低碳Si-Mn系Q&P钢不同配分时间的热处理工艺

采用CCT-AY-Ⅱ热处理连退模拟机,研究了不同配分时间下,两相区退火温度淬火和碳再分配热处理工艺对低碳硅-锰系Q&P钢的显微组织、精细结构、力学性能及残留奥氏体含量的影响。结果表明,采用不同配分时间的两相区连续退火的Q&P工艺室温组织为板条马氏体、铁素体、薄膜状或块状残留奥氏体;随配分时间的增加,钢的抗拉强度和残留奥氏体含量呈下降趋势,伸长率和强塑积呈上升趋势;当配分时间为300 s时,试验钢抗拉强度达到1000 MPa,其伸长率为27.3%,强塑积高达27 300 MPa.%。     

淬火配分处理对锻态Fe-0.2C-9Mn-3.5Al钢显微组织及力学行为的影响

分析了淬火配分处理对锻态Fe-0.2C-9Mn-3.5Al钢显微组织及力学行为的影响。结果表明,热处理态试验钢主要由块状δ-铁素体、马氏体和板条状残留奥氏体等多相构成;残留奥氏体的体积分数随等温淬火温度升高而增大,在310 ℃时达到峰值;310 ℃等温淬火后在400 ℃配分3 min时可以获得较优的综合力学性能,抗拉强度和断后伸长率分别为1175 MPa和21.50%,强塑积达到25.26 GPa·%;应力-应变曲线中存在着明显的“锯齿”状起伏,可能与亚稳态的残留奥氏体集中转变为马氏体有关。     

退火及配分温度对Si-Mn系Q&P钢组织和性能的影响

研究了两相区不同退火温度及不同配分温度的淬火和碳再分配热处理工艺对低碳硅-锰系Q&P钢的显微组织、精细结构、力学性能及残留奥氏体含量的影响。结果表明,采用两相区退火的Q&P工艺室温组织为板条马氏体、铁素体、薄膜状和块状残留奥氏体;随退火温度的升高,实验钢抗拉强度和屈服强度呈上升趋势,伸长率呈下降趋势,残留奥氏体含量先上升后下降;随配分温度的升高,实验钢抗拉强度呈下降趋势,屈服强度、伸长率和残留奥氏体含量呈上升趋势;经Q&P工艺处理后的实验钢强塑积可达28215 MPa·%。     

中断淬火的温度对淬火-配分低铬铁素体不锈钢组织和性能的影响

将低铬铁素体不锈钢于930℃保温3 min奥氏体化,然后在不同温度的盐浴中淬火至20、150、200、225、250、275和300℃,再于500℃保温1 min配分处理,水冷至室温,以研究中断淬火的温度对钢的组织和力学性能的影响。结果表明:经淬火-配分处理后,钢的组织由铁素体、马氏体和少量残留奥氏体组成,马氏体处于铁素体边界,尺寸为数微米至数十微米。中断淬火冷却的温度对钢的显微组织影响不大,但对残留奥氏体含量有一定影响;在200～250℃中断淬火的钢残留奥氏体的体积分数最高,约5%;随着中断淬火冷却温度的升高,钢的抗拉强度从824 MPa降低至780 MPa,后又升高至812 MPa,而断后伸长率从16.5%升高至20.5%,后又下降至17.6%。从改善塑性的角度考虑,低铬铁素体不锈钢淬火-配分处理的最佳中断淬火冷却温度为200～250℃。     

热处理工艺对 Q & P钢组织与性能的影响

淬火配分（ Quenching and partitioning ,Q＆P）热处理工艺处理的钢种具有优异的强度和塑性配合。该热处理工艺涉及奥氏体化、淬火时马氏体形成、配分阶段的碳扩散和贝氏体相变。本文通过对实验室设计新型成分钢种进行Q＆P热处理试验,分析了淬火配分过程的组织演变和力学性能变化规律。结果表明：两相区奥氏体化处理可以得到一定的铁素体组织,有利于钢的塑性提高,在完全奥氏体化后采用250℃的淬火配分温度进行一步Q＆P热处理,其抗拉强度和伸长率分别达到1655 MPa和16．7％,采用250℃等温淬火和400℃×2 min的配分条件进行两步Q＆P热处理得到的抗拉强度和伸长率分别为1118 MPa和19．1％,强度的变化主要受到马氏体基体脱碳软化和贝氏体组织形成的影响,伸长率随着组织中残留奥氏体的体积分数增加而提高。     

预先Mn配分处理对Q&P钢中C配分及残余奥氏体的影响

以低碳Si-Mn钢为研究对象,采用双相区保温-淬火(IQ)工艺研究预先Mn配分行为,并对其配分现象进行表征,采用淬火-配分(QP)及双相区保温-奥氏体化-淬火-配分(IQP)热处理工艺,探讨了预先Mn配分处理对低碳高强QP处理钢中C配分和残余奥氏体及力学性能的影响.结果表明,实验钢在双相区保温过程中C,Mn不断向奥氏体内扩散,淬火处理后C,Mn在马氏体(原双相区奥氏体)内呈现明显的富集现象;实验钢经IQP工艺处理后,室温组织中Mn富集现象依然很明显,C在马氏体板条间富集;随着C配分时间的延长,实验钢抗拉强度不断减小,延伸率均呈先增加后降低趋势,在C配分时间为90 s时,IQP工艺下钢的强塑积达到23478 MPa·%;IQP工艺中预先Mn配分处理,使得实验钢在一次淬火时保留更多的奥氏体,随后C配分促使更多的C原子扩散到这些奥氏体中,从而二次淬火至室温获得更多残余奥氏体.IQP工艺中C,Mn的综合作用稳定的残余奥氏体体积分数比相同条件下QP工艺中C配分稳定的残余奥氏体体积分数最大增多2.4%左右.     

淬火-配分热处理对30Cr13模具钢组织与耐蚀性的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等研究了淬火-配分(QP)热处理后30Cr13模具钢的物相组成和显微组织的演变规律,并利用动电位极化法对不同工艺热处理的模具钢在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的腐蚀行为进行了分析。结果表明:220Q盐浴淬火试样和220P一步法淬火-配分热处理试样的残余奥氏体体积分数小于3%,随着二步法淬火-配分热处理中配分温度从300℃上升至500℃,30Cr13模具钢的残余奥氏体含量呈现先增加而后降低的趋势,在配分温度为400℃时取得最大值;220Q和220P试样的组织都由板条状马氏体组成,经过二步法淬火-配分热处理后,模具钢的基体组织也由板条马氏体组成,此外在马氏体板条间有白亮条状或者颗粒状M3C型碳化物出现;不同淬火-配分热处理的30Cr13模具钢的耐均匀腐蚀性能差别不大;二步法淬火-配分热处理模具钢试样的点蚀电位高于盐浴淬火试样和一步法淬火-配分热处理试样的。     

配分温度对Q&P钢中残余奥氏体及性能的影响研究

对碳-锰-硅钢淬火后在不同温度下进行配分处理,采用SEM结合EBSD技术对实验钢显微组织、残余奥氏体含量及力学性能进行表征。结果表明:随配分温度的升高,实验钢的抗拉强度降低,主要因为马氏体脱碳软化所致。残余奥氏体含量与伸长率变化趋势相同,由于在拉伸变形过程中残余奥氏体发生马氏体相变即TRIP效应,从而提高塑性。因此在300℃配分处理后的性能优异,抗拉强度为1328 MPa,伸长率为13%,残余奥氏体含量达到4.78%。     

淬火温度对中锰QP钢组织和性能的影响

采用部分奥氏体化-淬火-配分工艺对中锰钢进行热处理,研究不同淬火温度对微观组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着淬火温度的升高,试验钢的伸长率先升高后降低,而抗拉强度却逐渐降低。淬火温度为140 ℃时,试验钢中一次马氏体和新生马氏体的体积分数之和最大,因此抗拉强度最高。淬火温度为180 ℃时,试验钢中残留奥氏体的体积分数最大,伸长率最高,综合力学性能最好,强塑积最高为30 328.2 MPa·%。而淬火温度升到200 ℃时,由于试验钢中残留奥氏体的含量减少以及新生马氏体的硬度降低,其伸长率和抗拉强度均降低。     

Q&P工艺对5CrMnNiMo超高强度钢组织及性能的影响

对5CrMnNiMo超高强度钢进行了淬火-配分(Q&P)处理,利用SEM、电子万能试验机、X射线衍射仪、EBSD等试验手段,探讨了试验钢的显微组织和力学性能随Q&P工艺中等温配分5 min、24 h及非等温配分6 h后的变化规律。结果表明,Q&P处理过程中,显微组织均由马氏体+残留奥氏体+少量粒状碳化物组成,随着等温配分时间的延长,残留奥氏体由片状逐渐转变为块状;等温配分5 min后,获得高达2230 MPa的超高抗拉强度,抗拉强度经等温配分24 h后降低到1360 MPa;塑性变形量由等温配分5 min后的3.92%增加到非等温配分6 h后的14.62%,TRIP效应是塑性变形量增加的主要原因。     

热处理工艺对M390/304 CMT焊接接头微观组织及力学性能的影响

基于改善M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能特别是提高焊接接头硬度,以达到高端刀具生产的要求,对冷金属过渡焊接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢获得的焊接接头进行不同工艺的热处理研究.采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头力学性能及微观组织演变,统计了不同热处理工艺下焊接接头中M390母材、M390细晶区和M390粗晶区等区域的碳化物分布,研究了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理.研究结果表明,在1 150℃水淬热处理工艺下焊接接头既满足刀具钢硬度的要求,又具有良好的力学性能,可以作为M390/304焊接接头的最佳热处理工艺,对应焊接接头的抗拉强度和断后伸长率为502 MPa和20.8%,抗拉强度和断后伸长率分别是焊态的98%和95%. 1 150℃水淬热处理工艺的M390母材、细晶区和粗晶区中碳化物平均尺寸最小,碳化物形貌以细小的块状均匀分布.淬火温度升高,抗拉强度和断后伸长率均呈现出先下降后升高的趋势,随着冷却速度的减小,抗拉强度和断后伸长率均呈现出下降的趋势.不同热处理工艺下焊接接头的断裂位置在M390粗晶区...     

Friction stir welding of multilayered steel

Abstract

This study investigates the mechanical properties and microstructure of friction stir butt welded high strength/ductility multilayered steel consisting of 15 alternating layers of SUS 301 austenitic stainless steel (eight layers) and SUS 420J2 martensitic stainless steel (seven layers) with a total thickness of 1·2 mm. With optimised welding parameters, defect free welds with an ultimate tensile strength (UTS) of 1240 MPa and a fracture elongation of 13% were accomplished. This corresponds to a joint efficiency of 90%. In this case, fracture occurred in the heat affected zone as a result of a very pronounced hardness drop in the martensitic layers resulting from the formation of a large amount of grain boundary precipitates, which were formed at temperatures ～750°C slightly below A_c1. By applying post-weld heat treatment, the hardness drop in the martensitic layers was removed and the tensile properties were enhanced to UTS of 1310 MPa (95% joint efficiency) and a fracture elongation of 22%.     

中低温热处理对SUS304不锈钢TIG焊接接头组织及力学性能的影响

轨道交通车辆在冲击振动试验后,部分设备SUS304不锈钢焊接件出现断裂失效现象.为了提升SUS304不锈钢焊后机械性能,采用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试及拉伸试验等方法,研究了中低温热处理工艺对2 mm厚SUS304不锈钢板TIG焊接接头的组织及力学性能的影响.研究发现,经400℃热处理30 min及焊接后未处理态焊...     

轨道车辆用不锈钢材料的火焰调修工艺

通过热处理试验研究了火焰调修工艺对S30103-1/8 Hard奥氏体不锈钢的拉伸性能、冲击韧性、硬度、中值疲劳极限以及耐晶间腐蚀性能的影响,回归得到了疲劳寿命曲线,为美标轨道车辆制造提供工艺指导。结果表明:S30103-1/8 Hard奥氏体不锈钢的显微组织为变形奥氏体组织,受热后力学性能容易波动。当火焰调修温度在450~850℃范围内,不锈钢的力学性能、抗晶间腐蚀性能随温度升高呈下降趋势。在调修温度为450℃条件下,增加调修次数对不锈钢板材的抗晶间腐蚀性能和疲劳强度影响不大。因此,选择调修温度不应超过450℃,在此温度下可以进行多次调修。     

热处理对激光增材制造Ferrium M54钢微观组织及力学性能的影响

采用激光增材制造技术制备了Ferrium M54钢,研究了传统热处理对其组织和力学性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉伸试验机及维氏硬度计分析了沉积态和热处理后试验钢的微观组织和力学性能。结果表明,激光增材制造M54二次硬化钢是由沿沉积方向生长的柱状晶构成,沉积态试样纵向的抗拉强度和屈服强度分别为1832 MPa和997 MPa,断后伸长率和断面收缩率分别为9.5%和28%;经过传统热处理后,定向凝固形成的胞状结构消失,得到马氏体组织。经1075 ℃固溶+1060 ℃油淬+-73 ℃深冷+510 ℃时效处理后激光增材制造 Ferrium M54钢的性能最好,抗拉强度为1863 MPa,屈服强度为1594 MPa,断后伸长率为15%,断面收缩率为59%,硬度为603 HV。     

42CrMoVNb钢的热处理工艺优化及力学性能

利用单因素和正交试验对42CrMoVNb钢的热处理工艺进行了优化,利用洛氏硬度计、万能拉伸试验机和金属摆锤冲击试验机检测了相关的力学性能,研究了热处理工艺对42CrMoVNb钢组织和力学性能的影响。结果表明,42CrMoVNb钢的最优淬火回火工艺为860℃×20 min,油冷+440℃×150 min,空冷;经最优工艺处理后其组织为回火屈氏体基体上弥散分布着细小的碳化物颗粒,硬度、抗拉强度、屈服强度、屈强比、断后伸长率、断面收缩率和-20℃低温冲击吸收能量分别为44.5 HRC、1467 MPa、1357 MPa、0.93、10.5%、46%和27.1 J;力学性能满足14.9级高强度螺栓的技术指标要求。     

固溶时间对321奥氏体不锈钢组织和性能的影响

本文研究了321奥氏体不锈钢在1050oC固溶温度下,固溶时间对321不锈钢金相组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,321奥氏体不锈钢热轧态时晶粒很细,硬度高,抗拉强度高。随着固溶时间的增加,晶粒逐渐增大,但晶粒度变化不大,固溶15min时有大晶粒出现;随着固溶时间的增加,硬度减小,抗拉强度变化不大;在硫酸一硫酸铜内晶间腐蚀性能在固溶时间为4～8min时是合格的。因此,对于厚度为4．9mm的热轧态钢卷,在1050℃固溶温度下,保温时间4min时性能最好。     

奥氏体不锈钢弹簧丝的大变形拉拔强化

借助于光学显微镜和X射线衍射仪等研究了奥氏体不锈钢弹簧丝在经过97.7%的大变形后抗拉强度高达1980 MPa的强化现象。结果表明,钢丝的硬度和抗拉强度随着变形量的增加而升高。在大变形量时,沿拉拔方向的组织趋向纤维化,变形马氏体的体积分数在增加,拉拔钢丝的抗拉强度值升高的幅度增加。分析认为变形强化,纤维组织强化和马氏体相变强化是大变形强化的主要原因。     

铌微合金化高强塑积冷轧DP780钢的I&Q&P工艺

基于亚稳奥氏体形变诱导相变理论,在实验室采用盐浴炉对800 MPa级冷轧双相钢DP780的I&Q&P(临界退火与淬火配分)工艺进行了探讨,并采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机与XRD对不同工艺下试验钢的组织性能进行了研究。结果表明,在I&Q&P工艺试验条件下,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体与残留奥氏体组成;830 ℃退火时铁素体晶粒尺寸以＞5 μm为主,860 ℃退火下其晶粒尺寸以＜5 μm为主。830 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较大,860 ℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较小。860 ℃退火+260 ℃淬火时,试验钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度、伸长率与强塑积分别为802 MPa、26.8%与21.5 GPa·%,钢中残留奥氏体含量高达13.89%。     

冷轧工艺对301L不锈钢组织及性能的影响

对1.5 mm厚的301L不锈钢板材进行多道次冷轧试验,得到压下率分别为20%,30%,40%的板材;通过对冷轧板材的拉伸试验、金相分析、SEM分析、XRD衍射分析及硬度测试,研究冷轧压下率对301L不锈钢组织及性能的影响规律。研究表明,随着冷轧压下率的增大,301L不锈钢中的应变诱发马氏体会逐渐增多,材料的屈服强度由789 MPa提高至1260 MPa,抗拉强度由977 MPa提高至1317 MPa,显微硬度则提高了120 HV;材料出现晶粒碎化现象,产生细晶强化;同时,由于301L不锈钢中的马氏体相变,20%压下率的301L不锈钢拉伸应变硬化指数要高于30%压下率的301L不锈钢。