退火温度对退火马氏体基TRIP钢显微组织和力学性能的影响

将C-Si-Mn系TRIP钢通过完全淬火和两相区退火相结合的工艺,得到一种以退火马氏体为基体的TRIP钢(简称TAM钢),并对比分析了TAM钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能.结果表明,TAM钢经退火后的显微组织特征为精细规整的板条退火马氏体基体、片状残余奥氏体和贝氏体/马氏体组成的混合组织.这种组织降低了基体的硬度以及基体和第二相之间的强度比,减少了基体的位错密度.随着退火温度的提高,退火马氏体基体的板条形态逐渐消失,新生马氏体/贝氏体的团状混合组织逐渐增多.当退火温度为780℃时,综合力学性能优异,抗拉强度为1130 MPa,延伸率可达20%,强塑积为22600 MPa·%.当退火温度较低时,残余奥氏体主要以片状存在于退火马氏体板条间,有利于TRIP效应的发生.     

淬火工艺对铬结构钢显微组织和力学性能的影响

研究了淬火工艺对低和中碳铬钢的显微组织、冲击韧性和断裂机制的影响．结果表明，提高淬火温度，使中碳钢所获得的、带方向性的纤维状马氏体和呈等边三角形出现的马氏体都是孪晶型的片状马氏体．低碳淬火钢中有相当数量的板条马氏体中也都带有孪晶．并证实，具有细小奥氏体晶粒的细片马氏体或隐针马氏体的冲击韧性值高于粗大的低碳板条马氏体．因此，无论是低碳，还是中碳和高碳钢，当奥氏体晶粒长大倾向稍大时，采取提高加热温度进行淬火的工艺是不可取的     

低Al含量Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢的微观组织与力学性能研究

从工业化应用角度出发,本文设计了两种不同Al含量(分别为1%和2%)的Fe-C-Si-Mn轻量化高强钢,研究了奥氏体化温度对钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加一定量Al元素后,钢密度相较于普通碳素钢有所降低。Al含量为1.0%时,钢经淬火-回火处理后组织为回火马氏体板条,当奥氏体化温度为1 050℃时,钢的综合力学性能最佳,其性能较锻态钢有显著提升。而当Al含量为2.0%时,不同奥氏体化温度热处理后钢组织为回火马氏体板条+铁素体,力学性能较锻压态无明显改善,表明2.0%Al钢不宜进行淬火-回火热处理。     

低碳Si-Mn系DQ&P钢组织演变模拟研究

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用直接淬火-配分工艺,研究了不同变形温度和配分时间对组织演变行为的影响.结果表明,QP钢典型组织由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体组成.其中马氏体呈现板条马氏体、孪晶马氏体等特征.随着配分时间的延长,显微组织呈现回火转变趋势.当变形温度为950℃和880℃时,残余奥氏体体积分数先增加后减少,均在配分150 s时达到最大值,分别为9.1%,10.1%.当变形温度在820℃时,由于先共析铁素体的存在易于获得较多的残余奥氏体,体积分数高达11.9%,并且残余奥氏体中平均碳含量相对较低.     

高温奥氏体化对用于冷作模具的60Si2MnA钢组织和性能的研究

本文研究了高温奥氏体化对用于冷作模具的60Si2MnA钢组织和性能的影响。研究指出,奥氏体化温度越高,获得板条马氏体量亦越多,1000℃加热,得到大量的板条马氏体组织。随着奥氏体化温度升高,断裂韧性值(K_(1c))亦随之增高。由860℃升高至950℃范围内,抗弯强度、抗压强度、U型缺口冲击值亦增加。在950℃附近,残留碳化物趋于消失,同时具有最高的抗压屈服强度和优良的耐磨性能。本文提出了60Si2Mn4钢用于冷作模具的适宜奥氏体化温度;并指出,加热时间不宜过长,否则导致组织的粗化。将推荐的奥氏体化温度处理60Si2MnA钢制冷镦螺帽四序冲模,得到了满意的效果,使用寿命成倍提高。     

奥氏体化温度对Fe-17Mn-0.05C钢组织和拉伸性能的影响

对一种热轧态高锰减振结构钢进行不同温度的热处理,研究了奥氏体化温度对其组织和拉伸性能的影响.结果表明:在600℃条件下,逆转变得到的全奥氏体组织只发生回复过程,冷却时ε马氏体含量比热轧态高,此时的拉伸强度和加工硬化率也较大.当奥氏体化温度为800℃或更高时,奥氏体发生完全静态再结晶.原始奥氏体晶粒尺寸和ε马氏体含量随着温度的升高而增加,但钢的力学性能随之变差.在1 200℃下奥氏体化处理后,组织中ε马氏体板条十分细碎;在拉伸时由于奥氏体晶粒尺寸太大,实验钢发生了沿晶断裂.     

奥氏体化工艺对V150油套管强韧性的影响

采用力学性能测试、金相组织观察、透射电镜以及扫描电镜观察,研究奥氏体化工艺对超深井用V150油套管强韧性的影响。研究结果表明:较高的奥氏体化温度可提高合金元素在奥氏体中的溶解度,但过高的奥氏体化温度会使奥氏体晶粒粗大,导致塑性、韧性下降,890℃为实验钢较优的常规奥氏体化温度;奥氏体化30 min后,实验钢成分和组织分布趋于均匀,油套管的强韧性指标匹配达到最好,保温时间超过45 min后,晶粒开始长大,导致冲击性能有所下降;亚温淬火形成铁素体和贝氏体、马氏体、残余奥氏体的混合组织,可得到超高强度钢希望获得的B/M复相组织,B/M组织中贝氏体能够分割马氏体基体,阻止裂纹扩展,残余奥氏体膜分割马氏体板条,使实验钢在保持足够强度的同时得到很高的韧性;实验钢在800℃亚温淬火后于640℃回火,强度和韧度均到达了V150油套管的目标要求,能够满足条件苛刻的超深井作业需求。     

马氏体基TRIP钢的组织与力学性能

在基本C-Si-Mn系TRIP钢的基础上,通过调整工艺参数获得具有马氏体基的TRIP钢,通过扫描电镜分析、透射电镜分析、电子背散射衍射分析、X射线衍射分析、单向拉伸实验等对经不同工艺处理的实验用钢的显微组织和力学性能进行了对比分析.结果表明:两相区退火温度升高,铁素体比例减少,贝氏体比例增加,残余奥氏体整体先增加后减少;在较低温度下退火时,条状铁素体合并成为块状铁素体;在较高温度下退火时,条状奥氏体合并成为块状奥氏体,随后在冷却过程中转变为马氏体或残余奥氏体;实验钢在780℃退火时,获得最佳综合力学性能,此时抗拉强度达1053MPa,延伸率达23%,强塑积达24GPa×%.一定量的细小弥散的板条残余奥氏体是实验钢获得高强塑积的主要原因.     

临界区热处理对铁素体型中锰合金钢的组织转变和低温力学性能影响的研究

通过光学和电子显微镜,研究了在临界区加热时奥氏体的逆转变过程。结果表明:在低于 A_s 温度加热时,逆转变是以扩散机制在原奥氏体晶界、马氏体领域界和板条周界上首先形成球状奥氏体。当奥氏体球长大到直径约为0.2-0.8微米后,不再继续长大。奥氏体球具有极限尺寸的原因,可用一个简单的模型来解释。在稍低于 A_s 温度加热时,沿马氏体板条周界上形成的奥氏体球大量增加,彼此连结成条片状分布。在 A_s 温度以上加热时,奥氏体以无扩散的切变机制形成板条状的形貌。在γ区和(α γ)区循环热处理时,马氏体领域尺寸获得了细化。在低于 A_s 温度的回火,残留奥氏体量增多,而温度超过 A_s 温度时,回火后残留奥氏体量降低到接近零。当回火温度和时间相同时,马氏体领域尺寸越小则回火后残留奥氏体量愈多。低温拉伸、系列冲击和低温下疲劳裂纹扩展速率等的试验结果得出:改善低温强韧性的组织因素是,α相的充分回复、晶粒的细化和稳定的残留奥氏体。前两个因素的作用更为显著。粗晶态下,残留奥氏体对σ_(0.2),δ_5和 C_V 的影响比细晶态尤为明显。连结成条片状分布的奥氏体较不稳定,在冷却到室温或-196℃后将转变为未回火的马氏体,反而有损于韧性的改善,晶粒细化有助于提高低温疲劳裂纹扩展的抗力。经过两次循环淬火并在580℃(临界区)回火4小时的热处理(2B580)是使铁素体型中锰合金钢获得最佳强韧性的临界区热处理工艺。用这种工艺处理后所获得的主要低温力学性能指标都超过由传统工艺热处理的9%Ni 钢。     

多步热处理对含Cu中碳低合金钢组织与性能的影响

为解决含Cu中碳低合金钢在高温回火过程中强度与韧性难匹配的问题，设计了一种可协调强韧性的新型热处理方案.采用力学性能测试、组织表征、热力学计算等方法研究了多步热处理对实验钢微观组织及力学性能的影响.结果表明：通过淬火—亚临界退火—临界回火—回火多步热处理后获得了回火马氏体+临界铁素体混合组织，马氏体板条变窄、组织得到细化、大角度晶界增加、位于原奥氏体晶界和板条界处的片状渗碳体球化，且板条内有部分富Cu相粗化.在该工艺下可获得优异的综合力学性能，屈服强度为901 MPa,抗拉强度为1 003 MPa,延伸率为22%,冲击功为35 J.与传统淬火—回火工艺相比，该工艺下实验钢的强度降低，但冲击韧性提高约3倍，延伸率提高约50%.     

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.     

奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响

本文研究了奥氏体化温度对Cr17Ni2钢显微组织的影响。试验结果表明,1000℃以下加热,在晶界和相界存在未溶的(Cr、Fe)_(23)C_6型碳化物,1050℃加热淬火,残留的碳化物已全部固溶,得到以板条马氏体为主的组织。用透射电镜观察发现奥氏体化温度对显微组织中孪晶数量和形态有很大影响,结合力学能分析可知,钢中存在的孪晶对韧性有一定影响。     

Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在连续加热过程中两相区的奥氏体生长行为

通过光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪研究Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在加热过程中的组织转变行为.结果表明,Fe-13Cr-5Ni钢在10℃·s-1的加热速率下,加热至奥氏体单相区,冷却至室温后具有明显的“组织遗传”现象.奥氏体以“针状”形式在马氏体板条界处形核并沿着马氏体板条界长大,与母相间保持Kurdjumov-Sachs(K-S)位向关系.加热至两相区不同温度然后淬火至室温,奥氏体的量随两相区保温温度的升高先增加再减少,650℃时对应室温下残余奥氏体的极大值,并且这一变化趋势与试样显微硬度测试结果所得结论一致.     

轴承钢马氏体等温处理的研究

本文研究了 GCr15轴承铜在马氏体相变开始温度(Ms)以下不同温度进行等温时,淬火钢的相变过程、显微组织和力学性能。GCr15轴承铜在 Ms 温度以下不同温度与不同时间等温淬火后淬火铜的组成相是:变温马氏体、贝氏体、残留奥氏体和未溶碳化物。未观察到等温马氏体组织。未溶碳化物的量不变,变温马氏体的体积比随着等温温度的降低而增大,贝氏体和残留奥氏体的体积比则随等温温度的降低或等温时间的缩短而减少。等温后冷却时形成的变温马氏体的板条尺寸减小并细化了马氏体的领域。力学性能的测定结果表明:与普通淬火钢相比,经220℃马氏体等温淬火钢的强度提高一倍,冲击值提高近五倍,达到强韧性的最佳配合。此外,220℃马氏体等温淬火钢的接触疲劳寿命亦比普通淬火、回火钢有提高。对于力学性能的改善,从显微组织因素作出了解释。     

SiMnCr系高强度钢组织转变研究

对SiMnCr试验用钢，分别进行了淬火、等温淬火和空冷处理，并分别利用金相显微镜，扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了显微组织观察，测定了CCT曲线，淬火态下获得板条马氏体和其间的残余奥氏体薄膜组织，等温淬火得到贝氏体组织，锻造空冷状态下得到的以板条马氏体为主含贝氏体和少量位于板条间界的残余奥氏体薄膜复合组织，经300℃回火，无渗碳体析出。     

结构钢多相复合组织的微观形态

应用扫描电镜、透射电镜,对30CrMnSiA、355SiMnMov 钢经热处理后,对获得的马氏体+贝氏体+铁素体+奥氏体多相复合组织形态进行观察研究的结果表明:该组织中各相相间排列:未转变的奥氏体夹在各相之间;贝氏体为一种过渡形态,马氏体具有短的板条特征。并探讨了该组织的形成机理。     

典型工件大功率感应脉冲淬火

对４０Ｃｒ钢和５０优质碳素钢典型工件进行大功率感应脉冲淬火试验研究，结果表明，与普通高频淬火相比较，感应脉冲淬火工件变形微小，并可获得超常增硬效果，工件表面组织中，原始奥氏体晶粒超细化，极细的马氏体单元呈分散，混乱排列，马氏体板条的位错密度和马氏体片的孪晶密度均提高１倍。     

淬火回火低碳合金钢亚温退火过程中奥氏体的形成

本文研究了原始组织分别为“回火马氏体”和“回火冷轧马氏体”的10Mn CrNi Mo V钢亚温退火过程中奥氏体的形成。研究结果表明:奥氏体形成是形核和长大的过程。奥氏体优先在位于铁素体晶界和铁素体板条界上的碳化物处形核。奥氏体长大,在较低的亚温退火温度下,由晶界扩散控制,而在较高的亚温退火温度下,则由体积扩散所控制。亚温退火过程中发生锰的再分配,在奥氏体/铁素体界面上锰浓度有极大值,而在邻近的铁素体中的锰浓度有极小值,它减慢奥氏体的长大速度并控制显微组织的均匀化。奥氏体形态对原始组织很敏感,当原始组织为“回火马氏体”时,奥氏体为纤维状和半网状的混合形态;当原始组织为“回火冷轧马氏体”时,奥氏体为等轴状。     

汽车用高强度Q&P钢的组织与力学性能

研究了0.21C--1.43Si--1.35Mn钢在两相区及完全奥氏体区采用QP(Quenching and Partitioning)工艺加热后的微观组织与力学性能.结果表明:两相区加热可获得马氏体、残余奥氏体和铁素体组织,钢的抗拉强度为1 013 MPa,延伸率为25%,强塑积为25 655 MPa.%;完全奥氏体区加热可获得马氏体和残余奥氏体组织,钢的抗拉强度为1 257 MPa,延伸率为17%,强塑积为21 454 MPa.%;QP钢中的马氏体主要为板条状,伴有大量位错,并且发现有少量孪晶马氏体,分析认为由配分过程后的淬火过程转变而来;通过QP工艺可得到体积分数高达10.67%的残余奥氏体,分布在板条马氏体间,呈薄膜状.     

X80管线钢焊接粗晶区组织与韧性的研究

X80钢经焊接热模拟后粗晶区组织明显粗化，韧性显著下降．低碳时在粗晶区中的贝氏体铁素体板条间形成的硬而脆的Fe3C是恶化粗晶区韧性的主要原因．超低碳时在粗晶区中形成的马氏体-奥氏体(M-A)组元的含量比低碳时少，M-A组元中残余奥氏体所占的比例大，由于马氏体中偏聚的碳含量低，因而其塑性好，同时因超低碳抑制了Fe3C碳化物的形成而改善了粗晶区的韧性．