微合金化元素对Mg-15Gd合金显微组织和耐蚀性能的影响

采用半连续铸造法制备出4种具有不同微合金化元素的Mg-15Gd-0.2X(X=Mn、Ni、Zn、Sn)合金,利用OM、SEM、XRD观察合金微观形貌,分析合金显微组织,通过浸泡腐蚀和析氢实验对合金耐蚀性进行测试,研究不同微合金化元素对Mg-15Gd合金微观组织和耐蚀性能的影响。结果表明,微合金化元素的添加明显改善了合金的铸态组织,细化了晶粒和第二相,并使第二相Mg5Gd沿晶界呈网状分布。添加微量合金化元素后,除Mg-15Gd-0.2Ni合金外,合金的耐蚀性均有明显提高,主要与合金晶粒细化、第二相细化并沿晶界呈网状分布,对合金腐蚀有阻挡作用以及合金腐蚀产物膜完整致密、保护性好有关。

不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响

为探究硫氧孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响,在相同铸造条件下,用树脂砂型分别浇注75Si Fe孕育剂和硫氧孕育剂随流孕育处理的球墨铸铁试样。通过组织观察、室温拉伸试验、布氏硬度试验等分析了两种不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁的显微组织、力学性能和拉伸断口的影响,探寻硫氧孕育剂随流孕育与球墨铸铁组织和性能的联系。结果表明:两种试样均由大量的珠光体、少量的铁素体、大量的石墨球组成,其中用75Si Fe孕育剂进行随流孕育,石墨球易畸变,圆整度不好,石墨球数量少,尺寸较大,平均球化率为84%,平均石墨球数为137个/mm^(2);而用硫氧孕育剂进行随流孕育,石墨形态改善明显,石墨球径更细小,分布更均匀,石墨球数量大幅增加,平均球化率为91%,平均石墨球数为297个/mm^(2)。硫氧孕育剂试样的抗拉强度和断后伸长率均高于75Si Fe孕育剂,分别为874 MPa和6.4%。硫氧孕育剂随流孕育球墨铸铁试样断裂模式为伴有少量塑性变形的准解理断裂。综合认为,用硫氧孕育剂随流孕育可获得较高的综合力学性能。

Ti和Nb微合金化对CuZr基相变增韧非晶复合材料组织性能的影响

以典型B2相增韧非晶复合材料形成合金Zr_(48)Cu_(48)Al_(4)为基础,分别研究了Ti、Nb微合金化添加对其凝固组织和性能的影响规律。研究发现,与基础合金相比,微合金化显著改变了B2相的组织形貌(包括大小、数量、形状),其中Ti微合金化降低了B2晶体相的形核能力,提高了非晶和非晶复合材料的形成能力;而Nb微合金化则提高了B2相的稳定性,并大幅提高了非晶相与B2相的硬度以及非晶复合材料的强度和压缩塑性(分别达到了1470 MPa和21.5%)。本研究为非晶复合材料的成分设计与制备提供了实验依据,对开发高性能相变增韧非晶复合材料具有参考价值。

Ti微合金化热轧高强钢带性能试验研究

针对Ti微合金化高强钢带力学性能波动的问题,进行炼钢生产工艺优化,开展不同工艺对低合金高强钢热轧钢带力学性能影响的研究。原炼钢工艺为先将钢水在氩站进行钛合金化,然后直接送连铸机浇铸。为了进一步提高钢水洁净度、改善产品质量、增强力学性能稳定性,在原炼钢工艺中增加LF精炼工序,并进行新工艺试验。结果表明:钢水经过LF精炼处理,钢中硫含量从0.010%左右降低到0.005%左右,TiN夹杂物颗粒尺寸减小到10μm以内,能够使Ti微合金化高强钢热轧钢带的纵向冲击功提高43 J、横向冲击功提高38.9 J,并且具有良好的0℃低温冲击性能,保持产品力学性能稳定。

钛微合金化螺纹钢筋的生产试验

介绍了钛微合金化螺纹钢筋的生产工艺,以及不同的钛含量对螺纹钢组织性能的影响。试验表明:随着钛含量的增加,螺纹钢筋的强度得到显著提高,但是钛含量过高时,拉伸曲线会出现无屈服平台的现象,其原因是钛的加入降低了贝氏体临界转变速度,发生贝氏体转变,组织中的贝氏体比例较高,导致拉伸曲线无屈服平台。

Ti微合金化对高锰钢组织和性能的影响

研究了Ti微合金化对Mn18钢组织和力学性能的影响,并分析了Mn18钢锤头失效的原因。结果表明,Ti微合金化在Mn18钢中具有细化晶粒、提高冲击韧性、伸长率、强度和硬度等作用,在Mn18钢加入0.10%和0.30%的w[Ti]时,随着Ti含量增加,高锰钢的硬度增大、强度提高,冲击韧性和延伸性也均呈优化趋势,继续增加w[Ti]至0.51%时,除布氏硬度继续增大外,KU2数值及稳定性、强度稳定性、伸长率等指标均出现下降趋势,高锰钢属于高氮奥氏体钢,加入Ti后迅速析出大量TiN,作为异质核心,起到系列有益作用,加入量过大,则TiN类夹杂物的尺寸过大,且出现局部聚集,将对Mn18钢的性能稳定性造成不利影响,也易于导致Mn18锤头断裂失效。在Mn18钢中使用Ti微合金化,为保证其有益效果,其含量不应超过0.30%。

铌微合金化和淬火速率对热成形钢组织与力学性能的影响

基于传统22MnB5钢设计了一种新型含Nb热成形钢,研究在不同淬火速率下Nb对热成形钢显微组织与力学性能的影响。新型Nb微合金化热成形钢与广泛应用的22MnB5商业钢种均经900℃保温3 min的固溶处理后分别水淬和油淬至室温,检测两种钢在两个淬火条件下的力学性能,并通过扫描电镜、背散射电子衍射仪、X射线衍射仪和透射电镜等分析合金组织。结果表明:油淬时Nb微合金化热成形钢与22MnB5钢能发生较明显的自回火,但前者的屈服强度高于后者约130 MPa,且伸长率也略有改善,对强化机制的定量计算表明这是由于含Nb钢晶粒细化形成的细晶强化以及位错强化和沉淀强化的共同作用;而在水淬条件下,两种钢的屈服强度与伸长率均相似,推测是由于冷却速率高抑制了自回火,使得马氏体相变产生的残余应力成为影响屈服强度的主导因素,而当水淬样品在170℃回火减轻内应力后,此时含Nb钢屈服强度再次高于22MnB5钢。

Ce微合金化在镁合金中的研究现状与展望

Ce微合金化是开发低成本、高性能镁合金的一种有效途径,对我国镁资源的循环利用和可持续发展具有重要的意义。本文综述了近五年来Ce微合金化在镁合金中的研究进展,分别讨论了Ce微合金化对Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Gd、Mg-Y系列合金的微观组织、时效析出行为、织构演变以及力学性能的影响。为建立含Ce镁合金中成分与力学性能间的关系提供了数据支持。此外,还详细阐述了Ce的添加对提高镁合金耐蚀性的强化机理。最后指出了Ce微合金化在镁合金应用中目前面临的一些问题和思考,提出了进一步深入研究的几个方面,以期拓宽轻量化稀土镁合金的应用范围。

V-N微合金化热轧因瓦合金的组织和性能

因瓦合金具有极低的热膨胀系数,但较低的力学强度严重制约其在结构材料领域的应用。为进一步提升因瓦合金的强度,借鉴微合金化思想,设计了V-N微合金化因瓦合金。采用维氏硬度计、拉伸试验机、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了微量V、N对热轧因瓦合金显微组织和力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:V-N微合金化因瓦合金的热轧组织显著细化,硬度和抗拉强度显著增加;随着N含量增加,其晶粒尺寸进一步细化,且分布更为均匀,抗拉强度进一步增加。V-N微合金化因瓦合金的基体上析出了大量细小、弥散分布的V(C,N)第二相,尺寸约为400 nm,其钉扎晶界和位错。细晶强化、析出强化和位错强化是V-N微合金化因瓦合金力学性能显著提升的主要原因。

稀土综合微合金化对F22钢微观组织和力学性能的影响

在F22钢的成分基础上添加微量V、B及稀土等元素进行微合金化,形成了一种新型的超高压防喷器用F22M低合金钢。采用热膨胀仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和冲击试验机等研究了相同热处理条件下两种低碳合金钢(F22钢、F22M钢)力学性能和微观组织的变化规律。结果表明:经过930℃淬火处理,F22钢的组织为板条状贝氏体和少量粒状贝氏体,F22M钢的组织为板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量淬火马氏体。随回火温度的升高,贝氏体铁素体板条发生回复,短棒状和长条状碳化物逐渐球化,F22和F22M钢的强度均下降,但后者的强度始终高于前者,F22M钢的冲击吸收能量呈上升的趋势。670℃回火后,F22M钢的屈服强度和抗拉强度分别为654和772 MPa,较F22钢分别提高了6.5%和6.9%,冲击吸收能量急剧上升,达到了310 J,硬度为231 HB,表明通过稀土综合微合金化的调控,F22M钢的强度、塑韧性及硬度可达到最佳匹配。

微合金化元素对纯铜热稳定性和导电性的影响

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电导率测试等研究了添加微量合金化元素对4N纯铜的晶粒尺寸热稳定性和导电性的影响,分析了合金元素与基体中微量杂质元素S的相互作用。结果表明:添加微量Ti元素及微量Cr、Ni和Ag元素均可显著提高4N纯铜晶粒尺寸的热稳定性,经900℃×30 min高温处理后,Cu、Cu-Ti和Cu-Cr-Ni-Ag的晶粒尺寸分别为158.57、86.06和48.35μm,即热稳定性Cu-Cr-Ni-Ag>Cu-Ti>Cu。同时,添加微量合金化元素后纯铜的导电率仍较高,Cu、Cu-Ti和Cu-Cr-Ni-Ag导电率分别为101.87、101.64和99.98%IACS。分析认为热稳定性的提高主要与TiS相、CrS相的钉扎以及Ni和Ag固溶拖拽有关,微量Ti和Cr可与杂质S反应形成六方结构TiS相和单斜结构CrS相,且均与基体呈非共格关系,特别是CrS相较TiS相更为细小、数量更多。

Nb和V微合金化对时效态轻质钢组织和性能的影响

设计了Fe-31Mn-10Al-1.1C和Fe-31Mn-10Al-1.1C-0.1Nb-0.1V(质量分数,%)两种成分的轻质钢,对其热轧态钢板进行了1100℃×1 h水冷的固溶处理,随后于500~600℃时效0.5~25 h后空冷。利用显微硬度计、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜/X射线能谱仪、透射电子显微镜和拉伸试验机,研究了Nb和V微合金化对时效态轻质钢组织和性能的影响。结果表明:Nb和V的加入在一定程度上抑制了κ-碳化物和硬脆相β-Mn的析出,在相同时效工艺条件下,钢的断后伸长率最高可提升16%。加入Nb和V改善钢的塑性的机制主要有以下两方面:一是Nb和V与C原子易结合形成(Nb,V)C析出,使κ-碳化物析出量减少;二是晶间κ-碳化物析出被抑制,从而间接抑制了β-Mn相的析出。

冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响研究

为了研究冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响,选取某钢厂Q355B-Ti热轧钢卷,在终轧温度和卷取温度不变的情况下,分别测定在12℃/s、13℃/s、14℃/s、16℃/s、18℃/s、21℃/s、26℃/s、30℃/s冷却速度下拉伸性能曲线和金相组织。结果表明,冷却速度在12~16℃/s区间时无明显屈服平台,18~30℃/s区间时产生屈服平台,金相组织为贝氏体+铁素体,随着冷速增大,贝氏体组织形貌由不规则羽毛状向规则多边形转变,晶粒尺寸减小,晶粒度由10级增大到11级。分析认为,Q355B-Ti热轧钢卷产生屈服平台需要冷却速度达到18℃/s的临界值,在工艺设计范围内,通过控制冷却速度可以达到抑制或促进屈服平台的产生。

铌微合金化HRB400E钢铸坯裂纹研究与控制

铌是热轧带肋钢筋常用微合金化元素,具有细化奥氏体晶粒、沉淀硬化作用,且与钒相比价格较低具有较好的性价比。但因其元素特性,在铸坯冷却过程中易形成贯穿性裂纹,轧制时钢材开裂而导致堆钢。本文通过研究铌微合金化铸坯裂纹形成机理,采取优化钢水成分、低过热度浇注、二次冷却工艺优化等措施,有效解决了铸坯裂纹问题,轧制过程因铸坯裂纹导致的万吨堆钢率由1.32支降低至0.04支。

氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响

针对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性差的问题,通过热力学计算与高温原位观察,采用电子背散射衍射、透射电镜、扫描电镜和光学显微镜对含Ti高强钢的夹杂物、第二相粒子、断口形貌和低温冲击韧性等进行了研究。结果表明,含Ti高强钢低温冲击韧性差的原因与钢中大尺寸脆性夹杂物和Ti(C,N)、TiN析出相有关。将钢中w[N]从0.0049%降低至≤0.0035%时,可以有效降低钢中脆性夹杂物的数量和尺寸,从而提高钢材冲击韧性;终轧温度从885~895℃降低至875~885℃,可以促使纳米级TiC第二相粒子析出和大角度晶界的生成,并降低有效晶粒尺寸,从而明显改善钢材的低温冲击韧性;同时降低氮含量至≤0.0035%与终轧温度在875~885℃时,钛微合金化高强钢中平均晶粒尺寸从3.1μm降至2.7μm,小尺寸有效晶粒占比高,大尺寸夹杂物及数密度降低,大角度晶界中占比增长了16.6%,钢材低温冲击功可以从14.75 J提高到37.35 J。

微合金化对40Cr25Ni20Si2耐热钢性能影响的研究

研究了Al、Ti、N、Nb等复合微合金化对ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢组织和性能等的影响。结果表明,不同组合的复合微合金化ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢均达到完全抗氧化级别;0.3%左右的Nb与Ti、Al等复合微合金化对耐热钢的抗高温氧化性能和高温变形抗力均有提升,继续增加Nb含量至0.7%以上,组织中出现大量Nb的碳氮化物析出,变形抗力继续增加,但抗高温氧化稳定性下降;Al、Ti复合微合金化抗高温氧化的稳定性最好,Cr_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)复合氧化层均匀、连续、致密且与钢基结合紧密,但高温变形抗力低于含Nb的试样。在N含量增加的情况下,适当降低Ni含量,结合微合金化,耐热钢总体性能保持稳定。

Mo微合金化对82B钢高温力学性能及显微组织的影响

研究了添加Mo(质量分数)为0.02%、0.04%、0.07%、0.11%的82B钢对不同温度下高温拉伸后的组织和性能的影响及Mo对82B高碳钢的强韧化机理。结果表明:(1)200~300℃高温拉伸时,4组试验钢力学性能较好,300℃达到峰值,Mo为0.11%试验组最优,抗拉强度由1139 MPa增至1192 MPa,屈服强度为736 MPa,略有降低,伸长率与断面收缩率均有显著提高,分别为22%和72.9%。相较于Mo为0.02%试验钢,虽屈服强度下降约5%,但抗拉强度升高5%,伸长率、断面收缩率大幅增加,且塑性随Mo含量同步提高,随着温度继续升高,由于材料开始软化,各项力学性能均呈下降趋势。(2)Mo为0.02%和0.04%时,显微组织除渗碳体随拉伸温度的提高逐渐增多外,索氏体与珠光体未出现明显变化,与室温相同,当Mo增至0.07%和0.11%时,索氏体、珠光体团逐渐细化且分布均匀。同时,4组试验钢在300℃高温拉伸时出现蓝脆现象,通过断口观察发现,有Al、Si等元素的夹杂物存在,且失效方式为韧性断裂,断口主要可分为剪切唇区和纤维区,剪切唇区的面积随着温度的升高逐渐缩小。

Ti微合金化400 MPa级光伏支架用钢的开发

详细介绍了山西建龙1500生产线试制400 MPa级光伏支架用热轧钢带的成分设计、工艺路线以及产品质量情况。生产实践表明,按照设计的成分和工艺生产的光伏支架用热轧带钢的组织为铁素体+少量珠光体,拉伸性能和冷弯性能优异,能够满足用户的使用要求。

Mn,Zr复合微合金化对6061铝合金铸轧板组织和力学性能的影响

目的为了探究Mn,Zr复合微合金化对6061铝合金铸轧板材组织和力学性能的影响,方法制备3种不同成分的6061铝合金铸轧板,分别为原始6061铝合金板材、单独添加Mn元素的6061-0.4Mn铝合金板材和Mn/Zr复合添加的6061-0.4Mn-0.3Zr铝合金板材。采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、常温拉伸力学性能检测和拉伸断口分析等方式对3种6061铝合金铸轧板的组织和性能进行研究。结果结果表明,Mn元素不仅可以细化6061铝合金铸轧板的晶粒组织、提高小角度晶界的比例、抑制再结晶,还可以促进AlFeSi相向α-AlFeMnSi相转变,改善AlFeSi相形貌,减小AlFeSi相体积分数、抑制AlFeSi相的聚集促使其弥散分布。常温拉伸力学性能检测和拉伸断口实验结果表明,与原始6061铝合金铸轧板相比,单独添加Mn元素的6061铝合金铸轧板强度提升,但塑性明显下降,且断口呈现为脆性。Mn,Zr复合微合金化可以大幅降低小角度晶界比例,增强对6061铝合金铸轧板材组织再结晶的抑制作用。铸轧板组织中形成{100}<001>Cube织构,实现织构强化,进一步提高了铸轧板的强度和塑性,此时断口表现为韧性。结论Mn,Zr复合微合金化的6061铝合金铸轧板的综合力学性能更好,与单独添加0.4%Mn的铸轧板相比,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高了18.8%,37.8%,59.5%。

Ca、Sr微合金化对Mg-3Zn合金显微组织与力学性能的影响

利用坩埚式电阻炉制备了Mg-3Zn-xCa-ySr合金(x=0、0.1、0.3,y=0.1、0.3),采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了Ca元素和Sr元素对Mg-3Zn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:向Mg-3Zn-0.1Sr合金加入微量Ca时合金组织有小幅细化,大幅提高了合金力学性能;Ca元素含量达到0.3%时,合金出现Mg_(2)Ca相,连续分布在晶界上,对屈服强度影响不大,小幅降低了合金抗拉强度和塑性。在Ca含量为0.1%时,随着Sr含量的增加,合金晶粒细化,第二相增多,在晶界上生成新相Mg_(17)Sr_(2),抑制了细晶强化的效果,使合金屈服强度和抗拉强度变化不大,但塑性显著提升,此时合金综合性能最优。