变形温度对Fe-11Mn-4Al-0.2C钢奥氏体稳定性的影响

以锰元素质量分数为11%的冷轧中锰钢为研究对象,通过分析在不同变形温度下实验钢的显微组织和力学性能的变化规律,研究变形温度对奥氏体稳定性的影响,最终确定Mσs的温度为20-25℃.结果表明,随着拉伸温度的升高,实验钢的奥氏体稳定性逐渐增高,应变硬化能力逐渐降低.在Mσs点附近进行拉伸时,实验钢中应力诱发马氏体相变和应变诱发马氏体相变两种机制并存,TRIP效应对实验钢强度和伸长率的贡献最大,因此综合力学性能最好.通过理论模型计算可得实验钢的奥氏体平均晶粒尺寸为0.70-0.71μm.

热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等方法,研究三种工艺制备的热轧TRIP钢残余奥氏体及其碳含量和稳定性。结果显示:贝氏体区停留时间对残余奥氏体量影响较大,当在贝氏体区模拟卷取时,残余奥氏体量最多;适当的增加弛豫时间,会增加最终组织中残余奥氏体的碳含量;残奥碳含量,还有残余奥氏体的形状和晶粒大小及周围相的影响共同决定了残余奥氏体稳定性。

微纳结构贝氏体钢中残留奥氏体的调控及其对稳定性的影响

微纳结构贝氏体钢由微纳结构贝氏体铁素体和残留奥氏体组成,具有超高强度和高塑性。如何细化块状残留奥氏体并提高薄膜状残留奥氏体含量,来实现精细组织和优良塑韧性,成为重要的科学与技术问题。本文综述了合金元素和热处理工艺等因素对贝氏体转变及其对残留奥氏体形成与形态的影响,分析了残留奥氏体在超高强韧贝氏体钢中的塑韧化机理,从而为开发超高强度高韧性的贝氏体钢提供理论与技术指导。

碳含量对铸态Mn6系钢奥氏体稳定性的影响

分析了碳含量的变化对铸态Mn6系钢显微组织的影响,探讨了Mn6系钢在铸态下碳含量与奥氏体稳定性的关系。结果表明,当碳含量在0.93%以下时,凝固组织中发生部分珠光体转变和马氏体转变;当碳含量在1.19%时,凝固组织为全奥氏体。而当碳含量达到1.28%时,凝固组织中开始析出第二相碳化物。含碳量1.19%为奥氏体稳定性的一个重要分界点。

临界退火冷却方式对含铌中锰钢奥氏体稳定性和力学性能的影响

针对含铌中锰钢进行了不同退火温度(700、750和800℃)和不同冷却方式(空冷、水冷)下的临界退火试验。结果表明,随着临界退火温度的升高,强塑积和残留奥氏体含量呈现先升高再降低的趋势。在750℃临界退火水冷后,试验钢的力学性能最佳,屈服强度达到750 MPa,抗拉强度为1820 MPa,断后伸长率为13.9%。随着临界退火温度升高,试验钢中渗碳体逐渐溶解,基体中C和Mn含量增多,在保温过程中配分进入奥氏体的C和Mn含量增多,导致奥氏体更稳定,残留奥氏体含量增多。当临界退火温度进一步升高,保温时奥氏体含量的增多导致配分进入奥氏体的C和Mn浓度降低,导致奥氏体稳定性降低,在冷却过程中形成大量马氏体。马氏体的增多和大尺寸团簇状(Nb,Mo)C的析出导致800℃临界退火后试验钢的高强度和低塑性。在相同临界退火温度下,水冷和空冷后试验钢的相组成相同。在800℃临界退火时,两种冷却方式对残留奥氏体含量和力学性能引起的差异最为明显,这与空冷过程中C和Mn向奥氏体配分更充分有关。

高铝TRIP钢的微观组织与残余奥氏体稳定性研究

主要研究了高Al TRIP钢的显微组织与残余奥氏体的稳定性。通过光学显微镜、SEM、TEM观察了其微观组织。通过TEM观察了钢中马氏体与贝氏体的形貌。通过电子衍射斑分析,得出了残余奥氏体与马氏体的位向关系为K-S位向关系,奥氏体母相与贝氏体的位向关系为N-W位向关系。为研究残余奥氏体机械稳定性,对试验用钢进行了不同应变量的单向拉伸,用X射线测量了残余奥氏体体积分数。结果表明,真应变小于0.11时残余奥氏体体积分数随应变量增加而减少。真应变量大于0.11后,残余奥氏体体积分数随应变量增加变化不大。为了研究残余奥氏体热稳定性,将试验用钢冷却至不同的温度。发现高Al TRIP钢残余奥氏体热稳定性很高,深冷至-196℃条件下不发生马氏体转变。

C、Mn元素对淬火配分贝氏体钢残留奥氏体稳定性的影响

采用双相区保温-淬火(I&Q)、淬火-配分-贝氏体区等温(Q&PB)和双相区保温-淬火-配分-贝氏体区等温(IQ&PB)热处理工艺,研究C、Mn元素对残留奥氏体热稳定和机械稳定性的影响。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)对试验钢的组织形貌、残留奥氏体含量及合金元素分布进行表征。结果表明,试验钢在双相区保温过程中C、Mn元素由铁素体向奥氏体扩散,在奥氏体发生富集,使奥氏体的热稳定性增强;在形变过程中由于C、Mn元素的稳定作用使残留奥氏体的机械稳定性提高。试验钢经IQ&PB工艺处理后,抗拉强度为1098MPa,伸长率达20%,其强塑积达21 960MPa·%,与Q&PB工艺相比,强塑积提高了6840MPa·%。

在亚稳定奥氏体不锈钢中通过形成稳定的奥氏体层来抑制氢脆

将溶渗氮的方法应用到亚稳定奥氏体不锈钢板（铁-18铬-8镍合金）上，以稳定钢板表面附近的奥氏体。冷轧后，钢材内部的奥氏体几乎完全转变成马氏体，但表面稳定奥氏体仍然保持不变。引起内部变形的马氏体有助于钢材保持高强度，表面稳定的奥氏体层在防止氢元素渗透方面起到重要作用。其结果是，冷轧试样的耐氢脆特性得到了显著改善。

微米/纳米复合结构奥氏体不锈钢形变机理及应变硬化行为

对Fe-17Cr-7Ni采用77%冷轧和700℃退火100 s工艺获得纳米晶（〈100 nm）/超细晶（100~500 nm）和部分粗晶（〉1μm）组成的微米/纳米复合结构奥氏体组织,其平均晶粒尺寸为500 nm。通过拉伸实验研究了微米/纳米复合结构奥氏体不锈钢力学性能、形变机制和应变硬化行为。结果表明这种微米/纳米复合结构奥氏体不锈钢屈服和抗拉强度分别为939 MPa和1098 MPa,伸长率高达38.8%。分析应变硬化率曲线表明拉伸过程中形变分为四个区间。结合透射电镜组织观察结果,发现形变过程中粗晶奥氏体先转化为形变马氏体,随后纳米晶/超细晶奥氏体转变为形变孪晶,表明这种高强度高塑性微米/纳米复合结构奥氏体不锈钢形变机制为TWIP和TRIP复合形变机制。

奥氏体不锈钢晶粒细化对形变机制和力学性能的影响

利用相逆转变原理采用冷变形使得亚稳奥氏体转变为形变马氏体,采用不同温度和时间退火分别获得纳米晶/超细晶和粗晶奥氏体不锈钢。通过拉伸实验得到不同晶粒尺寸的奥氏体不锈钢力学性能,采用透射电镜观察形变组织结构并利用扫描电镜观察断口特征。结果表明:高屈服强度纳米晶/超细晶奥氏体不锈钢通过形变孪晶获得优良塑性;而低屈服强度的粗晶奥氏体不锈钢发生形变诱导马氏体效应,得到良好的塑性;两组具有不同形变机制的奥氏体不锈钢拉伸断口均为韧性断裂。形变机制由形变孪晶转变为形变诱导马氏体归因于晶粒细化导致奥氏体稳定性大幅度提高。

无镍含氮18Cr奥氏体不锈钢中相平衡的热力学计算

利用ThermoCalc软件和相关数据库对不同Mn含量(质量分数,以下均同)及添加少量(质量分数,以下均同)Mo和C时,Fe-18Cr-Mn-Mo-C-N合金系在压力为100 kPa条件下随N含量(质量分数,以下均同)变化的垂直截面相图进行了计算.结果发现,当不添加Mo和C时,Mn含量从0增加到12%时,γ/(α+γ)相边界向左侧移动;随着Mn含量的继续增加,γ/(α+γ)相边界又向右侧移动.γ/(Cr2N+γ)、γ/(σ+γ)和γ/(N2+γ)相边界一直向右侧移动.γ/(Cr2N+γ+gas)相平衡时的γ相中氮含量随着Mn的添加也逐渐增加,即由0%Mn时的0.85%N变为22%Mn时的1.69%N,N在γ相中的固溶度提高近一倍.在18%Mn的合金中含有0.02%C时,奥氏体区的范围没有发生明显的变化,但存在M23C6化合物;当继续添加2%Mo时,γ/(α+γ)相边界向右侧移动,而且不但存在M23C6化合物还有M6C化合物.Fe-18Cr-18Mn-0.5N钢的奥氏体化温度及Cr2N相析出温度与此合金系的热力学计算结果基本一致,表明这些计算结果对Fe-18Cr-Mn-Mo-C-N合金系的成分设计及热处理工艺有重要参考价值.

化学成分对亚稳态奥氏体不锈钢车体板材均匀变形及加工硬化行为的影响

基于化学成分对奥氏体不锈钢稳定性和层错能的影响,通过对2 mm厚的冷轧、退火态的304不锈钢板材试样及2种不同标准的301LN不锈钢板材试样在应变速率为3×10-4/s的拉伸实验和应变诱导α′-马氏体转变量的分析测定,研究化学成分对奥氏体不锈钢应变诱导α′-马氏体相变及均匀塑性变形和加工硬化行为的影响,分析冷轧对稳定性和层错能不同的奥氏体不锈钢变形行为的影响。结果表明:随镍当量、层错能和稳定性的增加,拉伸过程中的应变诱导α′-马氏体转变开始的应变量增大,转变速度降低,转变量减小;两种化学成分不同、强度等级相同的301LN冷轧不锈钢板材试样的变形行为差异很大,冷轧预变形对其拉伸过程力学行为的影响也很大,304板材试样的亚稳态奥氏体不锈钢变形特征只在后期有所体现,但由于马氏体转变量少,流变应力相对较低。所得结论为制造不锈钢轻量车体选材和优化塑性成型工艺提供基础数据。

淬火配分贝氏体钢不同位置残余奥氏体C、Mn元素表征及其稳定性

采用部分奥氏体化-两相区保温-淬火-配分(IQ&PB)热处理工艺,借助SEM、TEM、XRD研究了淬火配分贝氏体钢组织形貌及残余奥氏体特征,利用EPMA、EBSD、纳米压痕等表征了不同位置残余奥氏体中合金元素的分布情况,结合室温拉伸应力-应变曲线,研究了C、Mn元素对不同位置残余奥氏体稳定性的影响及其相变规律。结果表明,淬火贝氏体钢室温组织中残余奥氏体以块状和薄膜状形态存在。在拉伸形变过程中,发生TRIP效应,残余奥氏体体积减小,相变优先发生在铁素体晶界,最后发生在贝氏体板条之间,C、Mn元素对残余奥氏体有稳定作用,使残余奥氏体不易发生相变。拉伸断口处应力集中,残余奥氏体完全转变为马氏体,距离断口2和4 mm处,残余奥氏体体积分数分别为3.12%和5.03%。薄膜状残余奥氏体比块状残余奥氏体稳定性更强,并且<111>γ晶向的残余奥氏体不稳定,容易向马氏体转变。

奥氏体不锈钢低温力学性能研究综述

综述了奥氏体不锈钢在低温下的力学性能演变规律并阐述了其变化机理。随着温度从室温降低至20 K,奥氏体不锈钢的屈服强度和抗拉强度显著增大,但是塑性和韧性却逐渐下降。然而,其拉伸和冲击断口形貌在20 K温度下断口依然呈现韧性断裂特征,没有发生韧脆转变现象,表明奥氏体不锈钢具有良好的低温塑性。低温下热诱发马氏体的形成是导致奥氏体不锈钢塑性降低的主要原因,添加C和N以及细化晶粒能明显提高奥氏体热稳定性。

节镍型奥氏体不锈钢14.0Cr-1.1Ni-9.2Mn-0.30Cu组织及性能

在13.36Cr-1.12Ni-11.2Mn节镍型奥氏体不锈钢基础上降Mn加Cu,优化开发14.0Cr-1.1Ni-9.2Mn-0.30Cu不锈钢,并研究不同化学成分奥氏体不锈钢固溶处理、冷轧退火后的金相组织、显微织构、力学性能及成形性能,分析了奥氏体稳定性和冷轧形变诱导马氏体相变的控制规律。结果表明:14.0Cr-1.1Ni-9.2Mn-0.30Cu与13.36Cr-1.12Ni-11.2Mn不锈钢力学性能相当,固溶处理、冷轧退火后奥氏体组织再结晶充分,冷轧平均晶粒尺寸分别为12.6μm、14.0μm,显微织构为铜织构{112}<111>;14.00Cr-1.1Ni-9.2Mn-0.30Cu不锈钢的杯突值和极限拉深比分别为16.15和0.46,优于13.36Cr-1.12Ni-11.2Mn不锈钢;14.0Cr-1.1Ni-9.2Mn-0.30Cu与13.36Cr-1.12Ni-11.2Mn钢Md30/50分别为87.02℃和83.55℃,Md30/50高,则奥氏体稳定性差,形变诱导马氏体量和冷轧变形抗力大,退火后硬度高。通过将冷轧退火工艺速度由10 m/min降低至9 m/min,可改善退火后钢的硬度。

预变形对Q&P钢微观组织及烘烤硬化性能的影响

分析了Q&P钢在不同预变形(0%、3%、6%和9%)条件下的烘烤硬化行为。采用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等表征了试验钢在预变形和烘烤过程中的微观组织演变。结果表明:随着预变形量的增加,试验Q&P钢的烘烤硬化(BH)值先增加后减小,预变形量为6%时,BH值最大,为144 MPa。此外,在预变形较小时,晶粒尺寸是影响残留奥氏体稳定性的主要因素,马氏体转变优先发生在尺寸较大的残留奥氏体当中;随着预变形量的增加,大尺寸残留奥氏体消耗殆尽,在剩余残留奥氏体尺寸相差不大的情况下,其所在位置及其周围组织分布决定了残留奥氏体的稳定性。最后,烘烤过程中,会造成残留奥氏体数量的少量减少,这也会影响后续变形过程中相变诱导塑性效应的发生,不利于材料的整体塑性。

基于TRIP效应的复相钢的组织特征及强塑性机制

采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)对复相钢的微观形貌进行表征,并研究了其基于相变诱导塑性(TRIP)效应的强塑性机制。结果表明,将退火温度设定在单相奥氏体区和(γ+α)两相临界区,由于微观形貌特征的不同致使试验钢的力学性能有着显著的区别。退火温度(915℃)在单相奥氏体区时,微观组织由27%先共析铁素体、56%块状贝氏体以及分布于晶界处的17%残留奥氏体组成;组织中的先共析铁素体,其塑性优于再结晶铁素体,更有利于发挥协调变形作用,通过缓解应力对残留奥氏体的作用而有效发挥其TRIP效应;同时均匀分布于晶界处纵横比>2.0的块状残留奥氏体,在变形过程中由于受到相界面及块状硬质相贝氏体的阻碍,TRIP效应的贡献较大且可在整个应变阶段持续地发生。在晶粒尺寸、组织形貌、晶体学结构、V(C,N)析出和位错塞积,以及TRIP效应的共同作用下,915℃退火后复相钢的综合力学性能最优,屈服强度和抗拉强度分别为756和1135 MPa,强塑积可达到26.446 GPa·%,同时具有优良的伸长率和扩孔性能,分别为23.3%和56%。

CMnAlCu-TRIP钢组织和力学性能研究

研究了CMnAlCu-TRIP钢板的组织和力学性能和残余奥氏体的稳定性。1mm厚的冷轧钢板经820℃温度临界退火2min,分别在500、450和400℃贝氏体区等温不同的时间,观察了试样的组织,测得了力学性能、残余奥氏体含量及其碳含量。试验结果表明,铝、铜能提高残余奥氏体的含量及其碳含量,CMnAlCu-TRIP钢具有优异的力学性能,在450℃等温60s时力学性能最佳;CMnAlCu-TRIP钢残余奥氏体的碳含量高,因而其稳定性高于传统CMnSi-TRIP钢。

回火对冷轧后退火处理中锰钢0.1C-5Mn氢脆敏感性的影响

对不同退火时间处理的冷轧0.1C-5Mn中锰钢进行了不同温度回火处理,利用电化学充氢和慢应变速率拉伸实验（SSRT）研究其氢脆敏感性。结果表明：退火时间从10 min提高到360 min时,实验钢的氢脆敏感性显著增加;随着回火温度的升高,实验钢的氢脆敏感性降低,其中以10 min退火样500℃回火时降低的幅度最为显著;SSRT断口分析表明,实验钢未充氢样的断裂机制为典型的韧窝韧性断裂,而充氢后的氢致起裂区断裂机制为空心韧窝及包含奥氏体（变形后转变为马氏体）晶粒的实心韧窝的混合断裂模式,这种实心韧窝实质上是一种脆性沿晶断裂,因此尽可能抑制或减少这种实心韧窝是降低实验钢氢脆敏感性的一个关键。

Fe-Mn-Al-C系中锰钢的研究现状与发展前景

随着汽车保有量的提高,能源消耗和环境问题对汽车用钢提出了轻量化的要求.目前正在发展的第三代汽车用钢的研究思路是将加入轻量元素以"轻"和增强增塑以"薄"相结合.Fe-Mn-Al-C系中锰钢作为第三代汽车用钢的主要组成部分,是当今的研究热点之一.本文总结了近些年国内外Fe-Mn-Al-C系中锰钢的研究文献,从生产成本、力学性能等方面介绍了Fe-Mn-Al-C系中锰钢的优势.从成分设计、工艺设计、组织特征、变形及断裂机制等多个方面出发,对文献进行分析,总结出了合金成分、工艺路线和组织特征对性能的影响规律.阐述了奥氏体层错能及其稳定性对中锰钢变形机制,尤其是相变诱导塑性(TRIP效应)的影响规律.最后对目前Fe-Mn-Al-C系中锰钢研究过程中存在的争议问题进行了总结,展望了未来的发展趋势,以期为中锰钢的后续研究和实际生产提供参考.