高扩孔型铁素体/贝氏体双相钢组织性能研究

对540MPa级铁素体/贝氏体双相钢的组织性能进行分析研究。结果表明,试验钢的显微组织为85%左右的铁素体加上15%左右的贝氏体;铁素体晶粒尺寸细小,基体中有较高的位错密度和大量细小弥散的析出物;贝氏体在铁素体基体上分布均匀,以板条状为主,板条间分布有较多碳化物颗粒。通过合适的成分设计和控轧控冷手段获得的铁素体/贝氏体双相钢组织形态,可较好地保证材料所需的强度-拉伸凸缘性能匹配。

铁素体/贝氏体双相X80管线钢疲劳性能研究

采用MTS Landmark 370型万能机研究了全壁厚铁素体/贝氏体双相X80管线钢的疲劳性能,并通过SEM方法对钢的组织及断口进行了分析。结果表明,铁素体/贝氏体双相钢中的铁素体有大角度晶界,而贝氏体由小角度晶界的贝氏体铁素体及细小的马氏体/奥氏体(M/A)岛构成。疲劳裂纹主要在钢板表面凹坑处萌生;疲劳强度S与寿命N的关系为S=2 973×N-0.14;在裂纹扩展过程中,铁素体晶界、贝氏体及贝氏体组织中的M/A岛对疲劳裂纹扩展有抑制作用。

铁素体/贝氏体双相钢的延伸凸缘性能研究

采用多功能板料成形机,研究了铁素体/贝氏体双相钢的延伸凸缘性能与铁素体晶粒尺寸、贝氏体体积分数、制样工艺、扩孔工艺之间的关系,并与铁素体/马氏体双相钢的试验结果进行对比分析。结果表明,钢的组织形态和制样工艺对延伸凸缘性能影响显著,减少钢中各相强度差和改善孔缘状态可有效提高延伸凸缘性能。

超细化针状铁素体/贝氏体组织的热稳定性

利用硬度测量和金相观察,研究了Mn-Mo-Nb-B超细化针状铁素体/贝氏体组织在500～700℃重新加热过程中组织的演化和性能。结果显示:实验轧制的超细化组织在再加热保温过程中硬度变化有起伏,在550和650℃保温情况下,硬度曲线出现双硬化峰现象;而在700℃保温时,只出现一个硬化峰。650℃保温20h时发现有再结晶发生,48h时大部分非平衡组织均转变为多边形铁素体组织;700℃保温48h的各个阶段组织演化速度明显加快,48h时,几乎完全由平行排列的多边形铁素体构成,原奥氏体晶界依然可见。同以往的研究结果相比,该实验轧制的超细化非平衡组织具有良好的热稳定性。

铁素体/贝氏体双相钢循环载荷作用下变形行为的模拟研究

为了避免铁素体/贝氏体双相钢管线管在服役过程中的交变载荷作用下引起的塑性损伤,采用有限元模拟方法,建立了Chaboche随动强化模型,研究了铁素体/贝氏体双相钢在循环应变载荷作用下的变形行为。结果显示,在循环应变作用下,应变优先在铁素体中形成累积,并在铁素体、贝氏体界面集中;随应变幅的增大,应变带在铁素体中形成,而贝氏体内累积应变增加不大,两相界面应变差增大。研究表明,铁素体内应变和两相应变差的增加将降低双相钢的塑性变形能力。

卷取温度对热轧酸洗低碳铁素体/贝氏体双相钢力学性能的影响

为了生产出力学性能理想的热轧酸洗低碳铁素体/贝氏体双相钢,针对不同卷取温度对C–Mn系低碳铁素体/贝氏体双相钢力学性能的影响进行研究。结果表明:对于含碳量较低的铁素体/贝氏体双相钢,在贝氏体区采取不同的卷取温度,将获得不同形貌的贝氏体组织,同时影响组织的晶粒度级别,进而对屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能产生重要影响。通过合理控制卷取温度,可以生产出高强度、高延伸率、低屈强比的优质铁素体/贝氏体双相钢。

铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织调控及其抗变形行为分析

本文针对低C,高Mn和高Nb化学成分,采用轧后弛豫控制相变的组织调控技术得到5种不同铁素体/贝氏体(F/B)体积含量的双相组织钢.用改进的C-J分析方法分析了软相(铁素体)含量,研究了晶粒尺寸对加工硬化性能的影响,以及以铁素体和贝氏体为主的软硬相混合组织的塑性变形协调关系.并用电子背散射(EBSD)技术验证了双相组织在均匀塑性变形阶段的协调变形行为.结果表明,软硬相的合理比例有利于提高加工硬化程度(高Rt_(1.5)/Rt_(0.5)),降低屈强比,同时能保证较高的均匀变形能力.铁素体与贝氏体之间的协调变形是提高双相组织钢应力比和均匀伸长率的主要机制.

经济型铁素体/贝氏体高扩孔钢的组织与性能

通过TMCP工艺实验,研究了Si、Mn含量对低碳Si-Mn钢显微组织、力学及成形性能的影响,探讨了铁素体/贝氏体双相钢(FB钢)在扩孔过程中的裂纹形成及扩展行为。研究结果表明,增加Si含量,实验钢中等轴铁素体的体积分数增加,扩孔性能得到改善;而增加Mn含量,实验钢的强度和韧性显著提高,但塑性和扩孔性能有所下降。FB钢中的裂纹扩展主要是以微孔聚集机制进行,当遇到贝氏体时,裂纹通过铁素体-贝氏体相界面并剪断铁素体进行扩展。合理选择Si、Mn含量和TMCP工艺参数,可以获得690 MPa级的经济型热轧FB高扩孔钢,扩孔率达到了95%,综合性能较好。

铁素体／贝氏体双相钢的变形和断裂特性

对一种低碳硅锰钢进行TMCP实验，获得了不同铁素体形态的铁素体／贝氏体双相钢（FB钢）．研究了FB钢在单轴拉伸下的变形行为及断裂特性，结果表明：在均匀塑性变形阶段，FB钢的瞬时加工硬化指数n＊值与真应变ε的关系曲线可分为n＊值较高、n＊值随ε缓慢下降以及n＊值随ε迅速下降三个阶段．与等轴铁素体／贝氏体双相钢相比，准多边形铁素体／贝氏体双相钢的强度和低应变区的n＊值均比较高．FB钢拉伸试样颈缩区的孔洞或微裂纹产生在F—B相界面附近和铁素体内，有助于减弱裂纹尖端附近的局部应力集中，改善钢材的抗裂纹扩展性能．

超高强铁素体/贝氏体双相钢的控轧控冷

通过实验室热轧机组的控轧控冷试验,研究了控轧控冷参数对超高强铁素体/贝氏体双相钢组织性能的影响。结果表明,采用不同温度终轧,轧后不同方式冷却,抗拉强度几乎都在1 000MPa以上,屈强比在0.54～0.62之间,伸长率在13%～17%之间。铁素体晶粒随终轧温度降低和冷却速度加快而细化;终冷温度降低,贝氏体量增多。经800℃终轧后层流冷却至560℃左右空冷,由于铁素体晶粒细化,组织中大量的粒状贝氏体、无碳化物贝氏体、少量的孪晶马氏体以及残余奥氏体的存在使抗拉强度达1 130MPa,伸长率达16%,强塑积达到18 080MPa.%的最高值。控轧控冷获得以铁素体/贝氏体双相组织为主并含有少量残余奥氏体+马氏体的复相组织,使试验钢具有了优异的力学性能。

铁素体贝氏体双相钢延伸凸缘性能及裂纹扩展行为

以TMCP（Thermo Mechanical Control Process）实验获得的低成本热轧FB（Ferrite/Bainite）钢为研究对象,通过扩孔实验评价FB钢板的延伸凸缘性能,分析显微组织对延伸凸缘性能的影响,并对扩孔过程中FB钢的裂纹扩展行为进行探讨。结果表明：当贝氏体体积分数在19～25%时,热轧FB钢的抗拉强度不低于551 MPa、扩孔率不小于77%,力学性能和延伸凸缘性能综合起来比较良好;裂纹通过孔洞和微裂纹相互扩展、连接的方式进行;当裂纹扩展到硬相的贝氏体时,裂纹沿着铁素体和贝氏体的相界面绕过贝氏体,并切断铁素体继续扩展。

铁素体/贝氏体多相组织钢硬化行为表征参数

为了研究大变形管线钢应变硬化行为及其表征参数之间关联性,采用TMCP工艺调控制备了9种不同贝氏体体积分数的铁素体/贝氏体(F/B)多相组织钢。通过力学性能及应变硬化行为分析,对应变硬化指数、应力比、屈强比和伸长率等大变形管线钢应变硬化能力表征参数之间的关联性及其机制、内涵和适用范围进行了研究。结果表明,F/B多相钢中,应力比Rt2.0/Rt1.0和均匀伸长率与应变硬化指数呈线性正比关系,屈强比与应变硬化指数呈非线性反比关系,应力比Rt5.0/Rt1.0在一定条件下与应变硬化指数存在线性关系,应力比Rt1.5/Rt0.5、总伸长率、应变硬化指数之间不具备明显的关系。通过应变硬化行为分析合理阐释了以上参数之间的关联机制,并阐释了其内涵和适用范围。硬化指数、均匀伸长率和应力比Rt2.0/Rt1.0应作为描述F/B多相钢塑性形变阶段应变硬化能力的主要参数,屈强比和应力比Rt5.0/Rt1.0则应作为次要参数。采用工业化生产数据对上述结论进行了验证,与所得结论吻合良好。

超细化Mn-Mo-Nb-B低碳贝氏体钢轧制过程组织性能

通过合理的成分设计、优化的TMCP工艺,获得了超细化的针状铁素体/贝氏体复合组织,其奥氏体晶粒平均扁平厚度小于5μm,贝氏体板条束小于1μm,同时,其抗拉强度R_m大于1000 MPa,断裂总延伸率A大于14%,-30℃冲击功A_(kv)为120J以上。

高扩孔钢变形奥氏体的连续冷却转变

研究了三种硅—锰系低碳钢变形奥氏体的连续冷却转变,分析了w（Si）,w（Mn）对相变温度Ar3、转变组织及力学性能的影响。实验结果表明：w（Si）由0.50%增加到1.35%时,Ar3升高15-25℃,而w（Mn）由0.97%增加到1.43%时,Ar3降低30-50℃,锰对Ar3的影响效果强于硅;硅促进了高温等轴铁素体析出,抑制了贝氏体相变,而锰不仅细化了相变组织,还促进了贝氏体形成;w（Si）,w（Mn）分别为0.56%和1.43%的钢在850℃变形后以30℃/s冷却,获得均匀、微细化的铁素体/贝氏体双相组织,抗拉强度可达到654 MPa。

冷却工艺对特厚多相组织高强低合金钢板组织与性能的影响

采用轧后弛豫控制相变的组织调控技术开发了一种60 mm厚460 MPa级别铁素体/贝氏体(F/B)双相钢;在工业化条件下,研究了不同终冷温度对F/B双相组织和力学性能的影响规律。结果表明:在相同开冷温度和冷却速度下,降低终冷温度能够显著细化F/B双相中的铁素体晶粒,促使贝氏体由粒状贝氏体向板条贝氏体过渡,减小钢板心部M/A岛的尺寸,提高贝氏体中大角度晶界密度,从而提高钢的强度,降低屈强比,并能够大幅降低特厚F/B双相钢韧脆转变温度。

X120高级管线钢组织的形成及其力学性能

通过合理的成分设计、优化的机械热处理工艺,获得了由针状铁素体/贝氏体组成的X120高级管线钢复合组织,同时,结合金相、透射电子显微技术,分析了该组织的形成机理及其对力学性能的影响。结果表明:当未再结晶区压缩比大于7时,可得到奥氏体晶粒平均扁平厚度小于5μm,贝氏体板条束小于1μm的超细化组织。其抗拉强度R_m大于1 000 MPa,断裂总延伸率A大于14%,-30℃冲击功AKv为120 J以上。奥氏体扁平化、贝氏体板条束的形成及微合金元素的应变诱导析出是导致强韧化的主要因素。

基于应变设计的X80HD管线钢生产技术研究

为了研究X80HD管线钢的抗大变形能力,分析了轧制工艺对基于应变设计的X80HD管线钢组织性能的影响,并研究了制管工艺过程对管线钢的力学性能的影响规律。结果表明,铁素体/贝氏体双相组织的管线钢,随着始冷温度降低,先共析铁素体和析出物数量增加;随着终冷温度的降低,贝氏体的数量增加,相变强化作用增强,管线钢的抗拉强度提高更为明显;在制管过程中,钢管的屈服强度增加明显,且随着扩径率的增大,钢管屈服强度呈比例增大,但抗拉强度变化不大;当始冷温度约700℃和终冷温度低于450℃时,钢中的先共析铁素体和贝氏体双相组织组成控制合适,该管线钢具有优良的变形能力,能较好地满足大应变管线钢的性能要求。

汽车底盘用高扩孔型热轧钢板的试制

以低碳Si-Mn钢为原料,通过控制轧制和控制冷却工艺,获得了铁素体和贝氏体的双相组织钢。检测结果表明:两种试验钢板均具有低的屈强比(ReL/Rm<0.67)、高的伸长率(A>28%)、高的加工硬化能力(n>0.28)、高的塑性应变比(r>0.98)、低的韧脆转变温度(低于-70℃)以及翻边性能良好(λ>95%)等特点。

贝氏体含量对F/B双相管线钢力学性能的影响

采用700、720、740、760℃临界区热处理的方法,依次获得了4种不同贝氏体体积分数(16%、28%、41%、48%)的铁素体/贝氏体(F/B)双相管线钢。利用SEM、TEM及力学性能测试手段,研究了贝氏体含量对管线钢的强度、塑性和韧性的综合影响规律。结果表明,相比原始组织,F/B双相管线钢具有较低的屈服强度和相当的抗拉强度,从而具有较好的应变能力,表现为较低的屈强比,较高的伸长率和加工硬化指数。贝氏体含量对F/B组织管线钢的强度、伸长率和加工硬化指数影响较小,对冲击性能的影响显著。贝氏体含量在40%左右时可获得最佳的强度、塑性和韧性。

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。