ULCB钢相变产物粒状与板条状贝氏体组织性能研究

对ULCB钢的主要相变组织粒状贝氏体与板条贝氏体进行了力学性能比较,结果显示粒状贝氏体与板条贝氏体是完全不同的两种组织,较高温度相变产物粒状贝氏体组织较为粗大,对强度和韧性有不利影响,而较低温度相变产物板条贝氏体组织对强度和韧性是有益的。

低合金超高强度贝氏体钢的晶粒细化与韧性提高

对系列Si,Mn,Ni等合金元素合金化的低碳超高强度贝氏体钢(LUHSBS),通过控制相变温度、冷却与回火参数．可明显提高其韧性．与同等强度(＞1500 MPa)的高级马氏体钢23MnNiCrMo相比,研制的LUHSBS冲击吸收能(A_(KV)≥185 J)提高3倍以上．强度与韧性优化结合的根本原因在于组织细化、贝氏体铁索体(BF)中含碳量增加、碳化物消除以及存在较高体积分数的稳定膜状残余奥氏体(AR)．原子力显微镜和扫描隧道显微镜分析证实;钢中不存在对韧性有损伤作用的块状A_R;不仅切变单元超细化,而且超细晶粒的平均尺寸小于20 nm,部分切变单元的平均厚度仅约1．6 nm．这些精细组织是影响钢的强度、A_R稳定性和A_(KV)增加的主要原因．分析了强度与韧性改善的物理机制．

低碳超高强度贝氏体钢的组织细化

对系列低碳、超高强度贝氏体钢(LCUHSBS),通过有效地控制相变温度、冷却速率与回火参数,贝氏体铁素体(BF)含碳量增加、组织细化、碳化物消除以及存在高稳定性、高体积分数的膜状残余奥氏体(AR)。利用AFM、SEM等分析并测试了贝氏体钢的显微组织与晶粒尺寸,结果表明,板条束内含有若干大致平行的BF板条,而每一板条由许多切变单元组成;切变单元进一步又分成大量超细亚结构,其直径约为18nm。如此细化的显微组织确保了贝氏体钢在超高强度条件下,冲击吸收能成倍提高。

不同类型的贝氏体组织对低碳钢力学性能的影响

低碳贝氏体钢是高强度、高韧性、多用途的新型钢种,它的出现是社会需求和现代冶金技术发展的必然结果。目前,低碳贝氏体钢已经在工程机械上得到广泛应用。然而,实际生产中得到的低碳贝氏体钢并不是由单一贝氏体组织组成,往往是多种显微组织并存,因此并不能直接体现钢的力学性能与贝氏体组织之间的对应关系。针对这一情况,以低碳Mn-B-Cr-Mo-Nb钢为研究对象,在国内某钢铁公司进行控轧控冷试验。通过对终冷温度的控制,分别得到由全部粒状贝氏体,全部板条贝氏体以及粒状贝氏体+板条贝氏体组成的3种不同类型的低碳贝氏体钢。经过对这3种不同类型的贝氏体钢进行拉伸和冲击试验后发现:在化学成分相同的条件下,粒状贝氏体钢的强度最低,韧塑性最好;板条贝氏体钢板的强度最高,韧塑性最差;由粒状贝氏体+板条贝氏体组成的钢,其强度、韧塑性居中。由此可知,终冷温度对热轧钢板的显微组织和力学性能影响很大,通过对中温转变组织的控制,就可以进一步提高低碳贝氏体钢的综合力学性能。

10CrNi5MoV钢板条M/B组织亚单元对强韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜并利用背散射电子衍射(EBSD)的方法对低碳NiCrMoV钢经不同冷却方式获得的马氏体/贝氏体组织、亚结构进行了定量分析,研究其对强韧性的影响。结果表明:10CrNi5MoV钢原始奥氏体晶粒内的组织经不同比例马氏体、贝氏体混合后,强度变化不大,而韧性随板条束和板条块尺寸的减小而提高,此时单个板条的宽度在0.38μm左右。进一步研究表明,板条束界和板条块界对裂纹扩展具有相同的阻碍作用,且板条块宽度对冲击韧性的影响作用远远大于板条束。因此,本研究中的板条块可作为低碳马氏体钢对韧性起作用的组织控制亚单元,即板条块尺寸为控制韧性的"有效晶粒尺寸"。

回火温度对超低碳贝氏体钢(ULCB)组织与性能的影响

超低碳贝氏体钢经两阶段控轧控冷,在不同温度进行一定时间的回火,检测了热处理前后钢板力学性能并对比分析了组织特点。结果表明,随着回火温度的升高,贝氏体板条逐渐合并,过渡到粒状贝氏体,随着回火温度的进一步升高,出现粗大的准多边形铁素体组织;在490℃～620℃范围内进行热处理,试验钢会得到良好的综合性能;粒状贝氏体组织在-20℃的低温冲击功在560℃热处理达到最小值,之后随着回火温度的升高而大幅提高;而含有板条贝氏体组织钢的-20℃低温冲击功随着热处理温度的升高而有所改善。

板条M/B组织对低碳马氏体钢强韧性的影响

采用ANSYS有限元模拟、彩色金相技术并利用背散射电子衍射(EBSD)的方法分析板条M/B混合组织对10CrNi5Mo低碳马氏体钢强韧性的影响。结果表明,特厚板厚度方向各部位冶金质量差别很小。淬火冷却条件下,钢板表面获得单一马氏体组织,1/4部位和心部得到板条M/B混合组织。板条M/B混合组织较单一马氏体组织具有更小的亚结构和更长的大角晶界是造成心部获得优良低温韧性的原因。板条M/B混合组织能显著提高10CrNi5Mo钢的低温韧性,降低韧脆转变温度,但对强度影响不明显。

轧后冷速对低碳贝氏体钢组织性能影响

模拟两阶段控轧控冷工艺,进行了低碳贝氏体钢轧制实验,分析了轧后快速水冷和空冷对低碳贝氏体钢组织及性能的影响。结果显示,钢轧后,在两种冷速下得到的组织形貌差别较大,快速水冷得到强度较高的板条贝氏体组织,缓冷得到强度较低的粒状贝氏体组织,粒状贝氏体的形成温度较高,没有明显板条特征;板条贝氏体屈服强度比粒状贝氏体高出278MPa,抗拉强度高出307MPa;而粒状贝氏体的塑性和韧性指标明显优于板条贝氏体,延伸率和-20℃低温冲击功指标是板条贝氏体的近3倍。

超低碳贝氏体钢的加工工艺与组织性能分析

进行了超低碳贝氏体钢的两阶段控轧控冷实验,对轧后钢板进行力学性能检测及组织分析。结果显示,超低碳贝氏体钢强度较高,屈服强度平均达670MPa,伸长率和冲击功偏低;显微组织主要由粒状贝氏体和板条贝氏体组成,两种贝氏体组织只有在两个极端的温度下才有明显的差异,从工程检验的实际出发,不必区分两类贝氏体。

贝氏体组织管线钢的氢致开裂行为

依据NACE TM2048-2005标准测试了热轧态X120管线钢的氢致开裂敏感性,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜观察裂纹和组织形貌,结合氢压理论讨论了贝氏体组织管线钢的氢致开裂行为。结果表明,X120管线钢的氢致裂纹多从较大尺寸的夹杂物处萌生;氢致裂纹沿原奥氏体晶界扩展,部分裂纹穿过板条贝氏体组织,块状贝氏体铁素体组织有较好的抗氢致开裂性能。

含Cu的Mn-Nb-B系超低碳贝氏体钢的强韧化机理

对一种含铜超低碳Mn-Nb-B系微合金钢进行TMCP工艺,得到屈服强度达850 MPa的超低碳贝氏体钢。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对试验钢不同板厚处的组织进行观察与分析,通过透射电子显微镜分析试验钢板条贝氏体间析出物,结果表明,屈服强度850 MPa超低碳贝氏体钢组织主要为细小的板条贝氏体,沿板厚方向上贝氏体板条宽度变化不大,板条长度从表层到心部逐渐增大。贝氏体板条的细化和微细析出物的形态、大小及分布对试验钢的强韧性起决定作用。

回火温度对低碳贝氏体型Q960钢力学性能的影响

设计了一种低碳贝氏体型Q960工程机械用钢,在同种成分、同种轧制和淬火工艺下,研究了回火温度对Q960钢在单轴拉伸过程中的能量分布和晶界的影响机理。经分析得出,随着回火温度的升高,小角度晶界的频率先小幅度上升后逐渐降低且实验钢的强度也相应先升高后降低,大角度晶界频率逐渐升高且塑性和韧性提高,而应变硬化指数降低。单轴拉伸过程中的裂纹形成能随着回火温度的升高先降低后升高,在450℃回火时有一裂纹形成能量低谷。

富Cu析出强化贝氏体超高强钢的组织特征及强韧化机制

由于传统超高强钢高的碳含量导致其焊接性严重恶化,低碳含量的含Cu超高强钢因具有优异的焊接性而受到广泛关注,在高载荷焊接结构中具有较好的应用前景。为了获得更为优异的强韧性,将铁素体低碳纳米富Cu超高强钢的基体组织优化为板条贝氏体,分析了优化后试验钢的微观组织及纳米富Cu析出相晶体结构的特征,并基于常温拉伸试验及示波冲击试验探究了试验钢的强韧化机制。结果表明:该板条贝氏体低碳纳米富Cu析出强化超高强钢的强韧性能匹配优异,其屈服强度为1334 MPa,-40℃冲击吸收能量为63.5 J。该试验钢贝氏体基体中含有大量1~5 nm尺寸的B_(2)型富Cu析出相。纳米富Cu相的析出强化是主要强化的机制,对屈服强度的贡献约700 MPa;而且细小的晶粒尺寸(3.11μm)、较高的位错密度(8.2×10^(13)m^(-2))也有效地提高了试验钢的屈服强度,细晶强化和位错强化增量分别约305和215 MPa。试验钢中的贝氏体板条束亚结构对裂纹扩展起到阻碍作用,使其在提高强度的同时仍具有良好的冲击韧性。

低碳贝氏体钢连续冷却相变规律研究

利用Gleeble1500热/力模拟实验机,研究了抗拉强度为700 MPa级的低碳贝氏体钢的相变规律,分析了不同冷却速率对钢组织及性能的影响。结果表明:轧后试样在1℃/s～30℃/s较宽的冷却速度范围内均可得到贝氏体组织,并随着冷却速度的增加,显微组织以粒状贝氏体为主转变为以性能优良的板条贝氏体和马氏体为主,在不降低韧性指标的前提下,提高了强度,为700 MPa级的低碳贝氏体钢工艺制度的制订提供了依据。

贝氏体组织类型对780MPa级低碳贝氏体钢力学性能的影响

研究了不同贝氏体组织类型对780 MPa级低碳贝氏体钢力学性能的影响。结果表明:粒状贝氏体组织中的M/A岛无序地分布在贝氏体铁素体边界及基体上,板条贝氏体中,细小薄膜状M/A岛平行于板条束,板条特征明显;不同贝氏体组织类型对试验钢的力学性能有明显的影响,板条贝氏体类型低碳贝氏体钢的强度及冲击韧性均优于粒状贝氏体组织类型低碳贝氏体钢。实际工业生产中,应控制试验钢得到板条贝氏体。

贝氏体组织类型对低碳硅锰钢力学性能的影响

通过绘制试验钢种的CCT曲线,确定了贝氏体转变区间,研究了贝氏体组织对低碳硅锰钢力学性能的影响。结果表明:400℃C盐浴等温淬火得到板条贝氏体组织,板条宽度均匀,晶界清晰,抗拉强度1140MPa,伸长率21%;450℃C时试验钢为50%板条贝氏体+50%粒状贝氏体的组织,且板条间距较400℃C时大,粒状组织晶界明显比板条状组织晶界模糊;500℃C高温下组织完全转变成粒状,为少量块状马氏体+岛状残余奥氏体,该组织状态下抗拉强度大大下降,只有800MPa,但塑性较好,为30%。综合考虑,板条及粒状贝氏体混合组织力学性能较好。

贝氏体淬火等温温度对低碳硅锰钢组织转变及力学性能影响

通过I&Q&PB热处理工艺对实验钢进行不同淬火温度等温,采用场发扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对组织进行观察,并分析实验钢的力学性能。结果表明,不同淬火温度下得到不同的组织和力学性能;淬火温度为380℃时,组织为板条贝氏体,随着淬火温度的升高,组织逐渐向粒状贝氏体转变,且粒状贝氏体存在两种形态,即铁素体基体上存在链状M/A岛和铁素体基体上分布着球状M/A组织;板条状贝氏体抗拉强度高达1 200MPa,但断后伸长率仅为18%,粒状贝氏体强度稍低,抗拉强度为940MPa^800MPa,但塑性较好,伸长率范围27%~30%,其强塑积≥24 000MPa·%,高于板条贝氏体。

超快冷工艺对厚规格X80管线钢组织性能的影响

采用低Mo成分体系,研究超快冷工艺对厚规格X80微观组织和力学性能的影响规律。试验结果表明:随冷速的提高,屈服强度、抗拉强度均呈上升趋势,但屈服强度上升更明显,导致超快冷工艺下屈强比大幅提高;但由于冷速的提高导致晶粒细化析出物长大受到抑制,试验钢韧性不降反升,冲击和DWTT性能均有所提高。随冷速的增加,钢板沿厚度方向的冷速差异增大更明显,贝氏体板条的过度细化导致试验钢表层与心部硬度差异增大,表层硬度超标,冷成型开裂风险增大。

一种新型超低碳X120管线钢的显微组织

实验室制备了一种新型超低碳X120管线钢,采用光学显微镜、透射电镜、扫描电镜和电子背散射衍射分析技术对其显微组织进行了分析。结果表明:该管线钢的显微组织以板条贝氏体和针状铁素体为主,单个贝氏体小板条长2～5μm,宽0.2～0.5μm;若干小板条紧密结合在一起组成一组板条束,宽度为2～5μm;在板条束内部可以观察到不规则的(Nb,Ti)(C,N)和Cu,S(x=1,2)颗粒,且存在高密度位错;同一板条束的晶体学取向基本一致,各板条束之间取向无规律,板条束的各细小板条之间存在大量的大、小角度晶界。

低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢的中温转变组织类型

利用热膨胀仪对低碳 Mo-Cu-Nb-B 系微合金钢进行了不同温度的等温实验．结合金相(OM)、透射电镜(TEM) 研究了不同等温条件下组织转变特点．该微合金钢中温转变有三类组织：沿晶界形核并向晶内单方向生长的准多边形铁素体,晶界或晶内形核的针状铁素体和成束生长的板条贝氏体铁素体．620℃为发生准多边形铁素体转变的鼻尖；580℃只发生少量仿晶界铁素体转变,铁素体转变受到抑制；在530℃左右等温时,奥氏体将发生针状铁素体转变,这些针状组织彼此交割、独立生长, 分割原奥氏体晶粒,细化了组织．