2019年, 第31卷, 第12期　刊出日期：2019-12-25

  

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冶炼与加工
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  回火温度对Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢组织及强韧性的影响

  邓杰1，宋新莉1，郑爱琴1，孙新军2，贾涓1，梁小凯2

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1031-1038. https://doi.org/10.3228/j.boyuan.issn1001-0963.20190167

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  摘要：矿山机械用耐磨钢构件服役环境恶劣而常常出现磨损失效，研究适用于复杂工况下的高耐磨钢成分、工艺与组织性能的关系，有利于提高耐磨构件的服役寿命并降低经济损失。利用SEM、TEM、洛氏硬度计、万能拉伸试验机及冲击试验机等，研究了160～400℃不同回火温度下Cu-Cr-Ti马氏体耐磨钢的组织形貌、强度硬度及-20℃冲击韧性的变化。结果表明，试验钢淬火态组织主要为板条马氏体，当回火温度为160℃时，马氏体板条依然清晰，但随回火温度升高到400℃，马氏体板条界渐渐消失，基体中出现大量片状或粒状渗碳体。EDS分析发现样品钢基体中含有纳米级Ti、Nb的碳氮化物。随回火温度升高，基体组织演变导致强化机制发生变化，回火温度为300℃，综合力学性能最佳，其抗拉强度为1500MPa，屈服强度1100MPa，伸长率为15.5%。随回火温度升高，-20℃冲击韧性由60J/cm2逐渐降低到36.3J/cm2。
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  TMCP工艺下Ti-Mg氧化物冶金钢轧态组织性能

  娄号南，王丙兴，王昭东

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1039-1045. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190100

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  摘要：为研究轧制过程中氧化物粒子对母材组织性能的影响，提出了一种只在再结晶区进行轧制的新工艺路线，利用常规冶炼及氧化物冶炼的实验钢分析其轧态显微组织、力学性能及相变过程。结果表明：在新轧制工艺下，氧化物冶金钢母材显微组织由常规的贝氏体板条束变为针状铁素体，其基体具有良好的力学性能，-80℃冲击韧性达149J；热轧工艺下的组织转变分两阶段进行，初期是针状铁素体的形核和晶粒细化，之后贝氏体相变被限制在针状铁素体板条间构成的区域内。
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  Mg对M2高速工具钢中碳化物的影响

  张章，常凯华，常立忠，陈佳顺，郑福舟

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1046-1052. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190126

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  摘要：在实验室条件下，向M2高速钢中加入Ni-Mg合金，对M2高速钢进行变质处理，研究其对高速钢一次碳化物的影响。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法检测高速钢中的Mg含量，采取电解萃取的方法分析碳化物类型及相对含量的变化，在SEM-EDS扫描电镜下观察碳化物分布、尺寸、形貌的变化。结果表明，向M2高速钢中加入Mg能降低二次枝晶间距，细化碳化物的尺寸。Mg细化碳化物的效果随Mg含量的变化而变化。当Mg质量分数为8×10-6时效果最好，之后随着Mg含量的上升，效果变差。微量Mg细化碳化物的原因是Mg会向晶界偏聚，阻碍合金元素的扩散，从而抑制了碳化物的长大；同时Mg能对高速钢中的夹杂物改性，形成的大量细小、弥散的含Mg夹杂物可以诱导碳化物的析出，从而达到细化碳化物尺寸的效果。
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  高伸长率冷轧双相钢DP980显微组织及性能

  王卫卫，刘浏，李光灜

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1053-1057. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190094

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  摘要：为了进一步提高冷轧双相钢DP980的强塑性，采用低C-Si-Mn-Nb-Cr成分，通过调整连续退火工艺参数，系统研究了工艺组织性能的关系，利用OM、SEM、EBSD分析了不同退火温度条件下各相的比例、尺寸、形貌、分布，同时利用力学拉伸试验手段研究了连退两相区退火温度对强塑性的影响。结果表明，通过优化调整连续退火工艺，不仅可以在冷轧铁素体和马氏体双相钢的组织上获得少量的残余奥氏体，也能细化再结晶晶粒，最终获得ReL/Rm≤0.5、高伸长率A50≥15%的冷轧DP980，提高强塑性的同时改善了成型性能。
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  高碳贝氏体钢的低温转变组织与性能

  吴亚杰1，2，周松波1,2，吴开明1，2

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1058-1064. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190099

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  摘要：采用光学与扫描电子显微镜、X射线衍射等手段研究了不同等温温度（300、250、200℃）对于高碳（质量分数0.79%）贝氏体钢低温转变样品的相含量、组织尺寸和力学性能的变化规律。结果表明，随贝氏体等温温度的降低，贝氏体最终转变量更高，贝氏体铁素体板条和薄膜状残余奥氏体宽度、块状残余奥氏体尺寸减小，抗拉强度升高，塑韧性降低。300℃的贝氏体抗拉强度为1525MPa，贝氏体铁素体宽度是116nm，而200℃的贝氏体铁素体板条尺寸达到62nm，抗拉强度达到1 928MPa。研究发现，在未充分转变的贝氏体样品中，尺寸大于4.7μm的块状残余奥氏体在冷却过程中易发生马氏体相变，而小于该尺寸的残余奥氏体比较稳定，可以保留到最终组织中。
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  高强度管线钢落锤撕裂性能的试验

  陆春洁，邵春娟，张磊，曲锦波

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1065-1072. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190167

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  摘要：以X80管线钢为试验材料，采用金相显微镜和扫描电子显微镜，研究了显微组织、M/A、夹杂物对管线钢落锤撕裂性能的影响。结果表明，管线钢落锤撕裂性能（DWTT）随着多边形铁素体体积分数的增加而改善，当多边形铁素体的体积分数超过某一临界值(约28%)后，DWTT性能开始降低；组织中的M/A岛细小且弥散分布，其尺寸控制在纳米级别有利于改善DWTT性能；针对本研究试验钢，若其厚度方向上组织均匀、组织中铁素体体积分数为28%、M/A岛平均尺寸和比例分别为0.42μm和2.8%时，试验钢具有最好的落锤撕裂性能（韧性剪切面积率94.5%）。
材料研究
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  逆相变退火中锰钢裂纹启裂行为

  周峰峦1,2，王存宇1，雷志国1,3，曹文全1，董瀚1,4

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1073-1079. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190118

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  摘要：采用单轴拉伸及原位拉伸对逆相变退火中锰钢（0.13C-5Mn）进行拉伸实验，用XRD、EBSD、SEM及纳米硬度等方法表征了实验钢拉伸前后组织演变规律，研究了拉伸过程中裂纹启裂行为。结果表明，中锰钢在单轴拉伸过程中微孔萌生以铁素体/马氏体界面为主，夹杂物、铁素体和新鲜马氏体内部也成为裂纹萌生的重要位置，裂纹扩展不同路径造成单轴拉伸断口呈既有韧窝区域，又有解理和准解理区域的混合特征。
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  LNG用7%Ni钢快速回火工艺模拟

  杨跃辉，秦红星，苑少强，梁国俐

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1080-1085. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190080

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  摘要：采用淬火膨胀仪模拟研究了LNG用7%Ni钢淬火后快速加热回火工艺，结合显微组织观察以及对回火冷却过程中膨胀曲线的分析，讨论了该工艺对钢中逆转变奥氏体含量及其稳定性的影响。结果表明，提高淬火终冷温度能显著增加组织中逆转变奥氏体的含量，且其在基体上的分布也更为均匀，但当淬火终冷温度提高至300℃时，淬火组织中残留了大量的残余奥氏体，经快速加热回火后虽然保留在组织中，但其稳定性较差，导致冷却后的最终组织中出现大量的岛状M/A。回火前的快速加热一方面抑制了残余奥氏体在加热过程中发生分解，同时也有利于碳原子在较短的时间内扩散至其中，因此不但能促进钢中逆转变奥氏体含量的增加，也有利于其稳定性的提高。
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  温度对U165超高强度钻杆钢冲击韧性的影响

  丁一明，许天旱，林宏

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1086-1091. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190109

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  摘要：借助SEM、TEM及冲击试验机等设备，研究了U165超高强度钻杆钢在不同温度下的冲击韧性。试验结果表明：随着温度降低到某一临界值，裂纹扩展阻力急剧下降，且随温度降低而减小。同时在小裂纹扩展阻力下，裂纹扩展的位移比例也随温度降低而增加，从而使得U165钻杆钢的冲击韧性急剧减小，对应的冲击断口呈现为显著的脆性特征，主要由解理结构组成。利用Boltzmann函数对U165钻杆钢的冲击能值进行拟合分析，韧脆转变温度约为1.8℃，但在较低温度下，依旧呈现出较高的冲击能值，约为40J，表明该材料韧脆转变温度适中，更适合于普通地区服役，同时也可在高寒地区服役。随着温度的降低，U165钻杆钢纤维区和剪切唇区减少，放射区增加，导致脆性特征明显。
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  不同退火工艺下TWIP钢微观组织及力学性能演变

  韩雨，李大赵，申丽媛，程泽亮，张宇鹏，闫志杰

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1092-1099. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190149

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  摘要：以在650℃温轧的Fe-24Mn-2Al-1Si-0.05C TWIP钢为研究对象，通过金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、室温拉伸等实验手段，研究温轧TWIP钢在回复退火、部分再结晶退火、高温短时退火以及高温退火等不同退火工艺下其微观组织及力学性能的演变。结果表明，随着退火工艺的改变，实验钢的微观组织由回复退火时包含高密度位错、形变孪晶等的变形晶粒逐渐向高温退火时的无畸变再结晶晶粒转变；而部分再结晶退火时，实验钢的微观组织由未再结晶区的变形晶粒和细小的再结晶晶粒混合组成。随退火工艺的改变，实验钢拉伸前、后的硬度变化趋势为先下降然后基本不变最后上升；实验钢的变形机制逐渐由位错滑移为主向孪生滑移为主转变。
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  不同热处理工艺对Nb-Mo中锰钢组织和力学性能的影响

  刘春泉1,2，彭其春1,2，薛正良1,2，李建立1,2,朱航宇1，2

  钢铁研究学报. 2019, 31(12): 1100-1114. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20190123

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  摘要：探讨了不同热处理工艺对Fe-0.25C-3.98Mn-1.22Al-0.20Si-0.19Mo-0.03Nb中锰钢组织演变与力学性能的影响。研究发现，与临界退火和淬火配分（IA & QP）工艺相比，奥氏体逆转变（ART）工艺处理后的实验钢获得了更为优异的力学性能；采用ART工艺经过680℃临界退火5h后的实验钢展现出了最佳的力学性能，即抗拉强度为830MPa，伸长率为48.9%，强度与塑性的乘积达到40.6GPa·%；ART工艺实验钢因长时间退火而促进了Mn向奥氏体中富集，有利于奥氏体含量及稳定性增加，在应变中后期可展现更为广泛的TRIP效应，更有利于获得优异的力学性能。另外，微合金元素Nb和Mo在中锰钢主要起析出强化和细晶强化的作用。