Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

随着汽车行业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛.抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织,通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式,在基体中形成大量缺陷,导致钢材服役过程中对氢更加敏感,容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆.Fe-Mn-C系、Fe-Mn-Al-C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高,不仅直接决定了其强韧性机制,还对其服役性能有重要影响.在Fe-Mn-C系TWIP钢的成分基础上,添加少量Al元素,形成Fe-Mn-(Al)-C钢,不仅能降低钢材密度,提高钢材的强韧性,也因Al元素改变了钢材的微观组织构成,一定程度上令氢脆得到缓解.但当Al含量较高时,形成低密度钢,其组织构成更加复杂,析出物更多,导致氢脆敏感性更显著.本文从Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发,综述了H在Fe-Mn-(Al)-C钢中的渗透、溶解和扩散行为,H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等.并评述了Fe-Mn-(Al)-C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向.

加热工艺对SUP6弹簧钢连铸坯成分偏析影响的研究

以SUP6弹簧钢为研究对象,评定了热轧带钢的带状偏析级别,对比分析了现场加热前后的连铸坯偏析情况,研究了不同加热温度和保温时间对连铸坯偏析的影响。结果表明,SUP6弹簧钢连铸坯的中心部位存在成分偏析,并遗传到热轧带钢中,形成带状组织。热轧前的加热工艺有利于偏析情况的减轻。综合考虑,SUP6弹簧钢较合适的轧前加热制度为温度是1000℃,保温30 min。

基于热力学理论的Fe-Mn-Al-C系低密度钢层错能计算模型

本研究详细分析了基于热力学相关理论建立的层错能(SFE)计算模型和测定层错能的实验方法,将基于Olson-Cohen热力学理论模型计算的Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的层错能结果与若干文献中的实测值进行了比较,验证了Olson-Cohen热力学理论模型的可靠性,并回溯和修正了模型中各主要参数。使用层错能模型对Fe-(10~30)Mn-(0~12)Al-(0~1.2)C(质量分数/%)系低密度钢进行计算,结果表明,Mn、Al、C含量的增加均会使低密度钢的层错能增加,但层错能对Al元素最敏感,各元素对层错能的影响能力为γSFE,Al>γSFE,Mn>γSFE,C。此外,温度升高会使层错能增加,且高温区间(300~1 000K)相比低温区间(0~300K)层错能增加更快。

Fe-8.3Mn-xAl-C低密度钢相图计算及热轧组织性能研究

通过相图计算结合OM、SEM、XRD等方法研究了不同Al含量下Fe-8.3Mn-xAl-1C中锰低密度钢的微观组织和力学性能。结果表明,在相同温度范围内,随着Al含量增加,Fe-8.3Mn-xAl-1C低密度钢相图中铁素体占比增加,奥氏体占比降低;当Al含量从9.5Al上升为14.5Al,钢中铁素体和奥氏体从网状分布逐渐变为沿轧制方向呈条带状平行分布,这种微观组织的改变影响了实验钢的力学性能。9.5Al钢的抗拉强度为1112 MPa,伸长率为12.8%,强塑积达到14233 MPa·%,强度较高的同时具有良好的塑性;12.5Al钢的强度升高到1246 MPa,但塑性降低为9.4%;14.5Al钢的强度、塑性均较差,仅为924 MPa和6.4%。