I&Q&P工艺下碳配分时间对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢性能和组织的影响

采用场发扫描电镜和X射线衍射仪研究了I&Q&P工艺中合金元素配分后不同碳配分时间对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢组织演变、力学性能和残余奥氏体含量的影响。结果表明:实验用钢经双相区保温后,合金元素Cu、Mn有明显的配分效果;与Q&P处理相比,I&Q&P处理钢抗拉强度虽略有下降,但强塑积提高了6 517MPa·%;在双相区Cu、Mn元素配分后,随着碳配分时间的不断增加,马氏体板条缠结减少且逐渐变的条理清晰,随后出现回火马氏体,并有渗碳体的析出,钢的抗拉强度逐渐减小,伸长率则先增大而后减小,配分时间到90s时,强塑积达到最大为25 861MPa·%;在不同的配分时间下,钢的伸长率变化趋势与残余奥氏体含量的变化趋势基本一致。

奥氏体化时间对I&Q&P工艺处理低碳硅锰钢组织和拉伸性能的影响

在不同奥氏体化时间下对低碳硅锰钢进行I&Q&P处理,研究了奥氏体化时间对试验钢组织与拉伸性能的影响。结果表明:短时间奥氏体化不能完全消除之前锰元素在双相区的配分结果;奥氏体化时间达到300s后,试验钢的室温组织为板条状马氏体和残余奥氏体;随奥氏体化时间延长,试验钢的抗拉强度先升高后降低,最高可达1 267 MPa,但试验钢的伸长率则不断降低;刚完成完全奥氏体化时,晶粒尺寸较小,且碳、锰的聚集程度最佳,此时残余奥氏体的含量最高,形变过程中TRIP效应明显,使得伸长率的降低得以补偿;奥氏体化时间为300s时,试验钢的强塑积最高,可达30 345 MPa·%。

奥氏体化对I&Q&P工艺低碳钢Mn配分组织与性能的影响

通过双相区等温-水淬(I&Q)和双相区等温-奥氏体化-盐浴等温后水淬(I&Q&P)处理工艺,采用电子探针(EMPA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸实验等手段,研究了低碳硅锰钢中Mn元素的配分行为及奥氏体化工艺参数对I&Q&P工艺处理后材料的组织与性能的影响。结果表明:经I&Q&P工艺处理,短时奥氏体化后并未消除I&Q工艺Mn配分效果,其室温组织为板条状马氏体和残留奥氏体。随奥氏体化程度增加,材料的抗拉强度先升高后降低,最高可达1267 MPa,材料的伸长率不断降低。在恰好完全奥氏体化时的晶粒尺寸较小且C、Mn聚集程度最佳,此时残留奥氏体含量最高,伸长率的降低得以补偿。最高强塑积可达30345 MPa·%,实现了强度和塑性的优良结合。

I&Q&P工艺预先Mn配分处理低碳硅锰钢的组织与性能

通过I&Q&P处理工艺,采用SEM、XRD和拉伸试验手段,研究了低碳硅锰钢C-Si-Mn中Mn元素的配分行为及其配分工艺参数对I&Q&P处理试验钢组织与性能的影响。结果表明:经I&Q&P工艺处理,试验钢室温组织为板条状马氏体和残留奥氏体。随配分时间延长或配分温度的升高,试验钢的抗拉强度总体呈降低趋势,残留奥氏体含量均先增加后减小,伸长率与残留奥氏体量的变化趋势基本一致。800℃等温30 min,试验钢中残留奥氏体含量及伸长率最大,分别为10.02%,24.25%,该参数下的综合性能最佳。

I&Q&P工艺对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和洛氏硬度计等,研究了I&Q&P工艺对高硼铁基耐磨合金组织和性能的影响。结果表明,高硼铁基合金的铸态组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和共晶硼化物组成,硼化物主要为Fe2B和Fe23(B,C)6。经I&Q&P工艺处理后,合金中残留奥氏体的体积分数从10.0%上升到16.8%,冲击吸收能量从3.76 J增加到6.80 J,硬度值从59.3 HRC下降至54.0 HRC,并生成了新的硼化物Fe3(B,C)。同时,合金的耐磨性也有了明显的提高。

铌微合金化高强塑积冷轧DP780钢的I&Q&P工艺

基于亚稳奥氏体形变诱导相变理论,在实验室采用盐浴炉对800 MPa级冷轧双相钢DP780的I&Q&P(临界退火与淬火配分)工艺进行了探讨,并采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机与XRD对不同工艺下试验钢的组织性能进行了研究。结果表明,在I&Q&P工艺试验条件下,试验钢的显微组织由铁素体、马氏体与残留奥氏体组成;830℃退火时铁素体晶粒尺寸以>5μm为主,860℃退火下其晶粒尺寸以<5μm为主。830℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较大,860℃退火时试验钢的力学性能随淬火温度的变化波动较小。860℃退火+260℃淬火时,试验钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度、伸长率与强塑积分别为802 MPa、26.8%与21.5 GPa·%,钢中残留奥氏体含量高达13.89%。

不同轧制工艺中锰钢I&Q&P处理后的组织和力学性能

对0.1C-7.2Mn中锰钢热轧板,分别进行压下率40%的热轧、双相区温轧和冷轧加工,得到室温组织不同的热轧、温轧及冷轧原始试样,然后对不同轧制原始试样进行相同的I&Q&P热处理。采用扫描电镜(SEM)对观察了原始试样和热处理试样的室温组织,采用室温拉伸实验对热处理试样的力学性能进行了对比。结果显示,温轧I&Q&P试样存在等轴状和板条状两种残余奥氏体形态;温轧和冷轧I&Q&P试样拉伸曲线存在长度约为2.6%的屈服平台,热轧I&Q&P试样呈现连续屈服现象,无明显屈服平台;温轧I&Q&P试样具有最高的强塑积,达到21.3GPa.%。

含Cu低碳钢I&Q&P工艺处理后的组织与性能

对一种含Cu低碳硅锰钢分别采用I&Q、Q&P和I&Q&P热处理工艺,研究双相区Cu配分行为并分析其对马氏体组织形貌、残留奥氏体及力学性能的影响。结果表明,试验钢经I&Q工艺处理,在双相区保温时Cu元素从铁素体向奥氏体中配分,Cu配分明显,并且不影响C和Mn的配分效果。试验钢经I&Q&P工艺处理后,组织基本为板条马氏体,且马氏体板条清晰,部分板条有断裂的现象。与经Q&P工艺处理相比,试验钢经I&Q&P工艺处理后残留奥氏体体积分数显著提高,从9.6%提高到了13.2%。对比Q&P工艺,试验钢经I&Q&P工艺处理后,抗拉强度有一定降低,但伸长率大大提高,强塑积达到27 GPa·%。

前驱体对含Cu低碳钢I&Q&P处理后组织性能的影响

采用I&Q&P工艺和EPMA、SEM和XRD等手段,研究了3种前驱体对含Cu低碳钢残余奥氏体含量及力学性能的影响。结果表明,双相区保温初期试验钢奥氏体长大由C配分控制,后期由合金元素Mn、Cu配分控制;双相区保温奥氏体化后,双相区配分后形成弥散分布的局部高浓度Mn、Cu区域仍保留富集效果,在随后的淬火-碳配分阶段易于形成残余奥氏体。经I&Q&P处理后,前驱体为P+F的钢室温组织中马氏体板条较粗,原始奥氏体晶界并不明显;前驱体为F+M钢得到的马氏体板条有序细密;前驱体为M的钢室温组织中马氏体板条更加细密。其中,前驱体组织为M的钢中残余奥氏体量最高,延伸率为24.1%,强塑积可达25 338 MPa·%,综合性能最好。

低碳硅锰钢I&Q&P处理中C,Mn元素配分综合作用

采用EMPA,SEM和XRD等手段,研究低碳硅锰钢在双相区保温淬火(I&Q)、双相区保温+奥氏体化+盐浴配分(I&Q&P)和奥氏体化+盐浴配分(Q&P)工艺中的C,Mn元素配分行为及对残余奥氏体的综合作用。结果表明:经I&Q工艺处理后,得到马氏体、铁素体加少量残余奥氏体混合组织,C,Mn在马氏体中出现了富集,并且C富集程度高于Mn;经I&Q&P工艺处理后,C,Mn在板条马氏体中呈现不均匀分布,C的局部富集现象更明显,按C,Mn含量的不同,马氏体可分为"高C高Mn"、"高C低Mn"和"低C低Mn"3种;相比较Q&P工艺中只有C配分作用稳定残余奥氏体,I&Q&P工艺在C,Mn配分综合作用下,能得到更多的残余奥氏体。

Cu配分时间对I&Q&P处理钢组织性能影响

通过I&Q(两相区退火+淬火)和I&Q&P(两相区退火+淬火+配分)热处理工艺,采用EPMA、SEM和XRD等手段,研究含Cu低碳钢Cu配分行为及不同配分时间对组织性能的影响。结果表明,在双相区保温过程中,试验钢的C、Cu和Mn三种元素均从铁素体向奥氏体中配分,且Cu元素配分效果明显。经I&Q&P工艺处理的钢的组织是板条马氏体和残余奥氏体,随着Cu配分时间增加,原始晶粒尺寸变大,马氏体组织变大、板条变粗。随着Cu配分时间增加,钢的抗拉强度逐渐减小,伸长率先增加后减小。残余奥氏体体积分数的变化趋势和伸长率的变化趋势基本一致,在配分时间为40 min时,残余奥氏体体积分数和伸长率达到最大值,此时材料综合力学性能最佳,抗拉强度为1076 MPa,强塑积达到26254.4 MPa·%。

Nb元素及退火温度对双相钢组织性能的影响

为了研究Nb元素及I&Q&P工艺对双相钢组织演变及力学性能的影响,设计了1号无Nb和2号Nb含量为0.05%的两种试验钢作为研究对象,并使用CCT-AY-II连退模拟器对其进行I&Q&P工艺处理。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验机等研究了两种试验钢在不同温度退火后的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢的强度随退火温度升高而上升,伸长率则相反,1号与2号试验钢强塑积均在840℃退火时达到最大值,分别为12.3 GPa·%与14.3 GPa·%;与1号无Nb试验钢相比,2号加Nb试验钢组织相对细小,塑性略高,强度明显高于1号无Nb试验钢,这与Nb的细晶强化和析出强化有关。

Mn配分时间对低碳硅锰钢I&Q&P处理后组织与性能影响

通过I&Q&P(两相区退火+淬火+配分)处理工艺,采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段,研究了低碳硅锰钢中Mn元素的配分行为及其配分工艺参数对I&Q&P处理后组织与性能的影响。结果表明:经I&Q&P工艺处理,奥氏体化后并未消除I&Q工艺Mn配分效果,室温组织为板条状马氏体、残余奥氏体及少量块状马氏体。在相同配分温度下,随着配分时间延长,残余奥氏体含量是先增加后减小。材料抗拉强度总体呈现下降趋势;伸长率变化与残余奥氏体量的变化趋势基本一致。其综合性能最佳的强塑积可达29046.65 MPa·%。

不同配分机制对含Cu低碳钢组织性能的影响

采用I&P&Q、Q&P和I&Q&P热处理工艺,研究不同配分机制对含Cu低碳高强钢组织性能的影响规律。结果表明,实验钢经I&P&Q处理后,Cu、Mn配分使得马氏体板条粗大,板条形貌模糊,板条间含有大量块状马氏体,抗拉强度较高,伸长率和强塑积较低;经Q&P工艺中C配分处理,得到的马氏体板条较致密,板条形貌较清晰,存在少量的块状马氏体,其抗拉强度略微降低,伸长率升高,强塑积提高;经I&Q&P工艺处理,由于C、Cu、Mn等3种元素配分的综合作用,马氏体板条清晰,只存在极少量的块状马氏体,部分马氏体板条断裂,其残余奥氏体量达12.4%,强塑积达到27 213MPa·%,综合力学性能最佳。

配分制度对低碳硅锰钢组织性能及残余奥氏体的影响

研究了低碳硅锰钢经I&P&Q和I&Q&P工艺处理后的组织性能。结果表明:经I&P&Q工艺处理得到的马氏体板条较I&Q&P工艺粗大,I&Q&P工艺下的部分板条马氏体形貌模糊;I&P&Q工艺利用Mn配分使钢具有12.6%的伸长率,强塑积16128MPa·%,I&Q&P工艺利用Mn配分和C配分的综合作用,使得伸长率大幅提高,强塑积达到33715 MPa·%;较I&P&Q工艺只有Mn配分作用稳定残余奥氏体,I&Q&P工艺在Mn、C配分共同作用下,使残余奥氏体量较I&P&Q工艺提高了6%。

I&Q&P下双相区配分温度对含铜低碳钢组织与性能的影响

采用场发扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针研究了双相区合金元素不同配分温度对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢的组织性能和残留奥氏体含量的影响。结果表明:试验钢在双相区配分后,C、Cu和Mn元素均出现明显的配分效果,且Cu、Mn元素配分作用有利于盐浴分级淬火C配分进行,保留更多残留奥氏体提高塑性;I&Q&P工艺处理得到马氏体和残留奥氏体组织,随着双相区配分温度提高原奥氏体晶粒尺寸变大,马氏体板条变粗,位向增多;随着配分温度的提高,试验钢的抗拉强度提高,伸长率逐渐下降,残留奥氏体含量的变化趋势与伸长率基本一致,在780℃时强塑积最大为26 GPa·%,此时残留奥氏体体积分数为14.7%,伸长率为24.4%,综合力学性能最佳。