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.

马氏体—下贝氏体复相组织强韧化机理研究及实际应用

本文根据有关资料和笔者的试验结果,综述了目前钢中 M/Br 复相组织的研究情况,内容包括强韧性配合及影响因素,微观机理、存在的问题及今后的研究方向,以便指导生产实践,扩大其应用范围。

FF710钎具钢下贝氏体/马氏体复相组织的控制

对FF710钎具用钢设计了连续冷却实验,分析了不同冷却速度下的显微组织及硬度,讨论了无碳化物下贝氏体组织形成原因以及无碳化物下贝氏体/马氏体(CFB/M)复相组织的强韧性。研究表明:通过连续冷却在过渡区及基体获得的贝氏体组织均为CFB,电子衍射分析表明CFB是由贝氏体铁素体板条和残留奥氏体组成;CFB/M复相组织具有明显的强韧化效果。因此,在连续冷却过程中冷速应该控制在0.1～0.3℃/s之间,使得过渡区获得马氏体与细针状或竹叶状分布的CFB复相组织,提高渗碳层的强韧性;基体获得贝氏体/低碳马氏体复相组织,达到外强内韧的组织要求。

哑铃用钢在连续冷却过程中下贝氏体/马氏体复相组织的控制

以哑铃用钢FF710为研究对象,金相显微镜下观察了哑铃用钢FF710在不同冷却速度下连续冷却后基体以及过渡区的微观组织。实验结果表明,当哑铃用钢FF710冷却速度在0.1℃/s和0.3℃/s之间时,过渡区的组织为无碳化物下贝氏体/中碳马氏体复相组织,基体的组织为无碳化物下贝氏体/低碳马氏体复相组织,均具有良好的强韧化效果。

一种新的复相组织——仿晶界型铁素体/粒状贝氏体

本文在回顾几类典型高强度低合金钢强韧化途径的基础上 ,设计了一种新的复相组织———仿晶界型铁素体 /粒状贝氏体(GBA/Bg) ,并测试了此类复相钢的连续冷却转变规律与轧态力学性能。研究表明 ,试验钢可在较宽的冷速范围内得到这类GBA/Bg复相组织 ,且强韧性配合良好。在未利用贵金属元素、炉外精炼、控轧控冷及热处理的条件下 ,工业试生产得到的1 2mm中厚钢板的力学性能为σb=850MPa,σ0 2 =540MPa ,δ5=1 8% ,AKV(- 4 0℃ ) =34J。作为 80 0～ 1 0 0 0MPa级的高强度结构钢 ,这类钢具有良好的工业应用前景。

仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织的韧性

研究了仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢轧态组织的韧性与裂纹扩展特点.与单一粒状贝氏体组织相比,仿晶界型铁素体/粒状贝氏体夏相组织具有更好的强韧性配合.适量仿晶界型铁素体的存在增加了复相组织的协调变形能力,提高了裂纹形成功;同时使裂纹扩展路径弯曲、分叉,微裂纹尖端钝化,在一定程度上提高了裂纹扩展功.在粒状贝氏体转变的第二阶段（富碳亚稳奥氏体→马氏体/奥氏体（M/A岛）缓冷,已转变的马氏体将进行自回火,并提高残余奥氏体的热稳定性,从而使复相组织的裂纹扩展功得到明显提高.

Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展

无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢具有比同等强度马氏体钢更优异的韧性和塑性,被广泛应用到轨道交通、机械、建筑等领域。文章概述了低成本Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢近年来在合金化设计、工艺设计、微观组织、强韧化机理、强塑化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面取得的研究成果。特别介绍了近年来笔者在BQ&P工艺处理CFB/M复相钢方面的工作进展,经过BQ&P处理之后,CFB/M复相钢显示了更优异的强度、塑性、韧性和疲劳性能的匹配。最后简单介绍了Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢在不同领域的应用情况,特别是其在重载高速铁路领域的应用现状和前景。

具有仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相组织的大截面钢筋

探索了仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢用于制造热轧低碳高强度可焊钢筋的可行性与工业化前景。对不同铬含量的空冷贝氏体钢筋的组织、强韧性及可焊性等进行了对比研究。结果表明,含有0·25%铬的Mn-Si-Cr系低碳贝氏体钢在轧后空冷条件下得到含有约26%(体积分数)的仿晶界型铁素体的粒状贝氏体复相钢,其抗拉强度、屈服强度和伸长率(5δ)分别达到830MPa5、60MPa和18%,实现了较好的强韧性配合,并且具有较好的可焊性,在用于制造500MPa级大截面钢筋方面具有较大的市场化优势。

奥氏体-贝氏体复相组织形态的研究

在60Si2MnA钢等温淬火工艺和性能研究的基础上,用MEF-3型金相显微镜和JEM-200CX型透射电子显微镜对等温转变产物的组织形态进行了观察研究。并用Rigku D/maxⅢB型X-射线衍射仪测定了样品的残余奥氏体体积分数。实验结果表明,奥氏体-贝氏体复相组织强韧性好的原因在于含有一定数量的残余奥氏体和变态贝氏体组织,且贝氏作为无碳化物贝氏体。

GCr15钢B_下-M复相组织中下贝氏体的显微组织分析

用光学显微镜及透射电镜分析了GCr15钢B下 M复相组织中下贝氏体的转变过程及下贝氏体的特征。结果表明 :随等温时间的延长 ,下贝氏体量不断增加 ,剩余奥氏体的含碳量也不断提高 ,所析出的碳化物也逐渐长大变粗。

奥氏体—贝氏体复相组织在模具中的应用研究

考察了等温淬火温度和时间对６０ｓｉ２ＭｎＡ钢组织和性能的影响。实验结果表明，这种钢的奥氏体—贝氏体复相组织强韧性良好。原因在于其特有的组织形貌以及贝氏体为无碳化物贝氏体。应用于模具上，使用寿命可提高４～５倍，达到基体用ＬＤ的水平。

贝氏体含量对G55SiMoV钢M/B复相组织韧性的影响

通过控制热处理参数在G55SiMoV钢中获得了不同贝氏体含量的马氏体/贝氏体复相组织,研究了贝氏体含量对其韧性和回火脆性的影响。结果表明:随等温时间延长贝氏体含量增加,等温淬火5 min、15 min、30 min、60 min可分别获得17%、27%、29%、31%的贝氏体。当贝氏体量较多(大于27%)时,马氏体对贝氏体的应变强化效果降低,韧性提高更加显著。300℃以下回火时组织和硬度基本不变;300℃回火时存在回火脆性,该马氏体/贝氏体复合组织钢的回火脆性温度区间几乎不受贝氏体量的影响,但增加贝氏体量可以提高残留奥氏体稳定性,使韧性降幅减小。

钼钒对1400 MPa级贝氏体/马氏体复相铸钢力学性能的影响

研究了合金元素Mo、V对碳含量为0.15%-0.25%的贝氏体/马氏体（B/M）复相铸钢力学性能的影响。结果表明,Mo、V合理配合能大幅提高B/M钢的冲击韧性。组织分析和机理研究认为,Mo破坏晶界和贝氏体/马氏体板条间的碳化物膜,有利于韧性,V的加入起到了沉淀强化的作用,而Mo、V的强韧化效果还需要合适的Mn含量配合。Mo、V合金化B/M复相铸钢抗拉强度超过1 400 MPa;硬度超过44 HRC;缺口冲击韧性可达65 J,具有较佳的强度、硬度和韧性的配合。

控制冷却贝氏体/马氏体铸钢组织和性能的研究

用ＳＥＭ、ＴＥＭ对控制冷却获得的贝氏体／马氏体铸钢的组织进行分析，并与等温淬火、油淬试样的组织和性能相比较。结果表明，控制冷却贝氏体／马氏体组织中的贝氏体是典型的下贝氏体形态，马氏体为位错马氏体及少量孪晶马氏体的混合；强韧化方式以细晶强化和弥散强化为主，综合性能优于等温淬火贝氏体／马氏体组织和油淬马氏体组织。

Si、Mn复相耐磨铸钢复相热处理组织与性能研究

测定了以Si、Mn为主合金化元素的耐磨铸钢的TTT曲线 ,曲线存在明显的海湾 ,贝氏体转变区域较宽 ;根据TTT曲线 ,研究分析了这种耐磨铸钢在不同工艺条件下等湿淬火复相热处理后组织、性能 ;结果表明 ,等温淬火复相热处理后所得组织为板条状贝氏体铁素体和奥氏体 ,贝氏体铁素体间距随等温温度的升高而变宽 ,奥氏体量增多 ,其强度、硬度下降 ,塑韧性提高。

GCr18Mo轴承钢复相组织对强韧性影响

对GCr18Mo轴承钢中下贝氏体-马氏体(简称B下/M)复相组织的强韧性进行了研究,结果表明:随下贝氏体量的增加,其冲击韧度、断裂韧性逐渐升高,抗弯强度先增加而后下降;与单一马氏体组织相比,B下/M复相组织具有更好的强韧性;B下/M复相组织的冲击韧度与下贝氏体量呈线性关系;下贝氏体体积分数为37.5%的B下/M复相组织具有最佳的综合力学性能。

GCr15钢复相淬火组织及其对力学性能的影响

研究了GCr15轴承钢在不同温度奥氏体化后,以不同等温淬火温度和等温时间获得的不同比例的马氏体+下贝氏体(M+Bl)复相组织,探讨了碳化物对其强韧性的影响。试验结果表明,随着奥氏体化温度的提高,残余碳化物逐渐细小、均匀、弥散,随着等温时间延长,下贝氏体针由孤立单针状向草丛、并排或堆状发展;当下贝氏体量为50%～60%时,其抗弯强度和挠度均比常规淬火高,挠度提高尤为显著。

中碳低合金复相组织抗磨钢锤头的研制

研制出了一种中碳低合金复相组织抗磨钢锤头,其组织为:贝氏体+马氏体+奥氏体,HRC>50,a_k>55J/cm^2,抗磨性比ZGMn13提高90％以上。

贝氏体复相球墨铸铁磨球的研究

本文采用覆砂金属型铸造工艺，水玻璃水溶液淬火介质试制了一种贝氏体复相球墨铸铁材质。经热处理后磨球可获得针状贝氏体＋少许马氏体＋残余奥氏体组织，该复相组织心表硬度值相差不超过2．0HRC，硬度值在55～58HRC之间，冲击韧性可达21～23J／cm2，是一种理想的磨球用耐磨材料。