1.4%C超高碳钢显微组织与疲劳性能的研究

对 1.4 %C超高碳钢试样热处理后的疲劳极限与断裂韧性进行测定 ,观察了显微组织与试样断口。结果表明 ,经 95 0℃淬火 70 0℃回火热处理后 ,又经 86 0℃正火处理 ,试验用钢的组织结构超细化且碳化物弥散均匀分布 ,获得良好的综合强度与韧性及较高的疲劳极限 ,断裂强度较 4 0CrNiMo调质态提高 4 8% ,屈服强度提高 15 % ,延性指标相当 ,是一种优良的结构钢材料。

国外超高碳钢的研究进展

超高碳钢 (Ultrahighcarbonsteels简称为UHCS)是指含碳量为 1 .0 %～ 2 .1 %的过共析钢 ,具有高的超塑性和良好的综合力学性能。本文综述了国外超高碳钢的研究成果 ,包括超塑性及超塑处理工艺、合金元素的作用、力学性能及层状复合超高碳钢 。

超高碳钢石墨化的热力学分析及研究

对喷射态超高碳钢和普通铸造的母合金 1 2 5C 3 0Si 1 5Cr进行了热轧试验 ,发现在渗碳体和奥氏体双相区热轧时有条状石墨生成。喷射态超高碳钢较母合金中的石墨数量少且石墨较细。从热力学角度分析了元素对石墨化的影响 ,得出变形可促进石墨的形成。通过控制化学成分 ,选择合理的热轧工艺减小碳的偏析 ,可有效抑制石墨的生成。

铝元素抑制超高碳钢中网状碳化物析出机理

借助相图计算、能谱分析及组织观察研究了铝元素对超高碳钢中网状碳化物析出过程的影响,含碳1.5wt%的超高碳钢添加不同含量的铝后显著影响网状碳化物的析出:随铝含量增加,奥氏体晶粒尺寸愈小、晶界愈多,导致网状碳化物减薄;未溶碳化物愈多、奥氏体固溶碳含量愈少,导致网状碳化物析出量减少;晶界聚集铝量增加,聚集的铝抑制碳化物的形核及长大。当铝含量接近2.0wt%时,网状碳化物出现断续,甚至有的晶界没有碳化物析出,在球化过程中,该网状碳化物很容易球化。

用喷射成形工艺生产的超高碳钢

成功地将喷射成形工艺应用于生产超高碳钢。利用喷射成形的快速凝固的特点,有效地避免了超高碳钢中碳的偏析问题。首次发现喷射成形的超高碳钢无须任何处理,即可具有超塑性,由此首次提出“自超塑化”的概念。利用这一特点,对喷射成形的超高碳钢施行大变形量的热加工,不仅进一步细化了组织,而且使材料致密化,从而达到强度约1 300 MPa、伸长率约10%的优良的综合力学性能。

锻造超高碳钢的球化工艺与力学性能

利用碳浓度不均匀奥氏体离异共析转变机制 ,借助于相图计算技术 ,对UHCs 1 0Al(含Al 1 0 %wt % )和UHCs 1 5Al(含Al1 5wt % )两种锻造超高碳钢提出了在三相区奥氏体化并在共析转变温度低限等温球化工艺 ,并对不同球化组织的力学性能进行了测定。组织观察表明 ,含Al超高碳钢锻态组织为极细的珠光体组织 ,Al的添加对网状碳化物有抑制作用 ,两种超高碳钢经最佳的球化工艺处理后得到了碳化物弥散分布于铁素体基体的复相组织 ,随碳化物球化程度的提高 ,塑性指标显著改善。球化UHCs 1 5Al超高碳钢达到了良好的综合力学性能 ,σb、σs 分别为 10 5 0MPa和 74 0MPa ,伸长率达到 14 %。

超高碳钢超塑性的研究进展

综述了超高碳钢超塑性的研究进展。提出了超高碳钢实现超塑性所需的显微组织及其实现方法,总结了超高碳钢超塑性的变形机理及其变形特点。

超细晶超高碳钢的化学成分设计

超细晶超高碳钢是国外近年来发展起来的一种新型的、并具有重要发展前景的高性能钢铁材料。通过系统总结碳及各合金元素在超细晶超高碳钢中的作用及其对该材料各种性能影响的基础上 ,对超细晶超高碳钢中的化学成分进行了设计。

超高碳钢的回火组织及力学性能

用CM200型透射电子显微镜研究了超高碳钢双相区淬火+中、高温回火后的组织,用Instron型拉伸试验机测定了力学性能。结果表明:650℃的回火组织为等轴状的铁素体与球状的渗碳体,屈服强度0σ.2=1 127MPa,抗拉强度bσ=1 266 MPa,均匀伸长率uδ=8.26%,总伸长率tδ=9.71%,维氏硬度HV为397;450℃回火组织的铁素体保持淬火的形态,回火碳化物为ε碳化物在基体上以断续的片状析出,0σ.2=1 911 MPa,σb=2 028MPa,uδ=tδ=1.88%,HV为595;400℃回火组织中的铁素体保持淬火的形态,回火碳化物在位错处几乎呈网状析出,拉伸无塑性,HV为703。

超高碳钢的球化工艺及性能研究

根据碳浓度不均匀奥氏体的离异共析转变机制,对1.6%C(质量分数,下同)锻造超高碳钢进行不同工艺的球化处理,并对具有不同球化组织的试样进行性能试验。观察分析表明,锻造后组织形态为片状珠光体及其域界分布球状碳化物;经球化工艺处理后得到铁素体基体上弥散分布碳化物的组织,且原珠光体域界上碳化物尺寸比珠光体域内的大;拉伸试验表明,1.6%C超高碳钢经球化处理后塑性明显改善,具有良好的综合力学性能。碳化物的分布、颗粒大小、间距等因素对1.6%C超高碳钢的强度有重要影响。

含铝超高碳钢等温球化工艺的研究

在对超高碳钢进行铝合金化的基础上,利用成分不均匀奥氏体化加热控制,提出了锻态超高碳钢(UHCs-1 6Al)有效的无形变球化工艺,并利用扫描电镜对先共析碳化物的析出及球化进行了观察,分析了碳化物的球化机理.结果表明,通过对UHCs-1 6Al成分不均匀奥氏体化加热,使先共析碳化物在随后冷却时以粒状形式在基体上弥散析出,利用等温过程使其球化长大,并使奥氏体继续冷却时发生离异共析转变,从而获得球化组织;碳化物颗粒的尺寸可以通过等温温度和等温时间控制;当奥氏体化进行充分时,先共析碳化物析出的孕育期延长,部分碳化物在随后共析转变中以片状形式形成;UHCs-1 6Al最佳球化工艺的奥氏体化透烧温度和等温温度分别为850～870℃和780～800℃.

一种具有优化组织和优异性能的超高碳钢

研究了超高碳钢不同组织结构与其力学性能之间的关系,分析了珠光体和球化组织各自的优点和缺点,并提出将这两种组织结合起来,进行优化组合的创新性的思路。研发了一种具有特别结构的超高碳钢,其晶内为细密珠光体,晶界邻区为球化组织。这种材料同时兼有珠光体所能提供的高强度和球化组织所能提供的高塑性,达到了抗拉强度1 300 MPa,伸长率18%的优异综合力学性能。

喷射成形超高碳钢的微观组织与工艺研究

通过喷射成形工艺制备超高碳钢材料可以极大地优化其微观组织 ,提高性能 ,但是如果喷射成形工艺参数控制有误 ,就可能使组织恶化 ,性能下降。本文通过分析喷射成形工艺制备超高碳钢材料过程中因为参数控制等原因出现的组织缺陷 ,探讨了产生组织缺陷的原因 ,并结合喷射工艺原理和喷射成形设备具体分析了喷射成形工艺过程中的参数控制 ,提出了改进工艺参数 。

超高碳钢组织超细化的工艺

阐述了超高碳钢组织超细化工艺及其机理。这些工艺包括:二阶段热形变处理技术、热形变+离异共析转变处理技术、热形变+DET+形变处理技术、循环热处理技术及复合热处理技术。该超细化组织由极细的铁素体晶粒以及在其中均匀分布的渗碳体颗粒组成。此外,分析了硅、铝、铬等合金元素对相变温度的影响及其对网状碳化物和石墨化的抑制作用,讨论了合金化对超高碳钢的组织超细化的影响。

超高碳钢球化组织与性能研究

对一种含碳量为1.41%的超高碳钢分别采用离异共析(DET)和淬火+高温回火工艺球化后进行组织和力学性能研究。结果表明:球化处理后锻造组织中的碳化物得到充分球化,获得了铁素体基体上弥散分布超细球状碳化物的组织;其屈服强度和抗拉强度都有明显提高,伸长率达到17.5%,是一种优良的结构钢材料;超高碳钢拉伸过程中裂纹容易在大颗粒碳化物处萌生并扩展。

Fe-1.5C-1.5Cr-2.0Al超高碳钢的等温组织及力学性能

利用XRD、SEM、TEM、维氏硬度计和拉伸试验机对Fe-1．5C-1．5Cr-2．0Al超高碳钢经300℃等温淬火后的组织及力学性能进行了研究．组织观察与分析表明，等温淬火组织为超细下贝氏体铁素体、残余奥氏体和未溶渗碳体，并随等温时间延长，残余奥氏体体积分数减少，组织细化程度增加．研究发现：等温淬火2—10h，屈服强度为1411—1568MPa，抗拉强度为1632—1744MPa，总延伸率为6．9％～8．5％，硬度为515—532HV。随等温时间的延长，强度和硬度升高，塑性下降．

超高碳钢中枣核状马氏体形态及亚结构

超高碳(1.58%C)钢中的马氏体相变产物除了板条马氏体、片状马氏体外,还发现枣核状马氏体.HRTEM观察表明,枣核状马氏体的亚结构是高密度位错.位错密度高达10^(130/cm^2,未观察到孪晶.基于盘片状马氏体的理论分析表明,应变能与马氏体片的临界厚度(2t_0^*)无关,而与其临界直径(2r_0~*)有关;临界形核功(相变能垒)△G~*与马氏体晶核临界厚径比t_0~*/r_0~*的二次方成反比.t_0~*/r_0~*<1时,马氏体核呈圆片状;t_0~*/r_0~*>1时,晶核呈枣核状;当t_0~*/r_0~*(?)1时,晶核呈棒状.

等温淬火对超高碳钢组织和性能的影响

对不同等温淬火工艺下超高碳钢贝氏体组织形态及力学性能进行了研究。结果表明,较低的等温温度(250℃)下,贝氏体转变孕育期较长(30min),转变速度慢,但贝氏体可转变彻底。等温温度升高到300～350℃,孕育期显著缩短到10～5min,贝氏体不完全转变显著,等温时间延长,未转变奥氏体发生非整形铁素体和渗碳体分解。在贝氏体转变量较少时,随后采取空冷,与水冷相比,贝氏体转变较多。经250℃×90min等温淬火处理,获得下贝氏体组织及残留碳化物。

形变对超高碳钢组织细化的影响

研究了超高碳钢（1．58％C）的控制轧制工艺，控制轧制包括在奥氏体加渗碳体两相区连续轧制、在共析转变温度以下较高温度（750～800℃）大变形轧制。轧后空冷的组织为超细等轴铁素体基体上均匀分布球状碳化物。在共析温度以下变形累积的形变储能引发形变诱导相变，直接析出等轴铁素体和粒状渗碳体。通过控制轧制可以同时实现超高碳钢晶粒超细化、碳化物球化。

热处理工艺对超高碳钢组织与力学性能的影响

研究了热处理工艺对碳含量为1．6％超高碳钢组织和力学性能的影响。结果表明:用离异共析转变工艺可使锻造组织中的碳化物得到球化,获得铁素体基体上弥散分布球状碳化颗粒的组织;在随后进行的第二次热处理中,采用正火和淬火+回火工艺,可使超高碳钢获得良的综合力学性能,其屈服强度和抗拉强度都比40CrNiMo钢调质态提高很多,而塑性与40CrNiM钢相当。