贝氏体/马氏体复相组织对低碳合金钢强韧性的影响

对低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢采用空冷和油淬方式分别处理成贝氏体/马氏体复相组织和马氏体组织,探讨了显微组织和回火温度对钢的强韧性的影响.电镜分析表明,空冷处理的低碳Mn-Cr系和低碳Mn-Si-Cr系低合金钢中的贝氏体分别为典型贝氏体和无碳化物贝氏体.Formaster-F相变仪测定表明经空冷处理后,两种钢复相组织中的贝氏体含量均约为20％.力学性能实验表明,空冷低碳Mn-Cr系合金钢在未回火状态下就具有较高的冲击韧度.低碳Mn-Si-Cr系低合金钢油淬后的低温回火脆性开始温度约为220℃,而空冷后其低温回火脆性开始温度提高至360℃以上.示波冲击实验表明,未回火状态的空冷低碳:Mn-Cr系低合金钢和360℃回火后的空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的冲击韧度是由于在该状态下实验钢具有较高的裂纹扩展功所致.因此,空冷低碳Mn-Cr系合金钢可在未回火状态下使用,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢必须在回火后使用,经340-360℃回火后,空冷低碳Mn-Si-Cr系低合金钢具有较高的强韧性.

无碳化物贝氏体/马氏体复相钢的强韧性

探讨了回火温度对低碳Mn-Si-Cr钢的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织及水淬马氏体组织强韧性的影响。试验表明:经中温回火的空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织具有较高的强韧性,且中温回火的无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的J积分断裂韧度需用J_(1C)来表征。经360℃火后,空冷无碳化物贝氏体/马氏体复相组织的强韧性为σ_(0.2)=1355 MPa,σ_b=1600 MPa,δ_5=13.5％,φ=56.2％,A_K=81 J,相同钢的水淬马氏体组织的强韧性为σ_(0.2)=1350 MPa,σ_b=1617 MPa,δ_5=14.1％,φ=59.5,A_K=67.5 J。其原因在于中温形成的无碳化物贝氏体具有较高的回火抗力,而无碳化物贝氏体中的热稳定性较高的富碳膜状残余奥氏体使钢呈现较高的韧性。

无碳化物贝氏体/马氏体复相钢的新进展

所研制的具有稳定残留奥氏体薄膜的无碳化物贝氏体 /马氏体复相钢 ,出现第一类回火脆性的温度范围提高到 370℃以上。由此可以通过提高回火温度改善钢的韧性 ,降低钢的氢脆敏感性。经 36 0℃回火后 ,所研钢的σb 为 15 80MPa,AKU为 81J ,该钢的KISCC值超过 5 0MPa·m1/ 2 。

中碳Si-Mn系贝氏体/马氏体复相耐磨钢热处理工艺及性能

针对中碳Si-Mn系贝氏体/马氏体复相钢,比较不同热处理工艺(正火+回火,等温淬火+回火)后的组织和性能,以探索适宜的热处理工艺,并进行摩擦磨损实验。结果表明,在本研究范围内,复相钢最佳的热处理方案及相应的性能为950℃×1 h正火+250℃×2.5 h回火,洛氏硬度为51.7 HRC,冲击韧度αK为20.6 J/cm2,抗拉强度为1731.7 MPa;950℃×1 h奥氏体化+320℃×1h等温淬火+250℃×2.5 h回火,洛氏硬度为50.8 HRC,冲击韧度αK为20.9 J/cm2,抗拉强度为1508.0 MPa。干摩擦或油润滑条件下,复相钢均有较好的耐磨性能,相比而言,正火+回火的复相钢耐磨性更好。

Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢的研究进展

无碳化物贝氏体/马氏体复相高强钢具有比同等强度马氏体钢更优异的韧性和塑性,被广泛应用到轨道交通、机械、建筑等领域。文章概述了低成本Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢近年来在合金化设计、工艺设计、微观组织、强韧化机理、强塑化机理、延迟断裂及疲劳性能等方面取得的研究成果。特别介绍了近年来笔者在BQ&P工艺处理CFB/M复相钢方面的工作进展,经过BQ&P处理之后,CFB/M复相钢显示了更优异的强度、塑性、韧性和疲劳性能的匹配。最后简单介绍了Mn-Si-Cr系无碳化物贝氏体/马氏体复相钢在不同领域的应用情况,特别是其在重载高速铁路领域的应用现状和前景。

1500MPa级贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性

对一种C-Si-Mn-Cr合金钢,通过900℃奥氏体化20 min,空冷及280与370℃回火2 h,获得抗拉强度为1500 MPa的新型无碳化物贝氏体/马氏体(B/M)复相组织高强钢,采用C-T试样进行疲劳实验,测定了疲劳裂纹扩展速率(da/dN)及疲劳门槛值(△K_(th)),利用扫描电镜观测了疲劳裂纹在疲劳循环过程中的扩展路径,分析断口形貌与显微组织间的关系,结果表明,这种无碳化物B/M复相高强钢具有较高的△K_(th)值,并且能明显地降低da/dN,其原因在于B/M复相组织高强钢独特的精细组织结构及疲劳裂纹尖端的闭合抗力的提高。

回火温度对贝氏体/马氏体复相海洋用钢的组织和性能影响

利用扫描电镜、透射电镜等实验方法,研究不同回火温度下试验钢的组织性能变化情况。结果表明:经控轧控冷获得了贝氏体/马氏体复相海洋用钢,其中贝氏体体积分数约占30%;随着回火温度的升高,试验钢的屈服强度先上升后又略有下降,在600℃达到最大值,为983 MPa,抗拉强度明显下降,延伸率先降低后升高,在600℃回火温度达到最大值为19.6%,之后又开始降低,冲击功在400℃和600℃出现明显回火脆性;在550℃回火温度试验钢取得最佳力学性能,其中抗拉强度和屈服强度分别为1 050MPa和981 MPa,延伸率为16.6%,-40℃低温冲击功为19.9 J。分析认为,回火过程中马氏体板条断裂消失,贝氏体相互合并形成准多边形铁素体,析出物逐渐回溶和重新析出,造成力学性能的变化差异。

钙对空冷无碳化物贝氏体/马氏体钢25Mn2SiCrCa组织性能的影响

研究了添加微量钙0.006%对新型高强高韧空冷无碳化物贝氏体/马氏体钢25Mn2SiCrCa组织和性能的影响。结果表明,微量钙的加入不会改变实验钢的无碳化物贝氏体/马氏体组织,且对钢的强度、硬度和冲击韧性影响不大。但是,经340℃以下中低温回火后0.006%钙的加入显著降低钢的氢脆敏感性,提高钢的抗延迟断裂性能。微钙钢25Mn2SiCrCa经280℃回火后,氢脆敏感性指数由不含钙钢25Mn2SiCr的53%降至27%,经340℃回火后,氢脆敏感性指数从25Mn2SiCr的48%降至17%。

贝氏体/马氏体耐磨铸钢中断正火工艺研究

研究新型贝氏体 +马氏体耐磨钢的组织和力学性能 ;结果表明 :通过Si、Mn、Mo复合合金化 ,再经过中断正火处理 ,得到贝氏体 +马氏体的双相组织 ,具有高硬度、高韧性。

V对低合金MnSiCr空冷贝氏体/马氏体复相钢强韧性的影响

反应堆安全壳结构起着包容放射性物质和保护反应堆系统免受外界干扰的作用,是关系到核电站安全运行的重要结构。核反应堆筒体预应力钢筋混凝土结构用精轧螺纹钢筋的强韧性直接影响安全壳的寿命。为了开发新一代超高强钢筋,在新型空冷Mn系贝氏体钢的基础上进行V微合金化,并采用空冷回火工艺,实验钢筋的屈服强度达到1494MPa,抗拉强度1688MPa。利用SEM、TEM等方法研究V微合金化对实验钢强韧性、组织、相变的影响,对(Ti,V)C析出物形貌、分布及大小进行了观察和研究。

钼钒对1400 MPa级贝氏体/马氏体复相铸钢力学性能的影响

研究了合金元素Mo、V对碳含量为0.15%-0.25%的贝氏体/马氏体（B/M）复相铸钢力学性能的影响。结果表明,Mo、V合理配合能大幅提高B/M钢的冲击韧性。组织分析和机理研究认为,Mo破坏晶界和贝氏体/马氏体板条间的碳化物膜,有利于韧性,V的加入起到了沉淀强化的作用,而Mo、V的强韧化效果还需要合适的Mn含量配合。Mo、V合金化B/M复相铸钢抗拉强度超过1 400 MPa;硬度超过44 HRC;缺口冲击韧性可达65 J,具有较佳的强度、硬度和韧性的配合。

哑铃用钢在连续冷却过程中下贝氏体/马氏体复相组织的控制

以哑铃用钢FF710为研究对象,金相显微镜下观察了哑铃用钢FF710在不同冷却速度下连续冷却后基体以及过渡区的微观组织。实验结果表明,当哑铃用钢FF710冷却速度在0.1℃/s和0.3℃/s之间时,过渡区的组织为无碳化物下贝氏体/中碳马氏体复相组织,基体的组织为无碳化物下贝氏体/低碳马氏体复相组织,均具有良好的强韧化效果。

无碳化物贝氏体/马氏体复相钢晶粒细化研究

在获得无碳化物贝氏体／马氏体复相钢奥氏体晶界侵蚀方法的基础上，利用电致加热循环淬火方法对无碳化物贝氏体／马氏体复相钢进行组织超细化处理，研究了奥氏体化温度、加热速率、循环次数和保温时间对钢的组织和原奥氏体晶粒的影响。实验结果表明：以100℃/s的加热速度加热到910—920℃淬火，循环3次，前两次淬火不保温，最后一次保温30s，可得到平均晶粒度为3．2μm，超高周疲劳性能优异的超细化无碳化物贝氏体／马氏体复相钢。

含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢的组织与性能

研究了TMCP和回火工艺参数对含Nb无碳化物贝氏体/马氏体钢组织与力学性能的影响。结果表明,轧后空冷可获得超高强无碳化物贝氏体/马氏体复相钢,屈服强度高于1000 MP,抗拉强度高于1800 MP;贝氏体含量略高,钢的回火稳定性较好。空冷有利于微合金元素Nb第二相粒子析出,发挥细晶强化作用,提高钢的强韧性。回火过程中,随着回火温度的升高,抗拉强度逐渐降低,冲击性能呈现"W"型变化趋势。350~400℃回火时,强韧性最优,450℃回火时,发生回火脆性。

贝氏体／马氏体复相灰铸铁组织研究

提出了用硅锰等元素低合金化、金属型浇注后采用特殊热处理工艺获得贝氏体／马氏体(B／M)复相组织的耐磨灰铸铁的方法,并利用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜等检测手段对热处理前后各组织形态进行分析。

C-Si-Mn-B系贝氏体钢的强度及强化机制

测定并分析了中碳和中低碳C Si Mn B系贝氏体钢的抗拉强度及强化机制。结果表明,该钢具有较高的强度和良好的塑性。减小贝氏体铁素体板条宽度和提高板条内的位错密度对贝氏体的强化有较大贡献。在贝氏体 马氏体复相组织的强化机制中,应考虑下贝氏体板条对原奥氏体晶粒的分割细化效应以及马氏体对贝氏体板条变形的约束作用。由强化机制计算的强度值与实测值有较好的一致性。

新型贝氏体钢汽车板簧材料的性能研究

设计了一类 (0 38～ 0 4 4) %C Mn Si Cr成分的贝氏体钢汽车板簧材料 ,测定了常规力学性能 ,分析了组织特征。结果表明 ,该钢奥氏体化后空冷具有贝氏体 /马氏体复相组织 ;奥氏体化后空冷 ,经中低温回火后 ,其力学性能σb≥ 180 0MPa ,σ0 2 ≥ 16 0 0MPa ,δ5≥ 7%,ψ≥ 35 %,均显著超过 6 0Si2Mn钢的性能 ,屈强比 >0 8。钢中较高的Si含量使钢的第一类回火脆性温度升高 ,但随含碳量的增加 。

残留奥氏体对1500MPa级新型低碳Mn-Si-Cr系合金钢冲击韧度的影响

15 0 0MPa级无碳化物贝氏体 马氏体复相钢的第一类回火脆性开始温度高于 36 0℃。实验表明 ,这并非由于贝氏体 马氏体复相韧化 ,而是与无碳化物贝氏体中的膜状残留奥氏体有关。无碳化物贝氏体中机械稳定性较高的残留奥氏体可能是导致无碳化物贝氏体 马氏体复相钢第一类回火脆性开始温度升高的直接原因。

等温淬火热处理工艺对Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn钢冲击磨损性能的影响

采用MLD10动载磨粒磨损试验机对成分为Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn的贝氏体/马氏体复相钢进行冲击磨损试验,通过观察磨损率,表层组织演变以及表面磨损形貌的变化过程,重点研究了等温淬火热处理工艺对Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn钢冲击磨损性能的影响,结果表明:经不同热处理后的贝氏体/马氏体复相钢的耐磨性较铸态有明显提高(1.4~2.3倍),随着下贝氏体含量的增加,耐磨性先降低再趋于平稳.当冲击功由1 J增至4 J时,材料磨损性能下降,表面磨损形貌表征塑形破坏加剧;当冲击功为5 J时,组织中出现大量形变马氏体,加工硬化明显,表面磨损形貌较低能冲击下的表面更为平整均匀,磨损性能增强,但出现强烈的脆性断裂倾向.

空冷高硅中碳低合金钢的组织与性能

研究了高硅中碳低合金钢空冷态和空冷+回火态的显微组织和力学性能.试验钢在860℃保温0.5 h奥氏体化后空冷处理,随后分别在250℃和400℃保温1 h回火.结果表明:试验钢空冷后组织为贝氏体/马氏体和残余奥氏体的混合组织,硬度约为41 HRC;而250℃回火后组织变化不大,硬度明显升高,约为49 HRC,韧性明显增加,由44 J/cm2增加到66 J/cm2,抗拉强度、屈服强度和延伸率明显下降.回火温度进一步增加对力学性能影响不大.