In situ observations of austenite grain growth in Fe-C-Mn-Si super bainitic steel

In situ observations of austenite grain growth in Fe-C-Mn-Si super bainitic steel were conducted on a high-temperature laser scanning confocal microscope during continuous heating and subsequent isothermal holding at 850, 1000, and 1100℃ for 30 min. A grain growth model was proposed based on experimental results. It is indicated that the austenite grain size increases with austenitizing temperature and holding time. When the austenitizing temperature is above 1100℃, the austenite grains grow rapidly, and abnormal austenite grains occur. In addition, the effect of heating rate on austenite grain growth was investigated, and the relation between austenite grains and bainite morphology after bainitic transformations was also discussed.     

热处理工艺对低温贝氏体钢微观组织及力学性能的影响

利用SEM、EBSD、XRD及力学性能测试等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变及贝氏体转变+深冷处理工艺对低温贝氏体钢显微组织及力学性能的影响。结果表明,相较于一步等温贝氏体转变工艺,两步等温贝氏体及贝氏体转变+深冷处理均可降低钢中块状残余奥氏体含量,细化晶粒;与两步等温贝氏体转变相比,深冷处理可以极大缩短工艺时间,所得材料在获得相近强度的同时,会牺牲部分韧性;两步等温贝氏体处理后,试验钢强塑积达到了19.66GPa·%,U型冲击吸收功可达80J,其综合力学性能最优。     

等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响

通过热膨胀试验研究实验钢的等温转变动力学,采用盐浴等温淬火工艺制备超细贝氏体组织,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪定量分析工艺参数对微观组织结构的影响.结果显示:实验钢室温组织由大量超细板条状贝氏体铁素体和板条间分布的薄膜状奥氏体的复相组织构成,210℃等温淬火得到的贝氏体板条间距细化到约60 nm,硬度约为HBW610;实验钢的最终组织特征取决于发生贝氏体转变的等温温度和等温时间,等温温度越低时贝氏体转变完成需要的等温时间越长.     

预变形方式对微合金钢中贝氏体热稳定性的影响

采用光学金相、硬度测量结合透射电镜观察,研究了经过弯曲或扭转变形的含铌微合金钢在等温受热时的组织稳定性问题. 研究发现:弯曲与扭转变形都可以大幅度提高微合金钢的硬度;在随后的550℃等温受热过程中,弯曲变形区的硬度迅速下降,同时伴随贝氏体向平衡组织的演变;而扭转区在等温过程中的硬度始终高于未变形区,同时钢中贝氏体组织基本得以保持. 扭转应变量越大,硬化效果越强,并且在随后的等温受热过程中能保持这种硬度上的优势. 弯曲与扭转变形均导致贝氏体板条内位错密度显著增加. 弯曲变形区的位错分布不均匀,其中的低位错密度区易于在随后的等温受热过程中演变为平衡组织多边形铁素体的形核核心;而扭转变形区内位错分布均匀,并且在随后的等温受热过程中位错分布不发生显著改变. 这些结果表明,不同的冷变形方式对微合金钢中贝氏体热稳定性的影响存在显著差异.     

CSP生产600 MPa级低碳贝氏体钢的相变

以低碳Nb、V、Ti、Mo和Cr合金化贝氏体钢为研究对象,在Formaster-Digital膨胀仪上测定了过冷奥氏体的静态CCT曲线;在Gleeble-1500热/力模拟机上,用膨胀法测定了奥氏体的动态CCT曲线;采用扫描电镜和透射电镜分析了贝氏体钢的室温组织演变规律.结果表明:合金元素抑制奥氏体向铁素体转变,在冷却速度大于10℃.s-1的范围内,静态CCT和动态CCT的室温组织均为贝氏体,具有较高的强度;奥氏体变形促进了贝氏体转变,贝氏体转变开始温度为610～668℃,终了温度为520～551℃.     

不同终轧温度下36Mn2V钢的连续冷却转变规律

采用Gleeble-1500热模拟机,测定了36Mn2V钢经四种终轧温度变形后的连续冷却膨胀曲线,结合金相-硬度法,获得了该钢种的连续冷却转变曲线.结果表明:随冷却速度的增大,实验钢的γ/α相变开始温度逐渐降低,贝氏体相变开始温度先升高到一个平台,随冷却速度的进一步增加又降低,晶粒细化;随终轧温度的降低,实验钢的动态连续冷却转变曲线整体向左上方移动,网状铁素体和晶内铁素体明显减少,晶粒略有细化;经四种温度终轧后以3℃.s-1的冷速冷却到室温的四个试样中,唯独950℃终轧的试样中未观察到贝氏体.     

热处理工艺对高碳贝氏体钢组织与力学性能的影响

借助OM、SEM、XRD等手段,对比研究了一步、两步等温贝氏体转变工艺及QPB(淬火+配分+贝氏体转变)工艺对高碳贝氏体钢(w(C)=0.79%)显微组织与力学性能的影响。结果表明,采用一步等温贝氏体转变工艺处理试验钢时,当等温温度同为250℃,随着保温时间的延长,钢中贝氏体转变越充分,块状残余奥氏体尺寸降低,组织更为均匀细小;而在较低温度下(200℃)等温处理时,钢中残余奥氏体含量显著降低,贝氏体铁素体板条更细小,材料的强度和硬度提高,而塑性和韧性下降。两步等温贝氏体转变工艺处理(250℃×24 h+200℃×72 h)的试验钢中贝氏体铁素体板条平均尺寸约为82 nm,残余奥氏体体积分数为21.4%,获得了最佳的综合力学性能,抗拉强度达到2040 MPa,伸长率为12.5%,冲击韧性为21 J。QPB工艺提高了贝氏体转变速率,大大缩短了热处理时间,最终得到马氏体+贝氏体铁素体+残余奥氏体的组织,试验钢同时也获得了良好的强度和塑韧性。     

低碳贝氏体钢在三种典型环境中的腐蚀行为和腐蚀产物

通过干湿循环加速腐蚀实验并结合X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和N2吸附等方法,研究了低碳贝氏体钢在用相应溶液模拟的三种大气环境(海洋、工业和海洋工业大气)中加速腐蚀行为和腐蚀产物特征.实验结果表明,低碳贝氏体钢在三种环境中的腐蚀速率均低于商业化耐候钢09CuPCrNi.低碳贝氏体钢在上述三种环境中的腐蚀速率也有较大差别,其在含有复合腐蚀因子(Cl-和SO32-)的环境中腐蚀最为严重,而在只含腐蚀因子SO32-的环境中腐蚀程度最轻.在不同环境中形成的腐蚀产物相组成差别很小,但锈层致密程度相差较大,并且锈层越致密,对应的钢腐蚀速率越低.在三种环境中的腐蚀对钢的拉伸力学性能的影响较小,说明没有产生严重的局部腐蚀.     

退火工艺对钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA带状组织的影响

使用光学显微镜、扫描也镜和能谱仪等研究了钎具用钢22Si2MnCrNi2MoA动态连续冷却相变规律和退火工艺优化,分析了冷却速度对连续冷却转变曲线和相变组织的影响,探讨了22Si2MnCrNi2MoA钢带状组织成因及改善措施.22Si2MnCrNi2MoA钢具有较高的淬透性,在形变后空冷即可得到贝氏体+马氏体组织.在所选取的温度和时间范围内,710℃退火保温5 h为最优的退火工艺,等温退火并不能改善钢中带状组织的成分不均.带状组织的形成是由于化学元素Si、Mn、Cr、Ni和Mo的偏聚引起的,提高横截面内变形均匀程度对于改善棒材组织均匀性是有利的,但冶金过程成分偏析均质控制才是减轻或消除带状组织成分不均的关键.     

低碳含硼钢中BN的析出行为

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明：由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小.     

等温温度和时间对超级贝氏体钢Fe-0.40C-2.2Mn-1.5Si相变和组织性能的影响

以超级贝氏体钢Fe-0.40C-2.2Mn-1.5Si为对象,通过热模拟试验、扫描电镜、X射线衍射分析和拉伸试验等方法,研究等温转变温度和保温时间对试验钢的贝氏体相变、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着等温转变温度的降低,钢的显微组织中贝氏体形貌从颗粒状贝氏体转变为板条状贝氏体,其强度逐渐提高,但伸长率和强塑积先增大后减小;随着保温时间的增加,钢的抗拉强度逐渐降低,而伸长率和强塑积逐渐增大,因此可通过适当延长相变时间来改善钢的综合力学性能;在350℃下保温90min时,试验钢显微组织中残余奥氏体体积分数最大,且具有最大强塑积。     

低碳微合金钢在过冷奥氏体亚稳定区的转变

通过对低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢进行连续冷却和等温实验,发现低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢在过冷奥氏体亚稳定区等温,能发生针状铁素体转变.非再结晶区变形奥氏体连续冷却时虽然能得到各类低碳贝氏体组织,但各类组织特别是针状铁素体的份额却不能有效控制.通过分阶段冷却,可以控制得到针状铁素体和板条贝氏复相组织.利用针状组织分割原奥氏体晶粒能细化组织,达到优化高强度低碳微合金钢的力学性能目的.     

中厚板中间坯冷却过程中晶粒长大及控制方法

为控制中厚板中间坯长时间待温导致的晶粒长大,研究了中间强制水冷却对奥氏体组织的影响．通过对Q345B钢和含Nb-Ti钢采用1050℃变形后快冷至1050-950℃预定温度保温的热模拟方法,确定了中间坯冷却过程中的晶粒尺寸变化规律,提出了中厚板冷却过程中晶粒长大的控制方法,建立了Q345B钢和含Nb-Ti钢在中间冷却过程中的晶粒长大模型．在中间冷却过程中,Q345B钢晶粒稳定性较差,而含Nb-Ti钢晶粒稳定性良好,归因于以铌为主的析出相对奥氏体晶界的钉扎作用．中间坯的强制冷却可控制奥氏体晶粒长大,63mm厚中间坯强制冷却可有效减小平均晶粒尺寸约20μm．在实际生产中,经中间强制冷却后16mm厚度Q345B钢板的冲击韧性提高25％-70％．     

卷取温度对热轧X70管线钢层流冷却过程残余应力的影响

通过热膨胀仪和Gleeble3500热模拟试验机检测X70钢的膨胀系数、高温屈服强度和弹性模量,采用Marc有限元软件计算了热轧带钢在层流冷却中卷取温度分别为500、550和600℃时的温度场、相变体积分数、残余应力随时间的变化.结果表明:层流冷却过程中,在水冷前期带钢边部的应力超过了该温度下钢板的屈服强度,带钢板形会向着边浪发展;水冷结束时,边部应力值再次超过屈服强度并发生了塑性变形,带钢板形会向着中浪发展.在保证X70管线钢性能的条件下,降低卷取温度有利于钢板贝氏体相变的完成和层流冷却阶段残余应力的降低.     

两种合金渗碳钢等温正火工艺的研究

研究了两种合金渗碳钢锻件普遍正火和等温正火的显微组织和性能，得出：普遍正火难以获得技术要求的组织和性能，等温正火等温前的冷却速度是影响钢件正火质量的重要参数。运用我们编制的低中碳合金钢等温正火计算机专家系统，计算出两种钢件的等温正火工艺参数。     

热处理工艺对60CrNiMo钢组织与力学性能的影响

研究采用多步低温等温贝氏体转变工艺处理后60CrNiMo钢组织与力学性能,用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜观察60CrNiMo钢相组织,并进行硬度、拉伸和冲击等力学性能测试。结果表明,经淬火+亚温淬火+高温回火处理的60CrNiMo钢可得到细小均匀的二次回火马氏体+铁素体混合组织,其力学性能得到改善;采用三步低温等温贝氏体转变工艺可有效减少材料块状残余奥氏体和细化贝氏体晶粒,从而提高60CrNiMo钢力学性能。     

高强度低碳贝氏体钢工艺和组织对性能的影响

通过对Mn-Cu-Nb-B系列低碳贝氏体钢的等温转变及连续冷却转变组织的研究,发现该系列微合金钢在500～700℃可发生多种类型中温组织转变.冷却速度和终冷温度对最终组织类型和性能有很大影响,终冷温度控制在630℃,可得到准多边形铁素体、粒状贝氏体和细小M/A 组元的混合组织,该类型组织屈服强度可达到600MPa,且具有较好的塑性和低温冲击性能.在了解低碳贝氏体钢组织转变特点的基础上,利用冷却制度控制中温转变组织类型能优化低碳贝氏体钢的性能.     

弛豫-析出-控制相变技术中冷却速度对组织的影响

利用热模拟实验,对在非再结晶温度变形后弛豫一段时间,再以不同冷速冷却的低碳贝氏体钢的相变组织进行了研究,并与同等条件不弛豫的试样组织进行了对比.给出了弛豫和冷速对中温转变组织类型及组织细化程度的影响.实验结果表明,弛豫及冷却速度对变形奥氏体的相变组织是有影响的.低冷速下主要得到边界及取向不清晰的粒状贝氏体,这时弛豫时间对细化程度影响不明显,在10℃/s以上冷速下得到的是以板条贝氏体为主的组织,与未弛豫试样比较,其组织更细,板条形状更清晰,弛豫试样组织中残余奥氏体或M/A岛的形状更细长,弛豫有利于在同等冷却条件下得到板条组织,并且在高冷速下,弛豫试样中M/A量较未弛豫试样中的要少.     

Effect of microstructure on the impact toughness of a bainitic steel bloom for large plastic molds

The correlation between the impact toughness and microstructural characteristics of a large bainitic steel bloom has been investigated. The study focuses on microcrack nucleation and propagation in the basic cleavage plane. To analyze the phase transformation during the wind-cooling process, the temperature field of the bloom was acquired by computer simulation, and a continuous cooling transformation experiment was conducted. The results show that compared with the surface of the bloom, the toughness of the bloom’s core is decreased by the increase in proeutectoid ferrite and the coarsening of tempered martensite–austenite constituents. The proeutectoid ferrite decreases the toughness via its effects on carbide precipitation, the formation of martensite–austenite constituents, and the bainite transformation. The relatively large tempered martensite–austenite constituents are conducive to microcrack nucleation and propagation.