机械热处理工艺的发展及弛豫—析出—控制相变技术

简述了机械热处理(Thermomechnical control Process,TMCP)工艺的基本概念及其应用;回顾了它的发展历史及主要的工艺流程;论述了机械热处理工艺的物理冶金现象,最后分析了TMCP工艺的最新发展—弛豫—析出—控制相变技术(RPC)的基础研究。

弛豫-析出-控制相变工艺生产热轧TRIP钢的显微组织与力学性能

采用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜和拉伸试验机等,研究了通过弛豫-析出-控制相变工艺制备的热轧TRIP钢显微组织与力学性能。结果表明:通过对轧后TRIP钢在弛豫阶段保温时间的控制可准确得到设定比例的铁素体;在铁素体量较多,贝氏体量较少的情况下,较强的TRIP效应使得试验钢的抗拉强度并没有下降;较多的残余奥氏体和较高的残余奥氏体力学稳定性,使得热轧TRIP钢的强度和塑性得到良好匹配。

高性能低碳贝氏体钢的组织细化技术及其应用

综述了新一代高性能（屈服强度500～700MPa级）贝氏体钢系列组织控制与形成超细组织的物理冶金原理及工艺技术的发展情况，系统论述了Mn-Mo-Nb-B低碳微合金钢的组织特性、形成温度区间，阐明了中温转变组织超细化的基本理论思路及弛豫一析出一控制相变技术的基本原理，介绍了组织控制与超细化技术在提高低碳微合金钢性能上的应用。

高强度低碳贝氏体钢的工艺与组织细化

在超低碳贝氏体钢中,采用弛豫-析出-控制相变(RPC)技术可得到细化的中温转变组织。组织类型为细化的板条贝氏体及少量不规则粒状贝氏体或针状铁素体.与一般控轧空冷和调质处理组织比较,除细化外,所得贝氏体类型及形貌均有所不同,通过这种工艺细化的低碳贝氏体钢板其强度比控轧后空冷或轧后再加热-淬火(调质处理)钢有明显提高.在采用RPC工艺时,轧后弛豫时间长短对最终组织细化程度和形貌也有明显影响,从而造成性能有所差别.终轧后弛豫阶段形成并被应变诱导析出物钉扎的位错胞状组织或亚晶结构是细化相变组织、阻碍贝氏体生长的主要原因.冷却过程中,在贝氏体相变前形成的不规则粒状贝氏体或针状铁素体,分割了压扁的原奥氏体晶粒,同样限制了贝氏体板条束的长度和宽度.

RPC对800MPa级低合金高强度钢的影响

利用一种特殊的机械热处理工艺技术，即在控轧终轧后经过一段控制时间与温度的 弛豫，使得基体中出现应变诱导析出以及变形奥氏体中缺陷组态重组，在随后的直接淬火或加 速冷却过程中，获得细化的板条贝氏体／马氏体组织．利用该弛豫─析出─控制相变（ＲＰＣ）技 术能得到屈服强度大于８００ ＭＰａ级１２ｍｍ厚超细贝氏体／马氏体复合组织微合金钢板．

生产工艺对690 MPa级工程机械用钢组织与力学性能的影响

利用控轧控冷工艺(TMCP)及与弛豫-析出-控制相变(RPC)技术相结合工艺制备了690MPa级高强度工程机械用钢,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了不同生产工艺对钢组织和力学性能的影响。结果表明:TMCP工艺和TMCP+RPC工艺获得的试验钢组织都以板条贝氏体为主,同时含有少量粒状贝氏体和针状铁素体;与单纯的控轧控冷工艺相比,终轧后经弛豫处理的试验钢组织更加细小,因此其综合力学性能更优,屈服强度和抗拉强度分别达到715MPa与860MPa,伸长率达到20.6%。

超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫 -析出控制相变 (RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化 ,并与控轧后空冷 (AC)以及传统的再加热淬火工艺 (RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经 5 0 0℃～ 70 0℃回火 1h后 ,随回火温度升高呈现软化 -硬化 -再软化的变化规律 ,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显 ,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显 ,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失 ,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明 ,RPC钢板具有良好的热稳定性。

低碳微合金钢中超细组织的热稳定性研究

研究了经过弛豫-析出控制相变技术（RPC技术）生产的低碳微合金钢板在650 ℃回火过程中组织与性能的演变,同时与经过930 ℃保温1 h后再加热淬火（RQ）的钢板进行了对比.结果表明,回火前两种钢板的组织均为贝氏体＋少量马氏体,经过RPC技术生产的钢板回火0.5 h后,金相组织没有明显变化,但硬度下降幅度较大;在1～7 h的回火过程中部分组织出现板条合并现象,此阶段硬度值变化不明显;7 h之后某些区域组织的板条特征趋于消失,出现了少量多边形铁素体,硬度又明显下降;回火20 h后,约一半的组织转化为多边形铁素体.而经过再加热淬火处理后的钢板回火前硬度虽然较低,但回火过程中软化速度极快,板条组织很快消失.最终获得全部的多边形铁素体组织.因此超细组织的热稳定性取决于其热历史.

盾构机用硬质合金刀片的研制

分析了超粗晶粒硬质合金的韧性与耐磨性等性能特点,以及用作盾构刀具时在施工中对地下土质、水压的复杂变化工况的良好适应性。采用相变控制技术和致密化处理技术,研制的合金材料获得了良好的综合性能。制成盾构刀具经考核,其使用效果与进口同类产品相当。

开冷温度对420MPa级海洋工程用钢延伸性能的影响

针对工业生产的420 MPa级海洋工程用钢进行了研究。采用轧后弛豫相变技术对实验钢板微观组织进行控制,得到3种不同铁素体与贝氏体(F/B)比例的双相组织钢板。借助改进的C-J分析方法和应变硬化曲线,分析了硬质相贝氏体比例和软质相铁素体晶粒尺寸对钢板变形过程中加工硬化行为的影响,并通过EBSD技术验证了双相组织在不同变形阶段的协调变形行为。同时,还分析了两相区弛豫过程中碳扩散对双相组织形貌的影响。结果表明:对于EH420实验钢板,控轧后弛豫开冷温度在650~750℃范围内,贝氏体比例随开冷温度的降低而增加且贝氏体弥散分布程度降低;铁素体平均晶粒尺寸随开冷温度的降低而增大且铁素体出现局部混晶现象,其原因是开冷温度越低则钢板在Ar1到Ar3温度区间停留时间越长,先共析铁素体中碳原子向奥氏体的扩散进行得越充分,导致奥氏体碳富集区域面积增加,快速冷却后转变的贝氏体比例增加、弥散分布程度降低,同时铁素体局部晶粒粗化。钢板拉伸过程的塑性变形主要贡献自铁素体,铁素体比例越高、铁素体平均晶粒尺寸越小,钢板的应力指数mⅡ越低,且mⅡ阶段持续过程更长,出现颈缩时的应变值越大,钢板的延伸性能也越好。因此,提高铁素体比例、铁素体晶粒尺寸均匀性和贝氏体的弥散分布程度是提高EH420钢板延伸性能的主要途径。

弛豫处理对低碳贝氏体钢组织性能的影响

用膨胀法测定了贝氏体钢的连续冷却转变曲线,对转变产物进行了显微组织观察,研究了冷却速率对贝氏体组织形成的影响,并讨论了合金元素对试验钢性能的影响。研究表明,试验钢在冷却速率为2℃/s时已有较多的贝氏体组织发生转变;合金元素V抑制了铁素体和珠光体的转变;Cr提高了贝氏体开始转变的温度。结果表明,在很宽温度围内都可以得到以贝氏体为主的转变组织;V的加入扩大了贝氏体转变区,细化了铁素体晶粒;适量Cr的加入提高了试验钢的抗拉强度,并降低了屈强比。