,1 000,1 100,1 200℃)下对低层错能Fe-29.8Mn-5.0Si-1.7Al合金钢冷轧板进行退火处理,研究了原始奥氏体晶粒尺寸对其准静态力学性能和变形过程中相变行为的影响规律。结果表明:随退火温度(高于730℃)升高,合金钢发生明显静态再结晶,晶粒尺寸增加,组织均为单一奥氏体;再结晶退火合金钢在拉伸变形过程中均发生ε马氏体相变,细晶(奥氏体晶粒尺寸小于21μm)有助于合金钢获得高屈服强度和高抗拉强度,粗晶(奥氏体晶粒尺寸大于90μm)内部形成了均匀分布且相互交截的多变体ε马氏体,有利于提高其塑性。     

奥氏体化温度对C-Si-Mn钢淬火-配分后显微组织与拉伸性能的影响

将初始组织为马氏体的0.2C-1.6Si-1.8Mn钢在不同温度(840,870,910℃)奥氏体化后进行淬火-配分(Q&P)处理,研究了奥氏体化温度对该钢显微组织与拉伸性能的影响。结果表明：当奥氏体化温度在两相区时,Q&P处理后试验钢中的铁素体主要呈带状,残余奥氏体呈块状和薄带状;随着奥氏体化温度升高,铁素体和残余奥氏体含量减少,马氏体含量增加,对应的屈服强度和抗拉强度增大,断后伸长率和强塑积下降;840℃奥氏体化+Q&P处理后试验钢更高的断后伸长率与其更高含量的残余奥氏体且残余奥氏体呈块状和薄带状2种形态有关,这能有效扩展相变诱导塑性效应区间。     

奥氏体区压缩变形对低碳贝氏体钢贝氏体相变的影响

通过热膨胀相变仪得到热膨胀曲线,结合显微组织和硬度测试结果,绘制Si-Mn-MoCr-V低碳贝氏体钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线;利用热模拟试验机在奥氏体区对试验钢进行不同变形量的压缩变形,随后冷却到不同温度保温150s再空冷至室温,研究了奥氏体区压缩变形对贝氏体相变和显微组织的影响。结果表明:未经奥氏体区压缩变形、奥氏体区单道次压缩变形40%、奥氏体区两道次压缩变形58%条件下,试验钢贝氏体相变起始温度分别约为400,385,300℃;奥氏体区压缩变形后试验钢在冷却过程中的贝氏体相变延迟,相变起始温度降低,且变形量越大,贝氏体相变的起始温度越低;与未奥氏体区压缩变形试验钢相比,奥氏体区变形后试验钢在冷却过程中形成的贝氏体组织明显细化,晶粒取向增多,且硬度明显升高。     

奥氏体晶粒细化的研究

在Gleeble1500热模拟机上以SS400钢为研究对象，用冷加工 回火再结晶和冷加工 a→γ逆相变等工艺，研究了冷变形对马氏体(铁素体)再结晶行为的影响以及奥氏体晶粒细化的方法。结果表明：低温变形对板条马氏体的再结晶行为有一定影响，并且由于低温变形后快速升温的铁素体回复、再结晶与奥氏体(铁素体)相变等相继发生，从而得到比较细小的奥氏体晶粒。     

Si-Mn系低碳钢经不同热处理后动静态性能的对比研究

对Si-Mn系低碳钢冷轧板进行不同热处理后分别获得相变诱发塑性(Transformation induced plasticity,TRIP)钢和双相(Dual phase,DP)钢,而后通过电子万能试验机和旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置分别对其进行应变率为0.001 s–1、630 s–1、1 490 s–1和0.001 s–1、560 s–1、1 340 s–1的静态和动态拉伸试验。通过对比研究发现:TRIP钢和DP钢的屈服强度、抗拉强度随着应变率的增加而不断增大;高速率下变形局部化导致动态下的DP钢和TRIP钢均匀伸长率都比静态下小。高速率下的绝热温升效应使得DP钢1 340 s–1的均匀伸长率和断裂伸长率都比560 s–1的要大,TRIP钢1 490 s–1也比630 s–1的要大。由于DP钢的绝热温升效应大于变形局部化效应,使得动态下DP钢的断裂伸长率比静态下要大;而TRIP钢因为有残余奥氏体转变马氏体现象,绝热温升效应远小于变形局部化效应,使得动态下TRIP钢的断裂伸长率比静态下要小。     

新型SP2215奥氏体耐热钢的室温变形行为

对SP2215奥氏体耐热钢分别进行室温压缩(变形量10%～50%)、拉伸(变形量10%～40%)和弯曲(弯曲角度20°～180°)变形试验,研究了室温变形后的显微组织、显微硬度和强度。结果表明：SP2215钢在室温变形过程中不发生马氏体相变,具有较高的奥氏体组织稳定性,位错滑移始终参与变形;室温变形可大幅度提高SP2215钢的加工硬化程度,从而提高抗拉强度和硬度,并成倍提高其屈服强度。     

铌钛微合金化对δ-相变诱导塑性钢组织和拉伸性能的影响

在δ-相变诱导塑性(δ-TRIP)钢中添加铌与钛元素,研究了铌钛微合金化对该钢显微组织与拉伸性能的影响。结果表明:试验钢组织沿轧制方向呈带状分布,主要由δ铁素体条带与α铁素体/残余奥氏体条带组成,铌钛微合金化细化了试验钢中铁素体晶粒,使铁素体中形成了大量的小角度晶界,并降低了残余奥氏体含量;铌钛微合金化试验钢中形成了尺寸约5μm的矩形(Nb,Ti)(C,N)相和尺寸为50～200nm的椭圆形Ti(C,N)相;与未添加铌与钛的试验钢相比,铌钛微合金化试验钢的屈服强度和抗拉强度分别增加了65,37 MPa,而断后伸长率由33.3%降低至30.4%;在拉伸过程中,铌钛微合金化试验钢中的裂纹在铁素体与马氏体界面处和(Nb,Ti)(C,N)相处形核,断裂类型为由韧性断裂和解理断裂组成的复合断裂。     

组织特征对980MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象，采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术，研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明：QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成，在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性，但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大，导致其局部成形性最差并形成准解理断裂；DP980钢由铁素体和马氏体组织组成，其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主，全局成形性居中，同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力，其局部成形性较好，断裂形式主要为韧性断裂；CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织，各相硬度差小，协调变形能力较强，局部成形性最好，断裂形式为韧性断裂。     

晶粒尺寸对304L不锈钢不同温度拉伸性能的影响

通过冷轧+900,700℃退火制备2种不同晶粒尺寸的304L不锈钢,研究了晶粒尺寸对其室温及高温拉伸性能的影响。结果表明：退火处理使冷轧后的拉长晶粒发生再结晶,形成等轴晶,退火温度为900,700℃时,平均晶粒尺寸分别为63,3μm;在25,200℃下拉伸时,晶粒较细小试验钢的屈服强度高于晶粒较粗大试验钢,但断后伸长率低于晶粒较粗大试验钢;当拉伸试验温度升高至800℃时,2种晶粒尺寸试验钢的拉伸断口呈穿晶与沿晶的混合断裂模式,表明晶界未起到明显的强化作用,所以2种晶粒尺寸试验钢在800℃拉伸时的强度和断后伸长率基本相同。     

不锈钢应变诱发马氏体相变研究

用XRD及TEM等方法研究了一种含亚稳奥氏体铬锰氮不锈钢（0Cr13Mn9N）在拉伸变形过程中的组织变化，并对该钢拉伸形变诱发马氏体相变过程、相变动力学及其与加工硬化曲线的关系进行了讨论。     

Geometric accuracy of incremental sheet forming for TRIP590

TRIP steels have both high strength and good ductility, and they are typically used in automotive industry for the purpose of safety and energy saving. Deforming TRIP steel by ISF is practically valuable, but the application is significantly restricted by its geometric accuracy. At present, there is not enough research on geometric accuracy for TRIP steels. In this study, we explored the geometric accuracy of ISF for TRIP590 by referring to 1060Al steel and 08F steel. We found that the accuracy of TRIP590 steel was the lowest, which was because of the phase transformation of the material which occurred during deformation. To verify this, X-ray diffraction was employed to figure out the volume fraction of retained austenite. The results have shown that there is always TRIP effect during ISF process, and the relationship between natural logarithm of austenite volume fraction and the equivalent strain is negative linear. Lastly, it is proved that multiple reverse compensations could improve the geometric accuracy for TRIP steels.     

高强中锰TRIP钢的残余奥氏体含量及其稳定性

设计了一种中锰相变诱导塑性(TRIP)钢,利用全新的热处理工艺对其进行处理,研究了其残余奥氏体含量及其稳定性,并对该钢的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明:中锰TRIP钢退火后的残余奥氏体体积分数均在39%以上,且奥氏体在变形过程中绝大部分转变为马氏体,提高了钢的塑性和强度;在630℃退火可使该钢的抗拉强度大于1 000 MPa,伸长率大于30%,强塑积大于30GPa.%,残余奥氏体体积分数为51.4%。     

基于流变学理论的TRIP600钢本构模型研究

相变诱发塑性(Transformation induced plasticity,TRIP)钢在成形过程中容易发生开裂,主要是由于发生残余奥氏体向马氏体的转变,导致外力与变形不协调。其力学行为不仅有传统的弹性变形和塑性变形,还表现出与时间相关的黏性性质,因此在对其进行本构建模时有必要考虑时间因素对变形行为的影响作用。利用流变模型既可以通过不同构件的组合准确、合理地描述TRIP钢的软、硬相性质,还可以通过各个构件弹性、塑形及黏性系数的变化与组合描述TRIP钢在变形过程中残余奥氏体向马氏体转变的行为特性,即TRIP效应。本文基于流变学理论,对TRIP600的流变学本构模型进行研究和探讨,并最终建立TRIP600分别在蠕变和松弛试验条件下统一的本构方程。     

超级贝氏体组织中残余奥氏体的TRIP效应研究

针对超级贝氏体组织中残余奥氏体的应力诱发相变及对钢的力学性能影响,设计试验钢60Mn2SiCr,经900 ℃完全奥氏体化保温30 min,在260 ℃盐浴炉中等温处理12 h后,将试样在疲劳试验机上进行加载试验;利用扫描电镜(Scanning electron microscope, SEM)、透射电镜(Transmission electron microscope, TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffracmeter, XRD)和拉伸试验机等仪器设备对加载前后的样品,分别进行显微组织形貌观察和相组成的定性定量检测分析以及力学性能测试;结果显示,等温处理后样品的显微组织为超级贝氏体(贝氏体铁素体BF+残余奥氏体AR),残余奥氏体体积分数为9.4%,其含碳量为1.296%;经加载后试样显微组织中残余奥氏体体积分数下降至6.1%,含碳量达1.439%;钢的强塑积提高近20%。这说明等温处理获得超级贝氏体组织的钢,经施加载荷给予应力作用,显微组织中残余奥氏体发生转变,即超级贝氏体组织中的残余奥氏体能够通过相变诱发塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)效应的产生,提高钢的力学性能。     

低碳钢临界奥氏体区的变形行为

在Gleeble-3500型热模拟试验机上对Q235钢进行了单向压缩试验,研究了不同温度下低碳钢的变形特征以及形变诱导铁素体的演变行为和在保温过程中的变化。结果表明：降低变形温度有利于低碳钢的组织细化,但变形温度低于Ar3时,得到混晶组织,并使珠光体成务状分布;随着变形的进行,形变诱导铁素体首先在晶界形核,然后在相界上反复形核;铁素体数量随着应变量的增加而增加,但存在一个极限值;应变量较高时,将会发生铁素体的动态回复和再结晶;形变诱导铁素体在变形后的保温过程中发生了逆相变并伴随着铁素体晶粒的粗化。     

Investigation of the mechanical behaviour of multi-phase TRIP steels using finite element methods

In recent years, the development of high-strength steels such as multi-phase TRIP (transformation-induced plasticity)-aided steels have shown great promise due to their excellent combination of high strength and ductility, which allows for the use of thinner car frame components and subsequently weight reduction. The TRIP effect, characterized by the phenomenon known as strain-induced martensitic transformation (SIMT), enhances the work hardenability of such steels as the austenite phase transforms to the much harder martensite phase during plastic straining. However, various factors exist which affect the mechanical behaviour of TRIP steels. This study will aim, through the use of finite element models, to investigate the role and influence of each of these factors on the TRIP effect in multi-phase TRIP steels. These factors include the rate at which the martensitic transformation proceeds, the state of stress to which the material is subjected to and the interaction between the surrounding matrix and embedded retained austenite islands in multi-phase TRIP steels. Investigation of these factors will provide further insight on each of their contributions to the TRIP effect in order to exploit the potential benefits offered by these steels.     

热处理参数对高碳钢低周疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高碳钢（1.0%C碳工钢;1.0%C,1.5%Cr轴承钢）经不同热处理后的疲劳裂纹扩展行为。试验结果表明：1.淬火温度、回火温度、疲劳裂纹扩展机制、二次碳化物尺寸、试样的淬硬深度等因素,均影响疲劳裂纹扩展速率da/dN。2.疲劳裂纹的扩展临界长度a c,仅受回火温度的影响。其它因素对a c值无可见的影响。3.高温淬火并低温回火后,疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展。     

紧凑式热带生产优质热轧超薄低碳钢板的显微组织分析

研究了紧凑式热带生产(CSP)热轧超薄规格低碳钢板的微观组织、二相粒子的析出及强化对力学性能的影响。结果表明，板的热轧终轧组织为大量再结晶奥氏体和少量的非再结晶奥氏体的混合组织。板的最终组织为大量铁素体加部分珠光体，铁素体晶粒细小又较为均匀；同时含有大量的细小、弥散析出物；大部分粒子的尺寸小于100nm，分布在晶内和晶界处；复合析出物的尺寸稍大，在晶界处析出。均匀细晶及弥散分布的微细析出物是获得优质热轧超薄规格低碳钢板的主要原因。     

B元素对FB2马氏体耐热钢热影响区组织和高温断裂韧度的影响

测试FB2马氏体耐热钢焊接热影响区(Heat affected zone, HAZ)在450 ℃下的准静态断裂韧度,结果表明HAZ的韧性与同条件下改良型9Cr-1Mo耐热钢母材的韧性持平。对HAZ进一步的金相、扫描电镜(Scanning electron microscopy, SEM)及透射电镜(Transmission electron microscopy, TEM)观察表明,FB2钢的HAZ中没有粗晶区,即在经历焊接热作用后晶粒并没有粗化;析出物均匀分布在晶内和晶界,并且晶界处的析出物尺寸要稍小于晶内析出物,这对于强化晶界提高韧性都是有利的。B元素在FB2的HAZ特殊的组织形成中发挥着重要作用,主要体现在通过占据析出物周围的空位来阻碍析出物长大,提高析出物的稳定性,进而影响焊接热过程中奥氏体的长大过程。     

铁素体晶粒尺寸对铁素体—马氏体双相钢DP980动态变形行为影响

为了研究铁素体晶粒尺寸对铁素体—马氏体冷轧双相钢DP980动态变形行为的影响,通过连续退火试验,得到两组马氏体体积分数相同、而铁素体晶粒尺寸不同的试样。选取应变速度为1×10-4s-1和1×10-2s-1进行准静态拉伸试验;选取应变速度为500 s-1、1 000 s-1和1 750 s-1在分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson tensile bar,SHTB)上进行动态拉伸试验。使用不考虑晶粒尺寸影响的Johnson-Cook(J-C)率相关模型和考虑晶粒尺寸影响的修正的Khan-Huang-Liang(KHL)率相关模型分析双相钢的动态变形行为,并引入可决系数R2来判定试验结果与模型的吻合关系。分析结果得出修正的KHL模型与试验结果吻合较好,其可决系数R2达到了0.998 7,表明修正的KHL模型可以很好地描述DP980材料在低应变速度和高应变速度下的变形行为,能够反映铁素体晶粒尺寸对DP980动态变形行为的影响。