复合金化低碳SiMn3型贝氏体钢的组织与性能研究

研究了符合我国资源特点的复合金化低碳SiMn3型贝氏体钢在不同热处理状态下的组织与性能。结果表明：该类钢空冷获得粒状贝氏体并具有良好的强韧性；空冷后中低温回火具有最佳强韧性组合；空冷后高温回火产生回火脆性。

预合金化粉末制备钛基复合材料研究进展

钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工艺在增强相分布、尺寸及结构方面的局限性,使得TMCs的力学性能提升面临挑战。预合金化粉末为TMCs提供了新颖的增强相结构,可以将TiC、TiB等陶瓷颗粒细化至纳米级并均匀分布,显著细化材料,同时,还可以与一次粉末边界(PPB)网络结构结合,实现增强相的多级分布,为PM和AM工艺在优化TMCs的强塑性方面开辟新的途径。基于此背景,本文综述了利用预合金化粉末制备PM TMCs和AM TMCs的研究进展,介绍了预合金化粉末的制备工艺,并探讨了其带来的新型结构与性能优化效果。最后,总结了该工艺在当前阶段面临的突出问题,并展望了未来的研究方向和发展趋势。

B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究

研究了B/Y复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响,分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程,测试了高温钛合金在室温和650℃下的拉伸性能。结果表明,B/Y微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷,形成了包裹于β晶界的链状TiB增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒,显著细化了原始β晶粒,抑制了β晶界的移动,使晶内析出的α片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后,高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象,TiB增强相促进了次生α相的球化。力学性能结果分析表明,两相区变形合金具有较好的强塑性匹配,B/Y复合添加后高温钛合金650℃拉伸强度得到明显提升。

Nb-V复合微合金化中碳非调质钢的连续冷却转变

利用Formastor-Digital膨胀仪测定了Nb-V复合微合金化中碳非调质钢的连续冷却转变曲线（CCT曲线）,并测定了不同冷速下实验钢硬度的变化。分析了不同Nb、V含量对中碳非调质钢连续冷却转变的影响。结果表明,随着Nb、V含量的增加,相变点温度随之降低,并使得转变过程中珠光体、贝氏体转变区域变宽,组织中相应的体积分数增加。冷速在0.08-1℃/s时,组织主要为铁素体和珠光体;当冷速大于2.5℃/s时,开始发生贝氏体转变,随着冷速的进一步增加,贝氏体含量越来越多,并在5℃/s时出现马氏体组织。Nb-V复合微合金化实验钢受冷速的影响较大,随冷速的增大实验钢的显微硬度也随之提高。冷速分别在10℃/s和30℃/s时,硬度突然增大。

Sc和Zr复合微合金化在Al-Mg合金中的存在形式与作用

研究了微量Sc和Zr复合合金化对Al Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Zr复合微合金化可显著提高Al Mg合金的强度。Al Mg Sc Zr合金凝固过程中形成的初生Al3 (Sc ,Zr)复合粒子具有极强的晶粒细化作用 ,次生Al3 (Sc,Zr)质点与Al Mg Sc合金中次生Al3 Sc质点相比析出密度大大增加、分布更加均匀弥散、抑制再结晶的能力更为强烈。Sc和Zr复合微合金化大大促进了微量Sc在Al Mg合金中的强化作用。由于Zr的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Zr复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本。

微合金化对原位复合材料组织与性能的影响

利用熔体原位反应法制备了（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料．研究了添加质量分数均为0．2％的Mn和Cr微合金元素对所制备的复合材料微观组织和室温力学性能的影响．SEM分析结果表明：添加微合金元素改善了（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料的微观组织，原位Al3Zr颗粒和初生α相得到了有效细化，尺寸大部分为2-3αm，增强颗粒均匀分布在A356基体中，颗粒呈球形或椭球形．室温拉伸试验结果表明，添加微合金元素对复合材料的力学性能有一定程度的改善，其抗拉强度σ，屈服强度σs。和延伸率δ较添加前分别提高了13．9％，16．9％和10．6％，达到326．1MPa，252．2MPa和5．2％．SEM拉伸断口形貌分析表明，其断裂属于塑性断裂．

Sc、Zr、Ti复合合金化对Al-5Mg合金组织和性能的影响

通过向合金中单独或联合添加微量的Sc、Z r、T i,研究了Sc、Z r、T i复合合金化对A l-5M g合金微观组织、再结晶抗力及力学性能的影响。研究结果表明:合金中单独添加0.2%Sc,使合金的再结晶抗力、硬度和强度明显增加而塑性明显下降,但对合金没有晶粒细化效果。Sc、Z r复合合金化明显改善了Sc对晶粒的细化能力和再结晶抗力,合金的强度和硬度也进一步增加,但对塑性的影响不大。添加0.036%T i进行Sc、Z r、T i复合合金化使合金具有最佳的晶粒细化效果和再结晶抗力,但对合金的力学性能影响不大。原因在于Sc、Z r、T i复合合金化降低了A l-A l3Sc共晶点,而且Z r、T i可以代替部分Sc形成A l3Sc1-xZ rx或A l3Sc1-xT ix复合粒子,有利于凝固过程中形成与α-A l具有良好晶格匹配性的一次A l3Sc1-xZ rx或A l3Sc1-xT ix复合粒子及挤压和退火过程中二次复合粒子的析出。这些大量的、弥散分布的、与基体共格的粒子可以有效地阻止位错的运动和亚晶界的迁移,从而产生良好的细晶强化、弥散强化和亚结构强化效果。

Zr-Ti复合微合金化高强高韧结构钢的焊接性

通过热模拟试验建立了F550钢板的焊接热影响区连续冷却转变曲线,研究了焊接热影响区组织转变与性能变化规律.结果表明,钢板经过Zr-Ti复合脱氧处理后,在钢中形成了许多可以在焊接过程中钉扎焊接粗晶区奥氏体晶界的细小弥散Zr-Ti复合氧化物粒子,同时采用低碳设计,并进行镍、铬、铜、钼的适量合金化,所以在较大焊接热输入范围内(25～100 kJ/cm)可以获得优良强韧性的贝氏体组织,M-A组元细小呈弥散分布.50 kJ/cm的实际埋弧焊接粗晶区V形冲击韧性结果表明,该钢焊接粗晶区在-60℃下具有良好的低温冲击韧性.

复合微合金化对SiMn3型贝氏体钢力学性能的影响

研究了用少量Mo，微量V，B，Re进行复合徽合金化，对低碳SiMn3型贝氏体高强钢力学性能的影响。结果表明，复合微合金化可显著提高其空冷状态的韧性，明显改善低温韧性，并可显著提高回火抗力和高温回火后的强度。

加热温度对钛铌复合微合金化高强钢析出和性能的影响

在实验室冶炼了一种低碳高强度微合金钢,进行了轧制和回溶试验,对轧制试样进行了拉伸试验﹑检验了金相组织,并用TEM对比分析了不同加热温度下试样的析出物形貌、成分、尺寸。结果表明,1 280℃加热保温后轧制产品的性能优于1 180℃加热轧制后产品的性能;两种加热温度下轧制试样的组织都由铁素体和珠光体组成,晶粒尺寸基本相同;轧制试样的析出物均为(Ti,Nb)(C,N)复合析出,但1 280℃加热温度的试样析出更加细小、数量更多。析出强化理论计算表明,加热温度高的试样析出强化要比加热温度低的试样高131 MPa。回溶试验表明,铸坯在1 280℃保温1.5 h后,析出物基本回溶,而1 180℃保温1.5 h后,析出物不能充分溶解,证明了加热温度对钛铌微合金化高强钢析出强化有较大的影响。

700 MPa级Ti-Nb-V-Mo复合微合金化高强钢的工业研制

基于CSP工艺,采用Ti基复合微合金技术、控轧控冷及平整工艺,开发了屈服强度700 MPa级别的薄规格高强钢,借助SEM、TEM、EDS和力学性能测试等,分析了不同轧制工艺参数对高强钢性能、组织及析出物的影响。结果表明,该高强钢组织由准多边形铁素体及极少量粒状珠光体构成;薄规格强化及冷却速度控轧的细晶强化、卷取温度控制的析出强化共同决定了钢的组织和力学性能;高温大压下、头部连续冷却有利于薄规格细晶强化,高温(890±20℃)终轧、高温(620±20℃)卷取有利于析出大量尺寸20 nm以下且弥散分布细小的以含Ti为主的(Ti,Nb,Mo)C粒子,析出强化作用明显。与平整前相比,热轧带卷平整后钢屈服强度提高约30 MPa、抗拉强度提高约10 MPa、延伸率降低了7.9%~16.7%。

灰铸铁锡锑复合合金化的试验研究

在碳当量４．０４％～４．２７％范围内灰铸铁金属液中，加入适量的Ｓｎ和Ｓｂ进行合金化处理，可使浇注试棒的基体组织珠光体数量明显增多、抗拉强度值亦随之提高。本研究还引入了锡当量（ＳｎＥ）的概念，并建立了在试验条件下灰铸铁的σｂ－ＳｎＥ及ＨＢ－ＳｎＥ回归关系式。

铌钒复合微合金化400MPa级钢筋的研制与生产

介绍了采用铌钒复合微合金化技术研制开发HRB400钢筋的工艺和产品性能,分析了冶炼、轧制工艺及合金元素对钢筋性能的影响规律,并应用回归分析方法确定了铌、钒元素对性能影响的经验公式,对开发铌钒微合金钢具有很好的指导意义。实践证明,采用铌钒复合技术生产HRB400钢筋,不仅其机械性能良好,而且具有低成本优势。

Cr/Al复合合金化Fe_3 Si基有序合金的制备及其力学性能

采用真空电弧熔炼/退火制备了Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金。通过XRD、SEM对试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析。结果表明,Cr/Al复合合金化Fe3Si基有序合金主相仍为Fe3Si相。元素Al,Cr复合合金化较为明显的改善了Fe3Si基有序合金的脆性。Fe65Si25Cr5Al5的抗压和抗弯强度最高,这是因自身高的有序度而呈现的陶瓷性的高强度低应变量特征。有序合金表现出明显的解理断裂特征,Fe80 Si10 Cr5Al5表现出二次解理的特征,Fe75 Si15 Cr5 Al5和Fe70 Si20 Cr5 Al5在断裂时出现了一些韧性特征的撕裂棱,这应与自身适中的有序度有关。

复合微合金化低碳SiMn3型贝氏体钢焊接裂纹敏感性的研究

用铁研试验法 ,研究了符合我国资源特点的复合微合金化低碳SiMn3型贝氏体高强钢的焊接裂纹敏感性。结果表明 ,该类钢即使在不预热的条件下施焊 ,也不会出现冷裂纹。这与其HAZ过热区具有的板条贝氏体加低碳马氏体混合组织有关。

铌钒复合微合金化高强韧性JG590钢的研制与开发

部分企业主要采用先进的铁水预处理、RH炉外真空精炼、微合金化细化组织和控轧控冷工艺生产590MPa级别高强钢,但成本高。利用低硫铁水,钢包内充分脱氧,以铌钒复合微合金化、钢包底吹LF精炼处理、钢包喂线和严格的控温轧制技术,以较低的成本批量生产出12～32mm厚规格合格的590MPa级高强钢,能够满足用户提出的技术要求。

陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe‒0.5Mo‒1.75Ni‒1.5Cu‒0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB_(2)。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB_(2)与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量(质量分数)的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB_(2)的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB_(2)质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB_(2)烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB_(2)烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB_(2)质量分数为0.6%时达到最大值(971.7MPa),比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB_(2)、SiC和TiC。

热挤压模具钢表面复合合金化工艺研究

本文研究了稀土催渗S-C-N共渗处理,以期提高模具的抗咬合、抗粘着能力,渗层可增厚18％～35％。并对共渗层进行了组织形貌分析。经实际应用,热挤压模具使用寿命可提高3倍以上。

铌钒复合微合金化HRB500钢筋工艺研究

结合凌钢工况条件,采用Nb、V复合微合金化开发了HRB500钢筋。基于成分设计和微合金元素溶解度计算,确定了Nb、V含量分别为0.030%和0.010%,连铸矫直温度控制在1100℃以上,钢坯加热温度控制在1050～1150℃的生产工艺。试制结果表明,钢筋性能符合标准要求。

低成本铌钒复合微合金化抗震钢筋HRB400E生产实践

结合棒材生产线的工艺装备实际,进行了抗震钢筋HRB400E铌钒复合微合金化工艺研究与生产实践。通过控制加热温度及开轧温度提高铌的固溶度,轧后采用微穿水工艺加速铁素体相变并减少贝氏体产生,解决了含铌钢筋拉伸试验应力-应变曲线屈服平台不明显、市场接受度差的问题,同时避免了单纯采用铌微合金化钢筋大规格屈服强度不足的问题。铌钒复合微合金化抗震钢筋HRB400E符合国家标准质量要求,降低了合金成本,有利于抗震钢筋HRB400E的推广应用。