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 。

1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的合金设计

综述了贝氏体 /马氏体复相组织对钢强韧性的影响及残留奥氏体对钢延迟断裂性能的影响。在清华大学贝氏体研究及推广中心工作积累的基础上 ,设计了一种新的 1 50 0MPa级经济型贝氏体 /马氏体复相钢。该钢奥氏体化后空冷就可获得贝氏体 /马氏体复相组织 ,经低温回火后 ,钢的抗拉强度σb≥ 1 50 0MPa ,屈服强度σ0 .2 ≥ 1 2 0 0MPa ,伸长率δ5≥ 1 4% ,断面收缩率 ψ≥57% ,室温冲击韧度aku≥ 1 0 9J/cm2 。

1500MPa级经济型贝氏体/马氏体复相钢的组织与性能

在清华大学贝氏体研究及推广中心以往工作的基础上 ,设计了一种新的 15 0 0 MPa级经济型贝氏体 /马氏体复相钢。该钢奥氏体化后空冷 ,就可获得具有较复杂精细结构的无碳化物贝氏体 /马氏体复相组织。经低温回火后 ,其 σb≥ 15 0 0 MPa,σ0 .2 ≥ 12 0 0 MPa,δ5 ≥ 14% ,ψ≥ 5 7% ,aku≥ 10 0J/ cm2 ,并且组织细化 。

贝氏体/马氏体复相组织对低碳合金钢强韧性的影响

对低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢采用空冷和油淬方式分别处理成贝氏体/马氏体复相组织和马氏体组织,探讨了显微组织和回火温度对钢的强韧性的影响.电镜分析表明,空冷处理的低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢中的贝氏体分别为典型贝氏体和无碳化物贝氏体.Formaster-F相变仪测定表明经空冷处理后,两种钢复相组织中的贝氏体含量均约为20％.力学性能实验表明,空冷低碳Mn-Cr系合金钢在未回火状态下就具有较高的冲击韧度.低碳Mn-Si-Cr系低合金钢油淬后的低温回火脆性开始温度约为220℃,而空冷后其低温回火脆性开始温度提高至360℃以上.示波冲击实验表明,未回火状态的空冷低碳:Mn-Cr系低合金钢和360℃回火后的空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的冲击韧度是由于在该状态下实验钢具有较高的裂纹扩展功所致.因此,空冷低碳Mn-Cr系合金钢可在未回火状态下使用,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢必须在回火后使用,经340-360℃回火后,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的强韧性.

不同碳含量对中碳低合金钢分级等温淬火组织与性能的影响

以Si、Mn合金钢为对象,研究了不同含碳量对中碳低合金钢分级等温淬火组织和性能的影响,分析贝氏体、马氏体含量与实验钢性能的关系。结果表明,增加含碳量,实验钢中下贝氏体含量下降,马氏体含量增加,实验钢硬度增加,冲击韧度降低;在中碳低合金钢中降低下贝氏体含量或增加马氏体含量可以提高材料硬度,但会引起其冲击韧度的下降。当碳含量在0.48%~0.50%时(下贝氏体含量为30%~40%、马氏体含量为40%~50%),贝/马复相组织强韧性匹配较好,材料具有优异的综合力学性能。

制备工艺对石油套管组织和强韧性的影响

将25Mn V石油套管用钢通过直接淬水与水冷→空冷→水冷的双介质淬火冷却工艺分别处理成全马氏体组织与下贝氏体/马氏体复相组织,对比研究了不同淬火工艺下的微观组织特征及回火工艺参数对试验钢强韧性的影响。结果表明:双介质淬火所得下贝氏体/马氏体复相组织具有明显的强韧化效果,可以降低应力集中,有利于材料韧性的改善和阻止微裂纹的产生与扩展;力学性能测试表明,试验钢大约在400℃左右出现韧性低谷,呈现出低温回火脆性的特征,因此,该复相组织适合于在高温回火状态下使用,此时复相组织提高材料韧性的作用更为显著。

45CrNiSiMnMoVA超高强度钢的强韧化热处理工艺

采用力学性能测试、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等研究了不同热处理工艺对新型低合金超高强度45CrNiSiMnMoVA钢的微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着奥氏体化温度的不断升高,试验钢的力学性能逐渐提高,并在920℃时达到峰值,达到峰值之后才会缓慢下降;在320~380℃回火后,试验钢的强韧性随回火温度变化的幅度非常小,当回火温度为350℃时,试验钢具有强度、塑性和韧性相配合的最优综合力学性能。分析认为,试验钢的强韧化机理与以"多相、亚稳和多尺度"为核心思想的M^3组织性能调控理论十分吻合。

新型贝氏体钢汽车板簧材料的性能研究

设计了一类 (0 38～ 0 4 4) %C Mn Si Cr成分的贝氏体钢汽车板簧材料 ,测定了常规力学性能 ,分析了组织特征。结果表明 ,该钢奥氏体化后空冷具有贝氏体 /马氏体复相组织 ;奥氏体化后空冷 ,经中低温回火后 ,其力学性能σb≥ 180 0MPa ,σ0 2 ≥ 16 0 0MPa ,δ5≥ 7%,ψ≥ 35 %,均显著超过 6 0Si2Mn钢的性能 ,屈强比 >0 8。钢中较高的Si含量使钢的第一类回火脆性温度升高 ,但随含碳量的增加 。

大直径锻造耐磨钢球热处理工艺的优化

通过对淬火温度、自回火温度和贝氏体等温转变时间对大直径锻造钢球的硬度、冲击韧性以及组织的影响的研究,对比分析了不同热处理工艺的微观组织和性能的关系。研究结果表明:锻后空冷利用余热淬火时,较优淬火温度为750℃;淬火后自回火温度较高时,钢球芯部马氏体/下贝氏体复相组织中贝氏体组织含量较高且硬度较低,为了保证淬火后钢球具有高硬度及自回火的过程,则较优自回火温度为160℃;随着贝氏体等温转变时间的延长,贝氏体含量及冲击韧性显著提高,当贝氏体等温转变时间超过110 s时,硬度明显降低,即贝氏体较优等温转变时间为110 s。与常规淬回火相比,可得到钢球组织和性能的较优匹配,综合性能优于淬回火处理。

贝氏体等温淬火对Dievar热作模具钢高温摩擦磨损性能的影响

利用贝氏体等温淬火工艺在Dievar钢中制备不同体积比例的贝/马复相微观组织,通过对显微组织、宏观/微观硬度、磨面形貌、磨屑和磨损率的分析进一步研究了贝/马复相Dievar热作模具钢的高温摩擦磨损性能并探讨其磨损机制。结果表明,Dievar钢中下贝氏体含量随等温淬火保温时间的延长而增加,其中保温3、5、10 min时下贝氏体体积占比分别为32%、45%、63%。贝/马复相试样相比于传统油淬试样具有更高的回火抗性,不同等温试样硬度值均高于传统油淬试样硬度值。同等磨损条件下,等温淬火Dievar钢相较于常规热处理Dievar钢耐磨性更加优异。在400~600℃高温摩擦磨损试验条件下,Dievar钢表面氧化物为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)。Dievar钢400~500℃高温磨损机制为磨粒-轻微氧化磨损;随着温度升高,氧化物颗粒尺寸变大,磨粒磨损加剧。当温度升至600℃时,常规油淬试样磨损机制为磨粒-氧化磨损,以磨粒磨损为主;而等温淬火试样磨损机制则以氧化磨损为主。

热处理工艺对中碳低合金钢力学性能的影响

用水冷+盐浴等温淬火、空冷+盐浴等温淬火和直接盐浴等温淬火等方式对中碳低合金钢进行热处理,借助彩色金相技术和XRD分析方法研究了热处理方式对合金钢组织、力学性能的影响,并探索了性能与组织的关联性。结果表明,对中碳低合金钢进行空冷+盐浴等温淬火和水冷+盐浴等温淬火热处理,可得到不同下贝氏体含量的贝氏体/马氏体复相组织,材料的性能比铸态有大幅度地提高,冲击韧性提高92%-183%、硬度提高31%-55%。对材料进行空冷+盐浴等温淬火热处理,随着空冷时间的增加复相组织中下贝氏体含量逐渐降低、马氏体含量逐渐升高,而硬度和冲击韧性分别呈增加和降低趋势。中碳低合金钢的性能与各组织的含量密切相关,当下贝氏体含量为30%-40%、马氏体含量50%-60%时,贝氏体/马氏体复相组织强韧性匹配较好,材料具有较高的综合性能。

奥氏体化温度对中碳低合金耐磨钢组织和耐磨性的影响

研究了奥氏体化温度对中碳低合金耐磨钢组织与耐磨性的影响。结果表明,在900℃奥氏体化温度下,通过中断空冷淬火处理,试验钢的显微组织为下贝氏体/马氏体复相组织,此时试验钢具有较好的强韧性配合及最佳的耐磨性。

热处理工艺对35CrMo钢组织及性能的影响

利用SEM、金相显微镜、冲击试验机研究了淬火+回火、贝氏体等温淬火两种热处理工艺对35Cr Mo钢组织及性能的影响。结果表明,随回火温度提高或贝氏体含量的增加,材料的强度降低、塑韧性增加;回火索氏体组织的冲击断口表现为塑性韧窝状,而贝氏体/马氏体复相组织的冲击断口的纤维区表现为塑性韧窝状,放射区表现为脆性解理断裂;在等强度、塑韧性条件下,回火索氏体裂纹形成功低于贝氏体/马氏体复相组织,当裂纹形成后,回火索氏体组织裂纹扩展功高于贝氏体/马氏体复相组织。