表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

30Mn水淬钢调质热处理工艺的研究

测定了30Mn钢的CCT曲线和淬透性。研究表明,当冷却速度大于60℃/s时,能得到50%以上的马氏体组织,淬透性能满足Φ245mm×13.84mm以下油井管的要求。在此基础上研究了不同的回火温度、回火保温时间、淬火温度和淬火保温时间对30Mn钢组织性能的影响规律,制订了实验室条件下的调质热处理工艺,并进行了试验研究。结果表明,经此调质工艺处理后,材料的力学性能达到了API5CT标准要求。作为水淬钢种,30Mn钢可用来生产N80Q钢级的油井管。

淬火和回火温度对30MnSi钢筋组织与性能的影响

采用高强钢筋热处理生产线对30Mn Si热轧盘条钢筋进行在线感应淬火和回火处理,研究淬火和回火温度对其组织与性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,钢筋的力学性能呈先增大后降低的趋势。随着回火温度的升高,钢筋的抗拉强度逐渐降低,伸长率变化不大。

铸态30Mn钢热变形过程中的动态再结晶行为

基于铸辗复合成形工艺,研究了铸态30Mn钢在变形温度为950-1150℃,应变速率为0.1、0.5和1 s-1时的热压缩变形中的动态再结晶行为。结果表明,在不同应变速率条件下,当形变温度高于1000℃时,所有试样都能发生动态再结晶。铸态30Mn钢动态再结晶激活能为305.83 k J/mol;临界应变与峰值应变的比值为0.57,临界应力与峰值应力的比值为0.90;分别建立了动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸模型;分析了不同变形条件的显微组织。

Fe-30Mn-5Al TWIP钢的拉伸变形行为

在保证Fe-Mn-Al-Si系TWIP钢原有性能的基础上,为了消除Si对钢表面镀锌的不利影响,根据层错能计算方法以及钢的奥氏体稳定区与成分的经验解析方程,设计了Fe-30Mn-5Al单相奥氏体TWIP钢。采用万能实验机对其进行室温拉伸实验并对实验后的试样进行了背散射电子衍射分析(EBSD),研究了Fe-30Mn-5Al钢的拉伸变形行为。结果表明:Fe-30Mn-5Al奥氏体TWIP钢的层错能为50.35 mJ/m^(2),固溶后的Fe-30Mn-5Al钢,在室温拉伸过程中,形成了大量形变孪晶,抗拉强度达到800 MPa,拉伸延伸率高达100%,兼具优异的强度和塑性。

30Mn钢调质P110钢级油管热处理工艺研究

根据30Mn钢的CCT曲线确定出A_c1、A_c3和Ms温度,在27MnCr调质P110钢级产品热处理工艺基础上,通过分析30Mn钢与27MnCr钢的合金成分、管径规格对热处理工艺性能的影响,从淬火温度、回火温度、保温时间、冷却速度等方面采用对比分析法得出30Mn钢调质P110钢级油管的工业化热处理生产工艺:淬火温度925℃、步进周期32 s,回火温度530℃、步进周期32 s,外淋水量1300 m^3/h、外淋时间12s,内喷水量350 m^3/h、内喷时间11s。

固溶处理对高强轻质汽车钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、硬度计、拉伸试验机等方法,研究了固溶处理对锻态和和时效态高强轻质汽车用Fe-30Mn-10Al-2C钢的物相组成、显微组织和拉伸性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明:随着固溶温度从950℃上升至1200℃,不同固溶时间下固溶态汽车钢的显微硬度逐渐减小;相同时效工艺下,固溶温度越高,汽车钢的显微硬度越大,固溶温度为1100℃时汽车钢的硬化特征相对明显。随着固溶温度的升高,固溶态汽车钢的晶粒尺寸逐渐增大;当固溶温度升高至1150℃及以上时,汽车钢中出现了δ高温铁素体相。固溶时间和时效工艺相同时,时效态汽车钢的强塑积会随着固溶温度升高先增后减,1100℃/1 h+500℃/4 h是汽车钢适宜的固溶和时效热处理制度,此时汽车钢具有最高的强塑积,为45.66 GPa·%。