仿晶界型铁素体／贝氏体低碳锰钢的组织和力学性能

对一种低碳锰钢进行了终轧温度高于Ar3卷取温度的不同控轧控冷处理．扫描电镜和透射电镜观察表明,终轧变形在奥氏体再结晶区进行时,有利于获得均匀分布的铁素体和一定含量的贝氏体组织．终轧温度降低到800℃,实验钢产生了形变诱导铁素体相变．当冷速增加到60℃／s且卷取温度为400℃左右时,铁素体主要沿原奥氏体晶界分布,晶粒得到细化,贝氏体体积分数增加,强度有较大的提高,但延伸率较低,屈强比较高．通过控制终轧温度为800-850℃、冷速为40℃／s左右以及卷取温度为550℃左右时,低碳锰钢可以获得仿晶界型铁素体／贝氏体的复相组织,其中铁素体晶粒尺寸为8—8．5μm,贝氏体体积分数在30％左右,综合性能较好．

控制冷却对CSP低碳锰钢组织和性能的影响

利用Gleeble 1500热模拟机测定了簿板坯连铸连轧EAF-CSP工艺生产的低碳含锰钢经奥氏体区二次变形后的CCT曲线.实验钢含有0.17％C,1.21％Mn和0.28％Si(质量分数).研究表明:提高热轧后的冷却速度使Ar_3温度降低,导致试验钢的晶粒进一步细化;冷速大于20℃/s时,出现贝氏体和铁素体的混合组织,可降低钢的屈强比;790℃终轧,550℃卷曲时出现铁素体/珠光体带状组织,提高冷速使溶质(如Mn和C)富集区在形成珠光体之前完成奥氏体—铁素体相变是避免生成铁素体/珠光体带状组织的有效方法.

TMCP对低碳锰钢组织和力学性能的影响

通过TMCP工艺实验,研究了终轧温度和卷取温度对低碳锰钢力学性能和微观组织的影响规律。结果表明,在形变诱导相变上限温度Ad3之上(850℃)终轧后快速冷却,组织主要由仿晶界型铁素体(GBA)和大量贝氏体组成,其中贝氏体铁素体呈板条状,塑性和韧性较高;当终轧温度降低到800℃(低于Ad3)时,得到的组织为等轴状铁素体和一定量的贝氏体,等轴铁素体的平均晶粒尺寸约为8μm,强度较高,综合性能良好。终轧温度和卷取温度主要是通过改变实验钢的组织组成和晶粒大小来对其力学性能产生影响的。通过控制终轧温度和卷取温度,可以实现细晶强化、贝氏体相变强化和析出强化的复合强化,有利于低碳锰钢获得良好的综合性能。

低碳锰钢强韧化机制的研究

在实验室对低碳锰钢进行了控轧控冷试验。利用光学显微镜和透射电子显微镜等测试手段,对试验结果进行了研究。结果表明,具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢具有较高的强度和良好的韧性。贝氏体相变强化对低碳锰钢屈服强度的贡献可达30%,贝氏体铁素体板条的细化和铁素体亚晶的存在可以降低碳锰钢的脆性转变温度。具有铁素体和贝氏体复相组织的低碳锰钢除了固溶强化之外,主要强化机制为细晶强化和贝氏体相变强化。

变形制度对低碳锰钢组织性能的影响

为了获得细晶铁素体／贝氏体的复相组织，通过控轧控冷工艺研究了低碳锰钢在奥氏体区变形时变形量、终轧温度和卷取温度对组织演变和力学性能的影响规律．研究表明，增加变形量（对应道次间隔时间缩短）可以细化铁素体晶粒，但当终轧温度降低到800℃时，变形量的增加以及开冷温度的降低不利于贝氏体组织的获得．通过调整变形量、终轧温度、可开冷温度并适当降低卷取温度，可使实验钢获得晶粒尺寸约为5μm的铁素体和10％～20％的贝氏体组织，低碳锰钢强塑性能良好．

外加ZrC颗粒对低碳锰钢组织与性能的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行单向压缩热模拟试验,在实验室轧机上进行了C-Mn钢超细晶中板的轧制,研究了试验钢在形变诱导铁素体相变过程中ZrC粒子对钢的组织细化和力学性能的影响。结果表明:当ZrC粒子的粒径小于1μm时,Orowan强化机制参与材料的强化,导致组织超细化;由于ZrC/奥氏体相界面的不均匀变形,在界面产生形变位错源,使基体中的位错增殖,形成位错胞,因而提高了材料的强度;当ZrC粒子的平均粒径0.4μm、加入量为0.5%时,实验室轧后水冷可获得晶粒尺寸为3.9μm的9 mm中板,材料的抗拉强度约提高51%,综合性能显著提高。

ZrC颗粒增强低碳锰钢的显微组织与性能

以粒径为0.2-1.0μm的ZrC颗粒为增强相,采用压入铸造法制备含ZrC粒子的试验钢,通过热模拟实验、性能测试、透射电镜等方法,研究ZrC粒子对钢的组织细化和力学性能的影响。研究结果表明：ZrC粒子在基体20Mn2钢中分布均匀,能细化基体晶粒;在轧制过程中,ZrC粒子能加速形变诱导铁素体相变的进程,导致组织超细化;当ZrC粒子的平均粒径为0.4μm、加入量（体积分数）为0.5%时,实验室轧后水冷可获得晶粒粒径为3.9μm的9 mm中板,材料的屈服强度提高58%,综合性能显著提高,这主要归因于微米ZrC增强相良好的细晶强化及第二相强化作用。

低碳锰钢中铌钛复合加入作用的研究

利用热模拟试验机、高温显微镜及透射电镜等研究了低碳锰钢中复合加入铌、钛对加热时奥氏体晶粒长大,铌、钛碳氮化物的沉淀动力学以及热加工时奥氏体再结晶的影响.并研究得出在鞍钢现有轧制条件下采用控制冷却工艺。对 C<0.1%,Mn 在1.0%,复合加入 Nb.Ti 各0.03%左右的带钢,可达到综合性能良好,σs 为450MPa 级的水平。

Nb、Ti、Al多元微合金化对低碳锰钢抗氧化性能的影响

研究了经Nb、Ti、Al多元微合金化后 ,低碳锰钢抗氧化性能的变化规律。通过氧化动力学曲线的测定 ,确定了此类钢抗氧化级别的温度区间。Nb、Ti、Al微合金元素对低碳锰钢高温抗氧化性能的作用 ,主要是改善钢的高温氧化膜结构 ,依靠Nb、Ti元素形成弥散分布的微细碳化物质点 ,阻止铁离子的扩散 ,从而降低钢的氧化速率 ,提高抗氧化性能。

低碳锰钢中铌钛复合加入对沉淀及再结晶的影响

本文采用Gleeble热模拟机,透射电镜和能谱分析等手段研究了复合加入Nb,Ti的低碳锰钢中碳氮化物沉淀和奥氏体再结晶情况。对四种不同成分的钢在925～1075℃之间,以40％应变和10^(-4)～10^(-1)s^(-1)不同应变速率进行等温压缩试验,还分别在不同温度下以相同的应变速率和不同形变量压缩变形后经不同保温时间后水淬,测定钢中碳氮化物应变诱导析出的动力学数据。观察了经热变形试样中沉淀相的形状、尺寸、分布,成分变化及显微组织亚结构等。 研究结果表明:Nb,Ti复合加入,降低了碳氮的活度,增大了微合金元素的固溶度,使沉淀温度降低,析出范围变宽。增加Nb含量,使开始沉淀的时间推迟。奥氏体高温区沉淀的较大质点是以Ti为主的铌钛碳氮化物,较低温度沉淀的细小质点则以含Nb为主。 复合加入Nb,Ti,提高了奥氏体再结晶激活能,从而有效地抑制了再结晶的发生,其阻滞作用比单独加入时大。这种效应是由溶质原子的拖曳机制和其碳氮化物沉淀机制共同完成,但在高温奥氏体区,固溶阻滞机制起主要作用。

衡阳华菱钢管有限公司的“一种低碳锰钢的热处理方法”专利项目获湖南省专利奖二等奖

近日,衡阳华菱钢管有限公司申报的“一种低碳锰钢的热处理方法”专利项目获得2018年湖南省专利奖二等奖。该专利涉及一种无缝钢管的热处理方法,特别是钢管性能范围要求窄,采用低碳锰钢生产的无缝钢管的热处理方法。采用该专利中提供的热处理方法,无缝钢管热处理后的最终性能波动范围小。性能合格率高,与普通调质热处理相比,性能指标集中度高,性能稳定,缩短了钢管的生产周期,降低了能耗,减少了CO2的排放,提高了钢管的表面质量及产品品质。

经济型J55钢级低碳锰钢研制

通过对钢的强韧化分析,采取降C增Mn措施,设计出一种J55钢级用经济型低碳锰钢,可满足某企业在强度和冲击性能方面的要求标准。试制结果表明,利用轧制的变形强化和热轧后的控冷措施所生产的轧制态J55钢级套管,可满足某企业对低碳锰钢强度和冲击性能的要求标准。

微合金元素Nb、Ti对低碳锰钢组织与性能的影响

本试验借助光学显微镜,分析型透射电镜、电子探针等,研究了降低微合金化钢中的含碳量、复合加入Nb 和Ti、采取控制轧制和控制轧后控制冷却工艺,对低碳锰钢综合机械性能的影响。试验结果表明,在鞍钢现有生产条件下,0.06～0.09%C、1.0～1.3%Mn、0.03～0.05%Nb、0.01～0.03%Ti 钢,在具有一般轧制力的轧机上于930～980℃终轧并进行在线控制冷却,可获得σ_s>450MPa、α_(k(v))>50J/cm^2综合性能良好的板材.

奥氏体逆相变工艺对低碳中锰钢组织性能匹配性的影响

采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子背散射衍射和透射电子显微镜研究了低碳中锰钢在不同奥氏体逆相变(austenite reverted transformation,ART)处理过程中的组织演变以及影响性能的主要机制。结果表明:为避免奥氏体的不均匀长大和粗化,轧制前铸坯加热温度应控制在1200℃及以下。随着ART温度的升高,试验钢中逆转变奥氏体(reverted austenite,RA)含量逐渐增加,屈服强度逐渐下降,-60℃冲击韧性先升高后下降,但仍保持在150 J以上。低温ART处理后,RA含量较少,Mn主要以(Fe,Mn)_(3)C型短杆状碳化物的形式存在,具有较强的析出强化效果;高温ART处理后,Mn富集于RA中,少量RA长大明显,导致更强的相变诱导塑性效应和塑性提升,但对抑制低温下的裂纹扩展不利。

低碳高锰钢20Mn2A精炼过程中夹杂物成分变化研究

通过工业试验研究了低碳高锰钢20Mn2A精炼过程夹杂物成分变化情况。结果表明:20Mn2A精炼初期主要为纯Al2O3夹杂物,大尺寸夹杂物主要为CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)夹杂物,且其数量较多,部分成分与炉渣成分接近,认为其来源于炉渣。随着精炼的进行,夹杂物中CaO含量逐渐增多,夹杂物逐渐转变为镁铝尖晶石及CaO-MgO-Al_(2)O_(3)系夹杂物。到精炼末期,出现大量低熔点钙铝酸盐。精炼过程中大尺寸夹杂物主要为低熔点钙铝酸盐,该类夹杂物直到精炼末期依然存在。研究认为适当降低CaO活度有利于降低LF精炼过程钢中大尺寸低熔点钙铝酸盐夹杂物的生成。

CSP工艺轧制低碳锰钢组织演变模拟

为了选择合适的模型来模拟CSP工艺轧制低碳锰钢的组织变化,首先采用Jonas、Sellars、Saito、Yada等人开发的模型进行模拟,然后采用轧卡试验进行了工业试验验证。轧卡试验和计算结果表明:Jonas模型预测的晶粒尺寸在第一道次较实测值偏小,而在最后几道次较实测值偏大;Yada模型预测值较实测值偏小;Sellars和Saito模型预测值与实测数据吻合较好。

稀土对低碳硅锰钢组织转变的影响

冶炼10SiMn、10SiMnCe、10SiMnNb、10SiMnNbRE等低硫钢,测定10SiMnCe中固溶铈为0.09％,10SiMnNbRE中固溶0.035％RE。试验表明,稀土元素不改变过冷奥氏体转变CCT曲线的形状,但使其向右下方移动,即推迟了先共析铁素体的析出,阻碍了珠光体的分解,也推迟了贝氏体转变。同时将Ac_1,Ar_1,Ac_3,Ar_3,M_s,M_f等临界点降低5～62℃。在同样冷却速度下,先共析铁素体量减少,珠光体量增加且细化,粒状贝氏体量增加,转变产物的硬度升高。这表明固溶稀土增加了过冷奥氏体的稳定性和钢的淬透性。

低碳硅锰钢亚温等温淬火热处理工艺研究

通过对显微组织的分析和常规力学性能试验,对低碳硅锰钢亚温等温淬火不同热处理工艺进行了研究。