两相区淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响

为改善高强船体钢高屈强比、回火区间窄的问题,研究了两相区二次淬火温度对Ni-Cr-Mo-V系高强船体钢组织及性能的影响。通过改变二次淬火温度,研究实验钢冲击拉伸性能和显微组织的变化规律,并通过OM、TEM、XRD衍射等方法进行表征。结果表明,在淬火温度区间内,材料的性能表现出两种变化趋势。当淬火温度在640~700℃时,实验钢的强度随着二次淬火温度的上升而增加,而韧性下降。在该淬火温度范围内,实验钢的机械性能由铁素体+马氏体的双相组织和逆转变奥氏体的含量决定。随着二次淬火温度的上升,双相组织中铁素体的比例从40%降至10%,逆转变奥氏体的含量从11%下降至1%。当二次淬火温度从700℃增加到780℃时,实验钢的强度和韧性变化不明显,原因是二次淬火的温度已经超过了A3温度,实验钢组织转变为单一的马氏体组织,奥氏体晶粒尺寸变化不大(7.3~8.5μm)。综上,在680℃下进行两相区二次淬火可以获得最佳的强度和韧性匹配。

两相区淬火对10Ni5CrMo钢组织与性能的影响

研究了10Ni5CrMo钢经调质处理和淬火+两相区淬火+回火(QLT)热处理后的组织与性能。结果表明,10Ni5CrMo钢经两相区淬火处理后,得到板条状的二次回火马氏体+铁素体的混合组织,并且在板条边界及板条内部析出逆转变奥氏体,该逆转变奥氏体与基体遵从K-S关系。10Ni5CrMo钢经QLT处理后改善了钢的回火稳定性,屈强比降低,尤其是低温韧性显著提高。随着回火温度的升高,逆转变奥氏体的含量增多。稳定的逆转变奥氏体提高了低温韧性。

两相区淬火对9Ni钢中逆转变奥氏体的影响

淬火+两相区淬火+回火(QIT)能显著的提高9Ni钢的低温韧性。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)对QIT处理的9Ni钢中逆转变奥氏体的含量、形貌、分布以及两相区淬火对逆转变奥氏体的影响进行了研究。结果表明,QIT处理的9Ni钢中逆转变奥氏体的含量约为10%,以块状和薄膜状形态分布在基体中;两相区淬火的9Ni钢中的大角度晶界增多,有利于逆转变奥氏体的形核;基体上某些区域的C、Mn和Ni元素含量较高,利于逆转变奥氏体长大和稳定化。

两相区淬火温度对HSLA100钢显微组织及屈强比的影响

研究了HSLA100钢在两相区二次淬火时淬火温度对组织和屈强比的影响。结果表明:HSLA100钢在两相区二次淬火后形成了铁素体和M/A岛的混合组织;700℃淬火时,沿板条状铁素体分布着少量岛状组织;随淬火温度的升高,岛状组织数量增多且粗化,同时铁素体形貌从单一的板条状逐渐向多边形状转变,且其中的位错密度降低;当淬火温度升到820℃时,其显微组织又恢复到板条贝氏体;试验钢的屈强比在700～740℃温度范围内从0.94持续下降至0.67,而在740～780℃区间内波动很小(约为0.67),当温度超过780℃后又大幅上升。

两相区淬火对14MnCrMoNiNb钢组织和性能的影响

试验采用14MnCrMoNiNb钢,进行了淬火+两相区淬火+回火工艺(QQ’T)研究,试验结果表明,QQ’T工艺可以获得回火索氏体+少量铁素体的复相组织,在不损失材料强度和韧性的前提下,可以使材料的屈强比降低到0. 80左右,从而大幅提高材料的使用安全性能。

两相区淬火工艺对17Ni4.5CrMoV铸钢组织和力学性能的影响

研究了两相区淬火工艺参数(淬火温度、回火温度)对17Ni4.5CrMoV铸钢组织和力学性能的影响。结果表明,在两相区淬火工艺条件下,17Ni4.5CrMoV铸钢的组织得到细化,同时获得回火马氏体及铁素体混合组织,以及少量的逆转变奥氏体,这些使铸钢强韧性匹配得到较大改善。此外,确定了17Ni4.5CrMoV铸钢合适的两相区淬火工艺。

两相区加热淬火对材料低温韧性的影响研究

随着电力事业的发展,大型化和一体化的压力容器设备也在随着机组的增容而不断加大,致使制造电力压力容器设备的原材料锻件的厚度也在不断增大,使得控制大型锻件的热处理组织就尤为重要。如何获取良好的高强度高韧性的热处理组织是大型锻件良好使用性能的必要条件之一,同时获取组织均匀的大型锻件热处理方法也是制造难点之一。论述了ASME SA-508M GR.1钢的常规热处理工艺方法,对ASME SA-508M GR.1钢采用两相区淬火的新热处理工艺改进方法进行热处理,调整淬火组织,对比常规热处理工艺及改进后热处理工艺获得的微观金相组织结构,以及二者之间的力学低温韧性性能差异性,并分析了造成差异性的主要原因。

中锰钢两相区温轧淬火处理后的组织性能

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、室温拉伸等研究了0.1C-7.2Mn钢两相区温轧淬火处理后合金元素配分对碳化物、残留奥氏体、力学性能及加工硬化行为的影响。结果表明:随着退火时间的延长,经两相区保温后淬火(I&Q)处理的试验钢初始组织中多边形马氏体转变为板条状铁素体和奥氏体,铁素体沿长度方向长大变细;经两相区轧制保温后淬火(DI&Q)处理后,富C、富Mn碳化物先析出后溶解,同时铁素体回复多边化加剧,残留奥氏体由板条状逐渐转变为等轴状。相比I&Q处理,经DI&Q处理后,试验钢组织中富C区面积比由3.9%增加到8.7%,富Mn区面积比由0.9%增加到5.1%,残留奥氏体的含量由11.5%提高到17%,抗拉强度由1032.7 MPa提高到1171.5 MPa,断后伸长率由8.3%提高到15.8%,强塑积为18.5 GPa·%。

两相区淬火对7Ni钢微观组织和力学性能的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪,研究两相区淬火温度和保温时间对7Ni钢显微组织及力学性能的影响。基于热膨胀曲线,定量地测量了7Ni钢在淬火+两相区淬火+回火(QLT)工艺各阶段的逆转奥氏体生成量及转变速率,揭示逆转奥氏体的转变过程。结果表明:逆转奥氏体在QLT工艺中的转变依次经历了淬火保温、淬火冷却、回火保温、回火冷却四个过程。适当升高两相区淬火温度和延长保温时间,有利于回火过程中逆转奥氏体的转变,并促进其均匀分布,从而使7Ni钢强度降低,塑韧性增强。两相区淬火工艺为660℃保温30min时,7Ni钢综合力学性能达到最佳,并完全满足标准ASTM A553规定的9Ni钢的力学性能要求。

两相区淬火对核电Mn-Mo-Ni钢微观组织的影响

通过对一种核电用Mn-Mo-Ni钢进行预淬火+两相区淬火+高温回火处理试验,研究两相区淬火工艺对核电用Mn-Mo-Ni钢微观组织及位错密度的影响。结果表明:经过两相区淬火得到典型贝氏体+铁素体双相组织,同时晶粒更加细化,碳化物分布更加弥散均匀,透射观察与X射线检测均表明通过两相区淬火可以降低该Mn-MoNi钢中的位错密度,有利于提高核电用Mn-Mo-Ni钢的抗辐照脆化性能。

两相区热处理对不同初始组态钢板组织性能的影响

采用0.08C-1.2Mn-0.15Si成分钢,研究了γ+α两相区退火+淬火工艺对不同初始组态钢板组织及力学性能的影响.在相同热处理制度下,初始晶粒越细,马氏体体积分数越多;同一初始组态钢板.保温时间在2～30 min内,随着保温时间延长,马氏体体积分数缓慢增长;经热处理后,得到铁素体+马氏体双相钢的力学性能:抗拉强度600 MPa级,加工硬化指数n值为0.17～0.22,屈强比0.50～O.60,延伸率大于20%.

两相区二次淬火对高强度船体钢低温韧性的影响

对比了淬火+回火(QT),淬火+两相区淬火+回火(QLT)两种热处理工艺对高强度含铜船体钢组织性能的影响。结果表明,QLT工艺并未改变含铜高强船体钢的时效硬化行为;但大幅度提高了钢的低温韧性,使钢在较宽的回火温度范围内(550～650℃)获得高强度和高韧性的匹配;晶粒细化,双相组织和逆转变奥氏体的形成是两相区二次淬火提高低温韧性的主要原因。

两相区淬火对高强海洋工程钢组织性能的影响

对高强海洋工程用钢分别经过一次淬火+回火(QT)和一次淬火+两相区淬火+回火(QLT)2种热处理工艺处理后,采用扫描电镜(SEM)、连续冷却转变(CCT)曲线、高分辨透射电镜(HRTEM)等手段对其微观组织、相变特性和Cu的析出相进行了检测,并进行了室温拉伸性能及系列温度夏比冲击性能的测定。结果表明:实验钢在0.3~20℃/s的冷速下均得到贝氏体组织,随着冷速的增加,钢的转变温度有所降低,这与工业厚板淬火后表面和心部组织硬度存在一定差异的结果相吻合。经750℃在两相区保温并淬火对钢中的软硬相组织进行调控后,实验钢的屈服强度仍达到800 MPa以上,屈强比从QT态的0.96降低至0.92以下,较QT态的低温韧性有了显著的改善。在两相区保温后,钢中有大量的Cu粒子析出并粗化,然而在后续回火过程中仍有尺寸在20 nm以下的Cu粒子析出,仍可起到一定的析出强化作用。

不同轧制工艺对Gr.38钛合金板材组织性能的影响

通过2450 mm轧机对Gr.38进行轧制加工,对比分析了6种不同轧制工艺对Gr.38板材的显微组织、力学性能、冲击韧性和硬度等方面的影响。结果表明:两相区轧制+普通退火态的板材强度、塑性以及韧性匹配要优于近β和准β轧制的板材,且经过高温淬火+低温轧制的板材各向异性明显小于纯低温轧制的板材,说明高温淬火可以消弱织构,减小横纵向性能差异。高温淬火+900℃低温变形和880℃低温大变形换向轧制的板材横纵向力学性能均能满足指标要求。采用低温大变形换向轧制工艺生产的普通退火态Gr.38钛合金板材防弹效果最好。

不同两相区淬火温度对9Ni钢组织与性能的影响

通过SEM、XRD、疲劳试验机、冲击试验机等分析了620~680℃区间不同两相区淬火温度对9Ni钢强度和低温冲击性能的影响。结果表明,回转奥氏体含量和稳定性对材料性能影响显著,随着两相区淬火温度的升高,9Ni钢抗拉强度不断增大,而低温冲击性能呈现先升高后降低的非线性趋势。在640℃时,试样的回转奥氏体含量最高,达9.65%;断后伸长率最高,达到32.67%;冲击吸收能量最高,常温下达到332.83 J,-196℃条件下为297.69 J,总体展现出良好的强韧性。

两相区淬火对NV-F690钢性能与组织演变的影响

研究了一种低碳含铜NV-F690钢在固溶淬火+回火(QT)和固溶淬火+两相区淬火+回火(QIT)热处理过程中的组织演变与性能。使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别研究了QT态和QIT态钢板的精细组织,测试了钢板的室温拉伸性能,在-60℃下进行了Charpy冲击试验(CVN)。经QT处理的NV-F690钢板的屈强比为0.97,经QIT处理的钢板的显微组织为板条状的二次回火LM+铁素体,其屈强比为0.89,低温韧性显著提高。

一种海工用钢亚温淬火改善韧性的研究

海工用钢在工程结构中得到广泛使用,常见于船舶分段翻身、运输、吊装过程中常用的部件,要求具有很好的承重能力和稳定性,钢的强韧性直接决定吊装作业的安全性。亚温淬火又称临界区淬火、两相区淬火,它是将钢加热到奥氏体和铁素体两相区进行充分保温后淬火的一种工艺,低中碳钢经亚温淬火后,马氏体组织中若存在少量细小铁素体,就可在获得高强度的同时,提高塑性和韧性。

两相区淬火工艺对超高强度钢组织与性能的影响

研究了升温进入两相区淬火与奥氏体化后降温进入两相区淬火对960 MPa级调质型超高强钢组织性能的影响。结果表明:升温淬火工艺获得板条马氏体+针状铁素体组织,随着两相区淬火温度从800℃升高至850℃,强度提高,冲击性能变化较小;降温淬火工艺获得板条马氏体+多边形铁素体组织,随着两相区淬火温度从750℃降低至650℃,强度和冲击性能基本上保持不变。与常规QT工艺相比,试验钢升温和降温进入两相区淬火工艺后的强度均略有降低,但冲击性能均明显改善,其中降温淬火工艺冲击性能的改善更为明显。

合金元素在淬火配分钢中的应用研究进展

淬火配分钢作为第三代先进高强汽车钢候选材料之一,兼备低成本、高强度、高塑性等突出优点。与第一代、第二代先进高强钢相比,淬火配分钢更加符合现代汽车轻量化、绿色化与安全化的发展趋势,可用于制造保险杠、碰撞梁与A/B/C柱等强度高且成型复杂的冲压件。其中,合金元素是淬火配分钢的研发基础,近年来通过发挥钢材内合金元素的作用,遵循"多相"、"亚稳"、"多尺度"组织调控理念,使得淬火配分钢在综合性能方面取得了长足的进展。但由于淬火配分钢强度较高(800～1 500 MPa),目前仅宝钢、鞍钢、唐钢等少数国内钢铁企业具备生产能力。受Mn-Si系TRIP钢以及高Si无碳空冷贝氏体钢研发的启示,Speer J G基于高碳/中碳含硅钢实验结果以及热力学与动力学模拟,较全面地揭示了淬火-配分的概念。其难点在于淬火温度及配分时间的选取,即在保证强度的前提下使C配分最大化,以获得最佳马氏体/奥氏体复相组织配比,由此吸引众多研究者对淬火与配分工艺参数进行不断的探索,并发现在配分过程中将不可避免地引起碳化物析出、奥氏体分解,无法实现理想情况下的C完全配分到奥氏体中,导致残余奥氏体含量仅10%左右,限制延伸率进一步增加。若持续增添C又会恶化焊接性能。为解决这一矛盾,国内外研究者相继提出利用C、Mn等合金元素协同配分稳定奥氏体的想法,其中合金元素配分行为及促进其配分的途径成为目前淬火配分钢中奥氏体稳定化的研究焦点。研究者们利用3D-APT或EPMA技术对不同合金元素在铁素体、奥氏体、渗碳体间的配分行为进行表征并取得了丰硕的成果。钢中主流合金元素C、Mn、Si/Al、Cu/Ni在各相间化学势梯度的驱动下进行扩散,其中C、Mn、Cu/Ni原子偏向奥氏体一侧扩散,起稳定奥氏体的作用,而Si/Al向铁素体中配分,抑制渗碳体析出。此外,大量实验也证实了两相区加热及变形可强化合金元素的配分行为。本文简单介绍了淬火配分工艺的特点,阐述了淬火配分钢的增塑机理;并分析了不同合金元素在淬火配分钢中的作用,重点论述了不同合金元素的配分行为;同时根据合金元素的配分特点,详细指出了两种促进合金元素配分的主要途径;最后对合金元素在淬火配分钢中应用的前景进行了展望,为淬火配分钢的产业化发展奠定基础。

低C含7.7%Ni低温钢经两相区淬火后的组织性能

提出了一种Ni质量分数为7.7％的低C低温用CrNi钢,研究了其经淬火＋两相区淬火＋回火（QLT）处理后的力学性能,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）对试验钢的显微组织演化规律进行了研究.结果表明：经QLT处理的试验钢的显微组织主要为铁素体（F）＋板条马氏体（LM）＋马氏体/奥氏体组元（M/A）＋回转奥氏体（γ ＇）.随着两相区热处理温度（tL）的升高,LM的比例逐渐增加,F的比例逐渐减少,晶粒细化,大角度晶界（HAGB）比例和平均晶界角度（AGBA）大幅增加.当tL在650～680℃时,γ ＇的体积分数约为7％.-196℃下韧性（KV2）主要取决于γ ＇含量和HAGB比例两个因素.经QLT处理,试验钢的屈服强度（Rp0.2）大于530 MPa,抗拉强度（Rm）大于670 MPa,-196℃下的冲击韧性大于150J,强韧性达到了当前9Ni钢的水平.