高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850~1100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10 s-1)的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为.分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估.结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.

退火工艺对高锰TWIP钢组织及耐蚀性能的影响

采用光学显微镜以及配有电子背散射衍射系统的扫描电镜对25.8Mn-3.95Cr-2.83Al-0.33C-0.015N高锰TWIP钢经不同退火温度及时间处理后的微观组织进行观察与分析,并用标准三电极系统的电化学工作站对其耐蚀性能进行检测。结果表明,在600~1000℃退火25 min后,试验钢的晶粒随退火温度的升高而变大,Σ3和Σ9晶界的比例均先升高后降低,在800℃时达到最大。试验钢的耐全面腐蚀性能随退火温度的升高而提高,在1000℃退火时达到最优,而在退火温度为700℃时耐局部腐蚀性能最强。在1000℃退火5~25 min时,试验钢的晶粒尺寸随退火时间的延长而逐渐增加,低Σ晶界的比例先降低后增加,退火5 min时Σ3和Σ9晶界比例最大,退火25 min时耐蚀性能最佳。

冷却速率对高锰TWIP钢中夹杂物演变规律的影响

通过试验和热力学计算研究了冷却速率对高锰TWIP钢中夹杂物演变规律的影响。高锰TWIP钢中夹杂物可分为9类:(Ⅰ)AlN、(Ⅱ)MgO、(Ⅲ)CaS、(Ⅳ)MgAl2O4、(Ⅴ)AlN+MgO、(Ⅵ)MgO+MgS、(Ⅶ)MgO+MgS+CaS、(Ⅷ)MgO+CaS、(Ⅸ)MgAl2O4+MgS。冷却速率为4.83℃/s时,钢中夹杂物类型为(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅳ)^(Ⅸ),而冷却速率为0.75℃/s时,钢中夹杂物类型为(Ⅰ)^(Ⅲ)、(Ⅴ)和(Ⅷ)。随着冷却速率的增大,钢中夹杂物的体积分数和面积分数几乎不变,夹杂物尺寸减小,数量密度增大。随着冷却速率的增大,AlN的尺寸、数量密度与面积分数的变化趋势与上述相同。通过热力学计算得到的夹杂物类型与实际观察结果基本一致。

航空发动机用高锰奥氏体TWIP钢的氢脆行为的影响因素浅析

随着航空的发展需要,航空发动机要在保证性能的前提下朝着轻量化、环境友好化和智能化发展。针对通用航空发动机的发展需求,本文对航空发动机用高锰奥氏体TWIP钢的氢脆行为的影响因素进行了分析,从氢的渗入、氢在金属材料中的溶解和扩散、氢陷阱的产生机理、氢致损伤和氢致开裂等角度对航空发动机用高锰奥氏体TWIP钢的氢脆行为进行了总结与分析,并对高锰奥氏体TWIP钢在航空发动机中的应用进行了展望。

激光焊接速度对高锰塑性诱发孪晶钢组织性能影响

用CO2连续激光焊接器,以不同焊速焊接Fe-Mn-C系TWIP钢试样。使用OM,SEM观察焊接试样的形貌组织在焊缝区,热影响区,以及基体的变化,并结合XRD检测观察:发现原伴有少许退火孪晶的室温单相奥氏体经单相拉伸变形后有少量γ→ε和γ→ε→α协同大量变形孪晶共存于焊后拉伸试样中,即焊后高锰TWIP钢变形时同时发生TRIP效应和TWIP效应。此外,通过背散射电子衍射技术(EBSD)探讨激光焊接后,不同焊速下焊缝区,热影响区和母材的晶粒取向差与晶界特征变化。结果表明本试验中,激光焊接参数为2.5 kW,2.5 m/min下的试样组织性能最优,对焊钢板可达到32%的延伸率,534 MPa的屈服强度和1 100 MPa的抗拉强度。

23.8%Mn TRIP/TWIP钢的组织性能及强化机制

研究了锰含量(质量分数)为23.8%的低碳高锰钢的力学行为和组织演变,并对其强化机制进行了探讨.结果表明:23.8%Mn TRIP/TWIP钢的屈服强度约为300 MPa,抗拉强度可达610 MPa,断裂延伸率可达到63%.实验钢拉伸变形呈连续屈服,其应变硬化指数n值约为0.48.该钢在变形初期的强化机制以应变诱发孪生为主,变形后期出现应变诱发马氏体相变.位错与形变孪晶、马氏体之间的相互作用也对强度的增加做出贡献.

航空发动机用TWIP钢电化学充氢曲线的模拟研究

航空发动机用钢具有良好的力学性能、优良的抗冲击能力和成形性,在先进高强钢中,TWIP钢是较好的选择。但TWIP钢易于发生氢脆,对其生产应用造成很大的技术瓶颈。针对TWIP钢的氢脆问题,本文对航空发动机用TWIP钢进行电化学充氢,研究了电化学充氢过程中溶液成分对充氢的影响,充氢后氢在材料中分布和扩散和充氢时间对氢含量的影响。结果表明:原子氢在钢中的扩散服从菲克定律。测定了可逆转氢含量和不可逆转氢含量,220℃左右出现的峰值表示可扩散氢原子,这些氢原子主要集中在能量较低的氢陷阱中,如位错,晶界。在600℃左右出现的峰值表示不可扩散氢原子,这些氢原子陷阱主要包括碳化物,氮化物,孪晶界等。

退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响

采用扫描电镜、准原位电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射和室温拉伸实验,研究了冷轧Fe20Mn0.3C钢在700~1000℃范围内退火1 h后的微观组织及其拉伸变形行为。结果表明,随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低,而抗拉强度及伸长率则先升高后降低,当退火温度为800℃时,抗拉强度和伸长率达到峰值。800℃退火试样形成了均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织,其拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性(TWIP效应);当退火温度进一步升高,奥氏体晶粒长大,其稳定性降低,空冷及拉伸过程中均发生马氏体相变,形变机理由TWIP效应转为相变诱导塑性(TRIP效应)。准原位拉伸EBSD研究表明:在拉伸变形过程中,退火试样中的淬火ε马氏体一方面通过γ→ε形式的TRIP效应增厚,另一方面通过ε→α'形式的TRIP效应转变成α'马氏体,而裂纹容易在α'马氏体界面形核扩展,因此,淬火ε马氏体越多,材料的伸长率越低。

高性能钢铁材料在实体膨胀管领域的应用前景

实体膨胀管技术作为一项先进的钻井技术,其技术优势在套损修复、固井、完井等领域逐渐显露出来。管材的设计研发是实体膨胀管3大关键技术之一,也是制约膨胀管应用的主要技术瓶颈。介绍了实体膨胀管的技术原理,综述了国内外实体膨胀管管材的研发现状,重点分析了实体膨胀管管材所需的力学性能。在此基础之上,着重介绍了现有的双相钢、TRIP-assisted钢以及高锰奥氏体TWIP/TRIP钢3种高塑性高强度钢铁材料的力学性能特点、材料设计原理及热处理工艺,对它们作为实体膨胀管管材使用的可行性进行了讨论。