马氏体时效钢的强韧化设计

马氏体时效钢是用途最为广泛的超高强度钢,其强韧化设计是研究的主要内容。在回顾超高强度钢至马氏体时效钢的强韧化发展历程和总结马氏体时效钢的强韧化元素的作用与强韧化机制的基础上,提出了一些马氏体时效钢的强韧化设计原理,并对马氏体时效钢未来的强韧化设计进行了展望。

18Ni马氏体时效钢强化方法概述

18Ni马氏体时效钢是以无碳(或超低碳)铁镍马氏体为基体的,主要是经时效产生时效强化的高强度钢。本文简要概述了18Ni马氏体时效钢的发展过程,介绍了固溶强化、相变强化、时效强化、细晶强化、形变强化方法和发展趋势。

无钴马氏体时效钢的研究与应用

从无钴马氏体时效钢的种类、合金化、热处理对该材料力学性能的影响及强化机理等方面综述了无钴马氏体时效钢的研究和应用概况。无钴马氏体时效钢中不含昂贵的钴元素,利用板条马氏体基体上析出的N i3(Ti,Mo)等沉淀相来实现强化,在低于2100MPa的强度范围内,与同级别的含钴的18N i马氏体时效钢相比,有相近的强韧性。

动态应变时效对奥氏体不锈钢静拉伸强度的影响

本文研究了动态应变时效(DSA)对18—8型奥氏体不锈钢静拉伸性能的影响。结果表明,(1),在 DSA 发生的温区,强度与温度关系曲线上出现流变应力平台(2),室温屈服强度随DSA 预处理温度升高和预应变量增加而提高,DSA 预处理具有比冷变形处理更佳的强化效果,且经873K 预处理后的室温强度达最大值,而塑性不下降.电镜观察结果报好地解释了这种 DSA强化的机理。同时表明,DSA 有可能作为一种强韧化工艺应用于生产实际。

热处理对选区激光熔化马氏体时效钢组织和性能的影响

用选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)技术成型马氏体时效钢,通过正交试验优化热处理工艺,对SLM成型试样以及不同热处理后的试样进行组织和力学性能分析。结果表明:粉末以及SLM成型试样主要由马氏体以及少量的奥氏体组成,试样经过热处理后主要由针状马氏体组成。维氏硬度和拉伸试验结果表明:SLM成型试样的硬度约357 HV0.2,抗拉强度为1165 MPa,伸长率达12.4%,断口形貌表现为细小蜂窝状的韧窝,断裂形式为穿晶韧性断裂;试样经过880℃/100 min固溶处理和480℃/2 h时效处理后,硬度提高到557 HV0.2,提高了56%,抗拉强度增加到2060 MPa,增加了77%,而伸长率达到5%,断口形貌表现出明显的韧窝和第二相粒子,断裂形式为韧性断裂。热处理过程中4个因素对拉伸性能影响的顺序依次为:时效温度>固溶时间>时效时间>固溶温度。

热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响

针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢,通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法,研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa,屈服强度可达1762MPa,具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织,在时效过程中,马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高,NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化,从而使强度在到达峰值后迅速下降,出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+(-70℃)冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。

钢铁材料中第二相颗粒强韧化的研究进展

第二相颗粒是钢材强韧化的重要方法,可以同时兼顾钢材的强度、韧性以及其他服役性能。随着近年来对钢材强度要求的提高,研究人员开发出了一大批新型钢铁材料,第二相颗粒强韧化在这些新型钢材中亦发挥了重要作用。但与此同时,在这些新型钢铁材料中,第二相颗粒强韧化也面临着诸多挑战与机遇:纳米尺度颗粒的表征与调控、第二相颗粒与多相微观组织的相互作用以及钢材服役性能的优化等等。通过汽车轻量化用钢、超高强度马氏体时效钢、核反应堆用钢、高模量钢等不同钢材,总结了第二相颗粒对新型钢铁材料的强度、韧性、焊接性、成形性、抗氢致延迟断裂、蠕变、抗辐射损伤等性能的影响,并结合这些新型钢铁材料独特的微观组织、制备工艺、服役环境等特点,分析了其第二相颗粒强韧化的机理以及尚待解决的问题,旨在为钢中第二相颗粒强韧化领域的进一步研究与发展提供参考。

新型Cr-Co-Ni-Mo系马氏体时效不锈钢的强韧化机理

研究了由我国自行研制的Cr-Ni-Co-Mo系高强度马氏体时效不锈钢的强韧化机理。结果表明,该钢在535℃时效强度可达1 940 MPa,KIC=141 MPa.m,此时钢中析出的大量、弥散、细小的Fe2Mo型Laves相是保持超高强度的主要原因;在纤细的马氏体板条界上有少量的残余奥氏体使钢具有较高的韧性。该钢具有优良的综合性能,特别适合于制造新一代高强高韧、承力的耐海洋环境腐蚀结构件,并在航天及航空领域潜在着应用前景。

预先冷轧变形对马氏体时效钢强化的影响

系统研究了预先冷轧变形对马氏体时效钢强化的影响,研究结果表明:510℃×3 h时效引起的强度净增加值恒定,与冷轧变形量无关,最终的强度为:σ=σ0+ΔσCR+ΔσAge,即初始强度、冷加工强化和时效强化的叠加,其中只有冷加工强化ΔσCR随变形量变化。电子衍射花样及衍射斑强度分布证实:510℃×3 h时效后马氏体基体内析出六方结构的Ni3(Ti,Mo)和正交结构的Ni3Mo,冷轧变形量对时效析出行为没有明显的影响。

含硅镍低密度钢的温拉伸力学行为及强韧机制

为了分析硅镍合金化奥氏体基低密度钢在中温环境下的拉伸变形行为,采用Instron电子拉力试验机对Fe-28.64Mn-8.99Al-1.68Si-1.39Ni-1.0C(Mn29Al9Si2Ni,质量分数/%)低密度钢在23~300℃下进行了温拉伸试验,研究了该钢的温拉伸力学行为,并采用SEM、TEM和热力学计算对该钢的强韧化机制进行了研究。结果表明,随着应变的增加,温拉伸应力-应变曲线主要包括弹性变形、均匀塑性变形和断裂等几个过程,没有明显的屈服现象。随着温度的提高,该钢的强度逐渐降低,塑性(断后伸长率)先增加后减小再升高,于200℃时出现塑性低谷,此时该钢的应力-应变曲线和应变硬化率曲线均具有明显的锯齿状特征,应变硬化率随应变的增加变化不大。而该钢在其他温度下的应力-应变曲线和应变硬化率曲线没有发现明显的“锯齿状”特征,应变硬化率随应变的增加而平缓下降。试验钢在23~300℃下的主要强韧化机制为κ-碳化物强化、应变强化、孪生诱发塑性和动态应变时效强化。较低温度下位错可动性较差对孪生诱发的促进作用、镍元素和硅元素对孪生的抑制作用、较高温度下孪生现象的减弱和温度对动态应变时效的促进或抑制作用等使得试验钢在23、100和300℃时存在明显的孪生诱发塑性,而在200℃时存在明显的动态应变时效强化的主要原因。动态应变时效强化是该钢在200℃时出现塑性低谷的主要原因。