304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究

利用OM,SEM和XRD对单轴非对称应力循环下304不锈钢棘轮变形过程中的微观组织变化进行了实验观察.结果表明:304不锈钢棘轮变形过程中,当棘轮应变达到一定值后会产生应变诱发马氏体相变,形成板条状马氏体,并且随循环周次的增加,形成的应变诱发马氏体相对量逐渐增加.因马氏体相变而诱发的塑性变形对总的棘轮变形量产生一定的影响,材料的棘轮应变应由两部分组成,即应力引起的塑性应变和相变诱发的塑性应变.

积累冲击能量对ZGMn8CrMo表层应变诱发马氏体相变的影响

在低、中等冲击能量条件下实现应变诱发马氏体相变是ZGMn8CrMo钢的重要服役特征。应用MLD–10型冲击磨料磨损试验机,研究了积累冲击能量与ZGMn8CrMo材料应变诱发马氏体相变量的关系。结果表明,随着积累冲击能量的增加,其应变诱发马氏体量增加,并得到了二者之间关系的经验公式:y=12.1lnx+16.4,为探讨该材料的应用范围提供了依据。

利用拉伸曲线测定应变诱发马氏体相变能

依据应变诱发马氏体相变材料拉伸曲线的特点，提出了一种应变诱发马氏体相变能 Ｅｐｔ的测定方法，并测定了 ３种材料在弹塑性失稳与应力平台阶段的相变能. 结果表明，应变诱发马氏体相变能只与材料成分有关，且随应变量增加分别保持恒定值．随相变能Ｅｐｔ增加，Ｍｓ地点降低，诱发马氏体的最小应变εｐｈ增大.

304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体的研究

用X射线衍射(XRD)、磁针法、力学性能和显微分析研究了商用热轧态和冷轧态304奥氏体不锈钢在不同变形方式下应变诱发马氏体的行为。结果表明:304钢热轧态由于存在多量碳化物和组织不均匀性,其奥氏体稳定性低,拉伸应变诱发马氏体量达40%,冷轧(固溶)态组织均匀、奥氏体稳定性高,拉伸应变诱发马氏体量仅9%;304冷轧板材扩孔、杯突成形时其切向和径向的二向拉应力有助于γ→α'转变,诱发马氏体量(30%～35%)多于单向拉应力的拉伸诱发马氏体量(8%～10%)。对于冷轧304不锈钢,在20%以上拉伸工程应变的驱动下才能较明显地诱发马氏体。304明显的强化效果(△σ达320～400 MPa)来自应变硬化和马氏体相变强化两方面:冷轧304钢的强化主要来自应变硬化本身;热轧304钢的强化不光有应变硬化的贡献,还有应变诱发的多量马氏体的重要贡献,而且后者是主要的。

304不锈钢板材冲压成形中应变诱发马氏体及其影响

X射线衍射分析、磁针分析和力学性能及硬度测试等的结果表明,冷轧(固溶处理)状态的304奥氏体不锈钢板材在冷成(变)形过程中产生了应变诱发马氏体(Martensite,M),扩孔、杯突成形时可达35%M,单向拉伸变形不足10%M。另一方面,发现须在一定程度的应变量驱动下冷轧304钢的亚稳态奥氏体(Austenite,A)才能较明显地转变为马氏体,拉伸试验时此门槛值约为20%;对304钢板料扩孔成形的有限元分析表明,在应变约为10%时即可生成22%的马氏体;那些较高硬度地点,即应变诱发马氏体量较多的部位,也正是扩孔应变量最大的区域。分析认为,二向拉应力状态的扩孔、杯突成形更有利于具有体积膨胀效应的A→M转变,能在主要变形区域(凸台、杯突处)诱发多量的马氏体,产生的综合硬化效应可达Δ35 HRB。304钢薄板成形中所诱发的马氏体是甚低碳(wC<0.05%)的体心立方强韧结构(α′-马氏体),具有增加n值、促进变形传播和应变均匀化等作用,有利于不锈钢板料伸长类成形性能的提升以及获得高的扩孔值λ、杯突值IE,也有利于提高304不锈钢冲压制件的结构强度。

不同载荷条件下奥氏体不锈钢的应变诱发马氏体的形成特性

采用电子背散射衍射法对奥氏体不锈钢(SUS304)在周期性载荷及静载荷条件下的应变诱发马氏体相变(SMT)进行了研究。观察到了两种不同的SMT特性,他们取决于塑性变形及李晶变形之间不同的机制。周期应力中的最大值对SMT的影响很大。当周期载荷的最大值〉80%σUTS时将大大提高Fe-α′,相的总面积百分比。换句话说,当试样的载荷小于Gmax=70%σUTS时就不会发生SMT,尽管此时试样已完全断裂。另外在SMT中存在明显的R比例效应。例如与R=0.1时相比当加载条件为R=-1时试样会出现更加强烈的SMT,这是由于压缩应力所造成的更大的应变所致。相反,在SMT中并未检测到明显的频率效应(1和30Hz相比),这可能是因为它们具有相同的最大周期应力。与周期载荷下的SMT特性相似,当试样静态加载的拉伸应力<70%σUTS时Fe-α′相的比例没有明显的提高。

马氏体相变诱发塑性量化表征及合金元素的影响

利用亚稳奥氏作不锈钢低温拉伸曲线的特点，提出了表征相变诱发塑性增量的量化指标：单位体积分数的马氏体诱发的平均塑性增量 Ｄ及本征塑性增量 ＤＩ；且 Ｄ近似等于 ＤＩ．对三种材料的相变诱发塑性的研究表明：钢中碳含量的增加使Ｄ值降低，降低层错能的合金元素有利于Ｄ的增加，而应变速率对Ｄ不产生明显的影响．

几种不锈钢的拉伸应变硬化行为

采用金相、X射线衍射(XRD)、拉伸试验和洛氏硬度检测等实验方法,研究4种不锈钢(410S、430、409L和304)的室温拉伸应变硬化行为,探讨其拉伸应变行为的特征与规律.结果表明:304不锈钢的加工硬化能力远高于410S、430、409L不锈钢,而且304冷轧(固溶)态的n值(0.57)高于304热轧(空冷)态n值(0.48).晶粒大小和第二相粒子数量是铁素体不锈钢应变硬化的主要因素,3种铁素体不锈钢应变硬化能力大小为:n410S>n430>n409L.304钢的强化主要来自加工硬化和应变诱发马氏体的相变硬化的贡献,冷轧态304与热轧态相比,在拉伸过程中诱发的马氏体很少(10%),其拉伸强化效应(384 MPa)主要来自加工硬化本身.

组织结构对应变硬化的影响

研究了不同类型材料应变硬化的变化特征 ,结果表明 :存在应变诱发马氏体转变的亚稳奥氏体不锈钢、TRIP钢平均硬化率最高 ,硬化指数随应变的增加呈抛物线型变化 ;变形后无相变但组织转变为孪晶结构的奥氏体锰钢硬化率次之 ,硬化指数n随应变量呈线性变化 ;组织无变化的稳定态材料硬化率最低 ,n是常数。

TRIP钢的应变硬化规律研究

应变硬化是金属和合金十分重要的力学性能之一,相变诱发塑性钢(TRIP钢)由于应变诱发马氏体相变,导致材料具有很高的硬化率d/σdε,硬化曲线与其他高强度钢有显著不同,硬化指数与应变的关系曲线呈抛物线形。通过实验分析,揭示了硬化率随应变的增加而增大是TRIP钢具有高强度和塑性的原因;硬化指数的变化与TRIP钢的硬化曲线和马氏体转变动力学有关。

相变能及相变诱发塑性增量的测试

利用亚稳态材料的拉伸曲线,通过产生应变诱发马氏体相变前的奥氏体硬化曲线段外推,提出了相变能及相变诱发塑性增量的测试方法;并以铬镍系奥氏体不锈钢为例进行了测试。结果表明:奥氏体不锈钢在-196℃时,随应变量的增加单位体积分数(1%)马氏体的相变能基本保持恒定,其值为11.3×106J.m-3;单位体积分数(1%)马氏体相变诱发的塑性增量为0.205%。

支架用冷轧2205不锈钢板微观组织演变及硬度分析

以支架用2205不锈钢板作为研究对象,对其开展扩孔、拉伸、杯突等多种测试试验,同时对其进行X射线衍射测试、硬度表征等。研究结果表明:固溶2205冷轧板中主要由单相奥氏体组织构成,在基体内生成了部分小尺寸的碳化物颗粒;2205钢经过拉伸与冲压处理后,基体中的奥氏体发生了马氏体转变;材料硬度则跟马氏体比例呈现相近的变化趋势;冷轧态下杯突与扩孔形成了比拉伸变形状态更高比例的诱发马氏体量。

高碳高合金钢激光熔凝处理的性能研究

采用CO2 连续波工业激光器在高碳高合金钢Cr12表面进行了激光熔凝处理试验 ,比较了激光处理前后Cr12钢的抗弯强度和耐磨性 ,采用电子显微镜观察了断口特征、断口处和磨面处熔凝层的TEM形貌 ,并用X射线仪测量了抗弯试验前后激光处理层中奥氏体含量随熔凝层深的变化。结果表明 ,激光熔凝处理后获得超细化的枝晶组织 ,其抗弯强度和耐磨性显著提高。在抗弯试验和磨损过程中 ,熔凝层内的奥氏体含量大幅度降低 ,并出现了大量的层错和位错团。晶粒细化 ,奥氏体应变诱发马氏体转变 ,大量位错团的产生是抗弯强度和耐磨性提高的主要原因。

Ti-5Mo-5V-1Cr-3Al合金的热压缩变形行为研究

采用恒应变速率热压缩模拟实验,对Ti-5Mo-5V-1Cr-3A1（简称1Cr）钛合金在应变速率0.001～1s-1、变形温度700～900℃条件下进行研究.结果表明：该材料的流变应力对温度与应变速率敏感：当变形温度为700～800℃时,真应力-真应变曲线呈现动态再结晶单曲线特征;当变形温度为800～900℃时,低应变速率（0.001s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶多应力峰值曲线特征,高应变速率（0.01～1s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态回复曲线特征.1Cr合金在等温压缩变形时的流变行为可用包含Zener-Holomon参数的Arrhenius本构方程描述,变形激活能为456kJ/mol.金相结果显示,材料在热压缩过程中的动态行为除了与变形速率、变形温度等加工参数相关外,也与相应温度、变形速率下材料的组织及相结构有关.合金在低应变速率0.001s 1下热压缩变形时,在接近相变点或以上（800～900℃）温度范围内仍呈现动态再结晶行为,这与材料在此阶段发生的应变诱发马氏体转变密切相关,马氏体相的析出促使材料在热变形时趋向于发生动态再结晶行为.

Fe—Cr—Mn(W,V)奥氏体钢的低温韧性

研究了 Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ（Ｗ，Ｖ）低活性奥氏体钢的相稳定性对低温韧性的影响．结果表明， Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ（Ｗ，Ｖ）奥氏体钢存在韧－脆转变行为，应变诱发ε－马氏体和热诱发ε－马氏体的相互作用造成局部应力集中，导致粗晶粒亚稳奥氏体 Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ（Ｗ，Ｖ）钢低温脆断；形变诱发层错重叠造成稳定奥氏体 Ｆｅ－Ｃｒ－Ｍｎ（Ｗ，Ｖ）钢脆性断裂．沿晶断裂抗力随温度降低而减弱，发生沿晶断裂是高Ｍｎ钢断裂的重要特征．

ZGMn13钢辙叉与U71Mn钢钢轨闪光焊接接头组织

利用X射线衍射、金相和透射电镜分析方法 ,分析了ZGMn13钢辙叉和U71Mn钢钢轨加介质闪光焊接接头组织。结果表明 ,ZGMn13钢焊接热影响区内无碳化物析出 ,U71Mn钢接头无马氏体产生 ,介质熔合区内形成宽约 5 0 μm的纳米晶组织 。

Fe-Mn-Si合金在H_2SO_4溶液中的耐蚀性

通过电化学测量方法研究Fe-Mn-Si合金在H2SO4水溶液中的腐蚀行为.结果表明,Fe-Mn-Si合金在打磨过程中发生了应变诱发ε-马氏体转变,其表层结构为奥氏体和ε-马氏体.Fe-Mn合金的自腐蚀电流密度比Fe-Mn-Si合金低1个数量级.Fe-Mn-Si合金在0.1M H2SO4溶液中的腐蚀速度较快,这是因为ε-马氏体和奥氏体相间的电极电位不同,表面发生全面腐蚀.

ZGMn8CrMo铸钢冲击磨损表层马氏体相变研究

应用透射电镜分析方法,分层研究了经3.0 J/cm2、6000次冲击磨料磨损后ZGMn8CrMo铸钢试样表层的微观组织和结构。结果表明,在表面层深6 mm范围内,ZGMn8CrMo铸钢发生了应变诱发马氏体相变,其相变机理为:随积累冲击能量的提高,材料的应变量增加,奥氏体基体依次发生位错、层错、孪晶并在孪晶表面形成马氏体晶胚并长大的马氏体相变过程。

高应变冷加工对奥氏体不锈钢的强化

本文对高应变冷轧S304H奥氏体不锈钢的拉伸性能进行了研究,冷轧过程中伴有李生形变及马氏体转变。冷轧后总应变为4,应变诱发马氏体生成相比例为0.65,奥氏体相及马氏体相的横向晶粒度逐渐减少至200nm左右。