谢振家
,
尚成嘉
,
周文浩
,
吴彬彬
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00280
研究了经临界退火和不同温度回火后多相组织低合金钢中残余奥氏体对塑性和韧性的影响. 结果表明, 实验钢经两相区临界退火和不同温度回火后, 获得了临界铁素体、回火马氏体/贝氏体以及体积分数分别为2%, 5%, 10%的残余奥氏体多相组织. 含有不同体积分数残余奥氏体的多相组织钢强度差异不大, 其屈服强度介于540~590 MPa, 抗拉强度介于720~780 MPa. 残余奥氏体含量对塑性和韧性影响显著. 随着残余奥氏体含量的增加, 实验钢的均匀延伸率和断后延伸率分别从10.3%和23.8%提高到20.4%和33.8%. 塑性的提高主要是由于残余奥氏体在拉伸过程中逐步发生马氏体相变, 从而提供持续的加工硬化能力, 推迟颈缩的发生. 残余奥氏体对韧性的改善随着冲击测试温度的降低变得更加显著. 冲击温度高于-60 ℃时, 不同体积分数的残余奥氏体实验钢的冲击功均在120 J以上, 当冲击实验温度为-80 ℃时, 残余奥氏体含量仅2%的实验钢的冲击韧性仅14 J, 而含有残余奥氏体体积分数约10%的实验钢在-80和-100 ℃的冲击功仍然保持在60~80 J. 残余奥氏体的存在有利于提高低温冲击过程中的塑性变形能力, 延迟起裂, 提高起裂功, 从而有利于获得优异的低温冲击韧性.
关键词:
多相钢
,
残余奥氏体
,
塑性
,
低温韧性
任勇强
,
谢振家
,
张宏伟
,
袁胜福
,
宋婷婷
,
尚成嘉
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00301
研究了不同的前躯体组织对于经临界区再加热-淬火-中温配分(IQ&P)处理所得的0.22C-1.9Mn-1.32Si多相钢的组织形貌和力学行为的影响.相同的热处理工艺参数下,采用前躯体为马氏体(M)的组织设计倾向于在多相钢中获得板条状的铁素体和薄膜状(或短针状)的残余奥氏体;而采用前躯体为贝氏体-铁素体(B-F)的组织设计则倾向于在多相钢中获得块状的铁索体和近颗粒状的残余奥氏体.在本工作所用IQ&P工艺下,BF前躯体多相钢尽管抗拉强度高达976 MPa,但其延伸率只有26.7％,使得其强塑积仅仅只有26 GPa.％;而采用M前躯体设计可以使钢获得强度和塑性的优良结合,其强塑积超过31 GPa.％.就均匀变形阶段的加工硬化行为而言,B-F前躯体多相钢尽管具有较高的加工硬化指数,但其组织中的残余奥氏体稳定性较差,因而瞬时加工硬化指数-真应变曲线的波动性很大,随真应变的增大在外观上呈锯齿状;而M前躯体多相钢尽管加工硬化指数略低,但其组织中的残余奥氏体具有较高的稳定性,因而瞬时加工硬化指数-真应变曲线较为平滑,随真应变的增大呈逐次升高的趋势.产生上述不同力学行为的原因与钢中残余奥氏体和基体组织的形貌、比例和分布状态均有关,而上述因素从根本上又取决于不同前驱体自身的组织形貌与微观结构特征.
关键词:
IQ&P工艺
,
多相钢
,
残余奥氏体
,
瞬时加工硬化指数
李秀程
,
谢振家
,
王学林
,
王学敏
,
尚成嘉
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00545
针对拉伸断口分离问题,对热轧高强度低碳贝氏体钢进行了纵向常规拉伸实验和三主轴方向短试样拉伸实验.结果表明:在纵向和横向取样的拉伸实验中均发生了断口分离现象,分离面均垂直于厚度方向,即平行于轧面.通过对断裂试样分离裂纹的SEM观察发现,分离面具有明显的低塑性解理断裂特征.利用三主轴方向短试样拉伸实验证明了原始钢板在纵向、横向和厚度方向上具有相似的强度和塑性性能.通过有限元模拟的方法,对颈缩过程中侧向拉伸应力的水平进行了估算,发现即使在颈缩程度非常严重时,侧向拉应力仍远小于主拉伸应力.由此提出了拉伸过程中沿厚度方向由塑性到脆性的转变机制,并进一步揭示了断口分离并非意味着钢板沿厚度方向存在性能差异,而是由于贝氏体自身特有的力学性能导致的,是经严重的拉伸塑性形变后织构状态演变、晶界重分布以及三向应力状态出现综合影响的结果.
关键词:
断口分离
,
贝氏体
,
塑性
,
织构
,
晶界
周文浩
,
谢振家
,
郭晖
,
尚成嘉
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00576
通过临界退火、临界回火以及回火的多步热处理方式,研究了低碳低合金钢的组织演变与力学性能.结果表明,临界退火后的组织为板条状的临界铁素体及贝氏体/马氏体的双相组织.经临界回火后,为临界铁素体、回火贝氏体/马氏体以及残余奥氏体的多相组织.残余奥氏体呈粒状和条状,分布在铁素体/贝氏体(马氏体)相界面及贝氏体/马氏体板条之间,含量高达29％,并在回火后保持稳定,主要通过C,Mn,Ni和Cu在逆转奥氏体中的富集来稳定.临界退火及回火过程中,NbC在铁素体及贝氏体/马氏体中析出,呈球状、椭圆形或不规则形状,平均尺寸为10 nm;富Cu的析出相在临界回火及回火过程中形成,呈球状分布于铁素体及残余奥氏体中,尺寸在10～30 nm之间.通过残余奥氏体的应变诱导塑性(TRIP)效应及纳米析出相的析出强化作用,实验钢具有优异的力学性能:屈服强度高于700 MPa,抗拉强度高于900 MPa,均匀延伸率高于20％,总延伸率高于30％.
关键词:
高性能
,
临界热处理
,
多相组织
,
残余奥氏体
,
纳米析出相
谢振家
,
尚成嘉
,
周文浩
,
吴彬彬
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00280
研究了经临界退火和不同温度回火后多相组织低合金钢中残余奥氏体对塑性和韧性的影响.结果表明,实验钢经两相区临界退火和不同温度回火后,获得了临界铁素体、回火马氏体/贝氏体以及体积分数分别为2％,5％,10％的残余奥氏体多相组织.含有不同体积分数残余奥氏体的多相组织钢强度差异不大,其屈服强度介于540～590MPa,抗拉强度介于720～780MPa.残余奥氏体含量对塑性和韧性影响显著.随着残余奥氏体含量的增加,实验钢的均匀延伸率和断后延伸率分别从10.3％和23.8％提高到20.4％和33.8％.塑性的提高主要是由于残余奥氏体在拉伸过程中逐步发生马氏体相变,从而提供持续的加工硬化能力,推迟颈缩的发生.残余奥氏体对韧性的改善随着冲击测试温度的降低变得更加显著.冲击温度高于-60℃时,不同体积分数的残余奥氏体实验钢的冲击功均在120 J以上,当冲击实验温度为-80℃时,残余奥氏体含量仅2％的实验钢的冲击韧性仅14J,而含有残余奥氏体体积分数约10％的实验钢在-80和-100℃的冲击功仍然保持在60～80 J.残余奥氏体的存在有利于提高低温冲击过程中的塑性变形能力,延迟起裂,提高起裂功,从而有利于获得优异的低温冲击韧性.
关键词:
多相钢
,
残余奥氏体
,
塑性
,
低温韧性
任勇强
,
谢振家
,
尚成嘉
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00210
采用完全淬火+两相区再加热-淬火-分配(IQ&P)热处理工艺对0.23C-1.8Mn-1.35Si钢进行处理,获得了具有亚温铁素体、马氏体以及广泛分布于原奥氏体晶界、相界等处的残余奥氏体等构成的多相组织.利用SEM,XRD以及EBSD等对不同热处理阶段钢的微观组织进行了表征.结果证实,该多相组织低合金钢中残余奥氏体的获得主要依赖于以下两点:一是两相区再加热阶段逆转变奥氏体组织中的富Mn富C,二是淬火-分配阶段残留奥氏体在分配过程中的二次富C,通过上述的两步元素富集处理可以使该低碳钢在室温下获得超过10％含量的残余奥氏体,而残留奥氏体在分配过程中的二次富C则对该类钢中残余奥氏体的形成及其在室温下的稳定化起到了至关重要的作用.由于广为分布的残余奥氏体在形变过程中的TRIP效应,使得该类钢种在拉伸变形过程中获得了持续的加工硬化能力,从而实现了强度与塑性的良好结合.测试结果表明,IQ&P钢的强塑积超过了26 GPa.％,屈服强度大于600 MPa,抗拉强度超过900 MPa,均匀延伸在16％以上,常温半厚冲击韧性达到了39 J.
关键词:
低碳钢
,
残余奥氏体
,
马氏体
,
亚温铁素体
,
TRIP效应
房玉佩
,
谢振家
,
尚成嘉
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00306
对比研究了电磁感应及传统箱式炉2种不同回火加热方式对1000 MPa级别高强度低合金钢淬火后组织中碳化物的尺寸、形貌、分布及其对力学性能的影响.结果表明,实验钢淬火后组织包括下贝氏体及板条马氏体.2种加热方式回火后,对于下贝氏体组织,随着回火温度由400℃升高至550℃,碳化物由针状向短棒状转变.其中,经550℃传统加热回火后,贝氏体内部碳化物长轴尺寸约为200 nm,而经该温度电磁感应加热回火后其长轴尺寸约为60 nm.对于板条马氏体组织,经传统加热回火后,碳化物主要沿着板条边界连串析出;电磁感应加热回火后,马氏体板条中析出的碳化物在板条内部及边界均匀弥散分布.经550℃传统方式回火后,马氏体中的碳化物尺寸约为200 nm,而电磁感应回火的碳化物尺寸均小于100 nm.经过不同加热方式回火后,实验钢的硬度差别不显著,随着回火温度升高,2种加热方式回火试样冲击功均升高,但感应加热回火后冲击功升高更为显著,实验钢经550℃电磁感应加热回火后-20℃冲击功达到133 J,是传统加热回火工艺的4.5倍,实现了1000 MPa级高强度低合金钢良好的强韧化组合.
关键词:
高强度低合金钢
,
感应回火
,
韧性
,
纳米尺度碳化物
