新型Mn系空冷贝氏体钢的创制与发展

扼要阐述了新型Mn系空冷贝氏体钢的由来及发展,该系列贝氏体钢的合金化及合金设计思路,强韧化途径,组织与性能特点,优越性及发展前景。

钢中贝氏体组织形态和亚结构(二)

3贝氏体组织中的亚结构由于贝氏体相变的过渡性特征,使得贝氏体的亚结构非常复杂。精细亚结构是指在电镜下所能分辨的贝氏体铁素体条片内部的细节,如亚片条、亚单元的形态、尺寸、界面结构以及贝氏体铁素体片条内部的位错、精细孪晶等。

应力对中碳超细晶贝氏体钢显微组织的影响

贝氏体相变过程中经常会受到应力/应变的影响,其相变动力学和显微组织将发生显著改变。采用热模拟试验机、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了应力对一种中碳超细晶贝氏体钢显微组织的影响。结果表明:随着应力的增大,贝氏体板条厚度先增加后减小。应力提供的额外机械驱动力导致贝氏体板条粗化,而奥氏体变形则有利于细化板条,两者相互竞争造成了上述现象。此外,通过对比实验极图和理论计算极图发现,在本实验条件下,奥氏体与贝氏体之间更符合Nishiyama-Wassermann(N-W)取向关系。施加应力后,贝氏体变体种类显著减少,产生明显变体选择。

低碳贝氏体钢等温淬火变体选择与特殊晶面定量化表征

为分析低碳贝氏体钢(15Cr12CuSiMoMn)的变体选择与特殊晶面取向差分布对其力学性能的影响,以及变体选择与晶面取向差之间的相互联系,对实验钢充分奥氏体化后在指定温度进行等温淬火热处理,随后分析并表征等温转变过程中变体选择的演变规律与特殊晶体学面取向差分布规律。结果表明,实验钢所得{100}极图与{100}标准极图吻合,贝氏体变体与母相奥氏体的位向关系符合K-S关系,随着等温淬火温度的升高,贝氏体相变速率加快,变体选择能力降低,同时大角度晶界HAGBs(45~65°)、小角度晶界LAGBs(2~15°)界面含量减少。等温淬火60 min发现320℃时原奥氏体晶粒内同一CP组中V1/V2、V1/V3、V1/V5等变体对数量较340℃时分别增加2.4%、15%、1.1%,同一CP组中的贝氏体变体可增加大角度晶界;320℃等温淬火后实验钢具有较大的整体界面取向差、解理面(100)取向差以及滑移面(110)取向差,其整体界面取向差范围为3.2~62.5°,解理面(100)取向差范围为6.9~47.8°,滑移面(110)取向差范围为1~29.2°。通过控制贝氏体变体分布与含量进而影响其有效解理面(100)取向差与滑移面(110)取向差的分布范围,增大特殊晶面取向差范围有利于优化贝氏体组织,最终达到改善其力学性能的目的。

贝氏体等温时间对两相区轧制舰船用钢组织和性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子万能试验机等研究了两相区轧制后贝氏体等温处理时间对舰船用钢组织性能的影响。结果表明:当在450℃等温处理10 min到1 h时,试验钢的显微组织由马奥岛(M/A岛)、少量粒状贝氏体和铁素体组成;随着等温时间的延长,M/A岛逐渐减少,粒状贝氏体增多;当等温时间达到5 h时,显微组织由粒状贝氏体和少量铁素体组成。随着等温时间的继续延长,粒状贝氏体不断长大,残留奥氏体分解为碳化物,试验钢的屈服强度为1116~1150 MPa,抗拉强度为1121~1156 MPa。随着等温时间的延长,试验钢的断后伸长率和冲击吸收能量均呈先升高后降低趋势,在等温5 h时,伸长率和冲击吸收能量均达到最大值,分别为15.6%和81.2 J。

贝氏体钢的强韧化途径

发现在粒状贝氏体组织中 ,控制其小岛尺寸、数量和分布 ,可获良好强韧性 ,研制出粒状贝氏体钢。首次用断续的仿晶界型铁素体作韧性相与粒贝结合 ,可获优良强韧性 ,并研制出此类复相钢。通过合金设计 ,在空冷条件下获得具有超精细结构的无碳化物贝氏体 /马氏体复相组织 ,贝氏体各层次单元由奥氏体膜包围 ,使贝氏体 /马氏体复相组织具有优良的强韧性 。

不同类型的贝氏体组织对低碳钢力学性能的影响

低碳贝氏体钢是高强度、高韧性、多用途的新型钢种,它的出现是社会需求和现代冶金技术发展的必然结果。目前,低碳贝氏体钢已经在工程机械上得到广泛应用。然而,实际生产中得到的低碳贝氏体钢并不是由单一贝氏体组织组成,往往是多种显微组织并存,因此并不能直接体现钢的力学性能与贝氏体组织之间的对应关系。针对这一情况,以低碳Mn-B-Cr-Mo-Nb钢为研究对象,在国内某钢铁公司进行控轧控冷试验。通过对终冷温度的控制,分别得到由全部粒状贝氏体,全部板条贝氏体以及粒状贝氏体+板条贝氏体组成的3种不同类型的低碳贝氏体钢。经过对这3种不同类型的贝氏体钢进行拉伸和冲击试验后发现:在化学成分相同的条件下,粒状贝氏体钢的强度最低,韧塑性最好;板条贝氏体钢板的强度最高,韧塑性最差;由粒状贝氏体+板条贝氏体组成的钢,其强度、韧塑性居中。由此可知,终冷温度对热轧钢板的显微组织和力学性能影响很大,通过对中温转变组织的控制,就可以进一步提高低碳贝氏体钢的综合力学性能。

多频率冲击条件下新型重载铁路辙叉贝氏体钢试验研究

针对重载铁路辙叉恶劣的服役情况,对自行研发的新型重载铁路辙叉贝氏体钢进行多频率冲击试验,观察分析其微观组织及硬度变化规律。结果表明,经多频率冲击后,新型重载铁路辙叉贝氏体钢的组织内部晶粒发生碎化变形,晶界变得模糊,钢中残余奥氏体含量减少,其冲击表面发生塑性变形,产生加工硬化现象。在较高冲击功作用下,其冲击表层组织进一步纤维化,产生的加工硬化效果也更加明显。

回火温度对超低碳贝氏体钢(ULCB)组织与性能的影响

超低碳贝氏体钢经两阶段控轧控冷,在不同温度进行一定时间的回火,检测了热处理前后钢板力学性能并对比分析了组织特点。结果表明,随着回火温度的升高,贝氏体板条逐渐合并,过渡到粒状贝氏体,随着回火温度的进一步升高,出现粗大的准多边形铁素体组织;在490℃～620℃范围内进行热处理,试验钢会得到良好的综合性能;粒状贝氏体组织在-20℃的低温冲击功在560℃热处理达到最小值,之后随着回火温度的升高而大幅提高;而含有板条贝氏体组织钢的-20℃低温冲击功随着热处理温度的升高而有所改善。

贝氏体钢的研究开发现状与发展前景探讨

介绍了国内外贝氏体钢研究开发的现状。当前贝氏体钢研究的主要成果包括Mo B系列、Mn B系列、新型准贝氏体钢系列、超细组织空冷贝氏体钢等;贝氏体钢技术在生产领域中已得到推广与应用;随着贝氏体钢技术研究的进一步深入,贝氏体钢的推广应用具有广阔的前景。

超低碳贝氏体钢的加工工艺与组织性能分析

进行了超低碳贝氏体钢的两阶段控轧控冷实验,对轧后钢板进行力学性能检测及组织分析。结果显示,超低碳贝氏体钢强度较高,屈服强度平均达670MPa,伸长率和冲击功偏低;显微组织主要由粒状贝氏体和板条贝氏体组成,两种贝氏体组织只有在两个极端的温度下才有明显的差异,从工程检验的实际出发,不必区分两类贝氏体。

ULCB钢相变产物粒状与板条状贝氏体组织性能研究

对ULCB钢的主要相变组织粒状贝氏体与板条贝氏体进行了力学性能比较,结果显示粒状贝氏体与板条贝氏体是完全不同的两种组织,较高温度相变产物粒状贝氏体组织较为粗大,对强度和韧性有不利影响,而较低温度相变产物板条贝氏体组织对强度和韧性是有益的。

我国低碳贝氏体钢的发展

随着人们对国民经济可持续发展战略认识的深入,在有限的资源面前,人们越来越意识到合理利用自然资源的重要性。为满足国民经济发展的需要,须开发和推广高强、高韧的节能型钢铁材料。本文综述了低碳贝氏体钢在我国的发展。展现了低碳贝氏体钢广泛的应用前景。

GCr15SiMo钢中贝氏体含量对力学性能及干摩擦磨损性能的影响

目的通过控制等温淬火时间,在GCr15SiMo轴承钢中获得不同含量的贝氏体组织,并研究不同含量的贝氏体组织对材料力学性能和干摩擦磨损性能的影响。方法采用SEM、3D morphology、TEM、EDS、XRD、洛氏硬度计、冲击试验机等仪器观测GCr15SiMo轴承钢经不同等温淬火时间后的微观组织、物相含量和力学性能,并使用HL-R7000重载往复摩擦磨损试验机对不同贝氏体组织含量的试样进行摩擦磨损性能检测。结果当等温淬火时间由2 h延长至72 h时,材料中贝氏体的体积分数由14.5%增至83.5%。随着GCr15SiMo轴承钢材料中韧性贝氏体含量的增多、脆性马氏体含量的减少,其硬度逐渐降低,冲击功逐渐增大,磨损率呈现先降低再升高的趋势。材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损,随着等温淬火时间的延长,基于韧性贝氏体含量的增加,材料的磨粒磨损减弱、黏着磨损增强。结论在等温淬火温度为210℃、等温淬火时间为8 h时,材料中贝氏体的体积分数约为55.6%,马氏体的体积分数为33.2%,此时马氏体和贝氏体复相组织具有良好的强韧性匹配,材料的耐磨性能较好。

贝氏体相变理论研究工作的主要回顾

贝氏体分上贝氏体和下贝氏体。粒状贝氏体和准贝氏体为贝氏体转变的初级阶段 ;粒状组织不属于贝氏体。各类组织均有自己的C曲线。由C曲线组成中温TTT图 ,能形成几个海湾。贝氏体预相变期发生溶质原子偏聚 ,贫溶质区即形核位置。贝氏体在溶质原子扩散影响下相变基元沿缺陷面方向切变而增宽 (厚 ) ,板条端部区相变基元平行叠加而伸长。贝氏体在晶体学上有切变性质 ,在热力学上有切变可能。

复合等温淬火对GCr15Si1Mo钢贝氏体转变及磨损性能影响

纳米贝氏体轴承钢具有优异的综合性能,然而长时间的等温转变周期是限制其广泛应用的主要难题.为了加速GCr15Si1Mo轴承钢纳米贝氏体转变,本文中以常规一步(190℃)等温淬火工艺作为对比,设计了1种复合三步(157℃+190℃+250℃)等温淬火工艺,并对试验钢进行了不同工艺下的热处理.使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和洛氏硬度仪等对GCr15Si1Mo轴承钢微观组织和力学性能进行了表征,利用UMT摩擦磨损试验机和三维形貌轮廓仪对试验钢的摩擦磨损性能进行了测试,并分析了其磨损机制.结果表明:复合等温淬火工艺从纳米贝氏体的孕育期和转变期两阶段对其转变进行加速,当转变相当含量贝氏体(53%~55%)时其相转变时间较常规等温淬火工艺缩短了5 h,明显提高了贝氏体转变效率;与常规等温淬火工艺相比较,复合等温淬火工艺材料微观组织中的残余奥氏体含量明显降低,且块状残余奥氏体大量转变为薄膜状残余奥氏体,材料的冲击韧性明显提高,但随复合等温淬火时间的延长,材料的冲击韧性出现了先升高后降低的趋势;当复合等温淬火工艺参数为157℃×5 min+190℃×2.0 h+250℃×1.0 h时,材料的强韧性匹配和耐磨性最佳,且其耐磨性明显也优于常规等温淬火工艺下材料的耐磨性.磨损机制结果表明:复合等温淬火和常规等温淬火处理后试验钢的磨损机制均以磨粒磨损为主,但复合等温淬火工艺下材料的磨粒磨损程度有所减轻并伴随轻微的黏着磨损和疲劳磨损.

贝氏体组织的回火转变

研究贝氏体组织的回火转变具有重要理论意义和工程应用价值。贝氏体回火时将发生一系列的转变,贝氏体铁素体中形成碳原子偏聚区,析出碳化物,发生回复,内应力将消除。回火温度升高时,碳化物在位错线处形核-长大,发生聚集球化。在400℃以上回火时,残留奥氏体发生分解。M/A岛也发生转变。回火产物为回火托氏体。

外加应力对15CrMo钢贝氏体相变和显微组织的影响

在Gleeble-3500热模拟机上对15CrMo钢进行了不同拉/压应力下的等温贝氏体相变试验。利用膨胀仪和扫描电镜研究了外加应力对15CrMo钢贝氏体相变动力学和微观组织的影响。结果表明,外加应力能为贝氏体相变提供额外的机械驱动力,促进贝氏体相变并增加贝氏体相变量,使贝氏体板条变得细长,同时细化了样品中的M/A岛组织,导致15CrMo钢的维氏硬度增加。由于施加了外应力,贝氏体相变过程中发生了择优取向现象。当外加拉应力和外加压应力大小相同时,总的相变驱动力大小相近,对贝氏体相变的影响差别不大,两种应力状态下的微观组织形貌没有明显差别。

贝氏体组织结构辨识方法(二)

6下贝氏体组织下贝氏体分为有碳化物的下贝氏体和元碳化物的下贝氏体(或称准下贝氏体)。无碳化物贝氏体易出现在含硅元素较多的钢中,如80Si3MnAl钢、60Si2CrV等。

低碳低合金无碳化物贝氏体钢热处理工艺及组织性能研究

开展了实验钢在Ms点以上及以下保温不同时间的等温淬火实验,结合高分辨膨胀仪、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)等其它实验手段,探究了引入一次马氏体对贝氏体相变动力学的影响,以及不同等温时间转变后微观组织和力学性能之间的关系。结果表明,在Ms点以下等温阶段引入的一次马氏体显著地加速了贝氏体相变动力学,并且提高了实验钢的屈服强度和伸长率。这是因为引入的一次马氏体为贝氏体提供了更多的形核界面,并且获得了由回火马氏体、二次马氏体、贝氏体和残余奥氏体组成的多相组织,其中较多数量的残余奥氏体因TRIP效应从而使实验钢的塑性提高。实验钢在300℃等温2 h后,其抗拉强度、屈服强度分别为1475、986 MPa,伸长率高达18.5%。