微观组织对高强钢熔敷金属屈强比的影响_王爱华
《热加工工艺》2015年5月第44卷第9期
微观组织对高强钢熔敷金属屈强比的影响
王爱华
(承德石油高等专科学校,河北承德067000)
摘要:屈强比是衡量金属材料均匀塑性变形能力的重要指标。本文对不同层间温度下690MPa 级HSLA 钢熔敷金属进行了室温拉伸,探讨组织对熔敷金属屈强比的影响规律。应用金相显微镜,透射电子显微镜对熔敷金属的显微组织进行了分析,并采用Lepera 腐蚀法,对熔敷金属组织中M-A 组元进行了观察。结果表明:层间温度的降低使熔敷金属的屈强比升高,层间温度从200℃降低到80℃,屈强比由0.781增加到0.82。进一步研究表明:随层温的降低,熔敷金属中M-A 组元数量减少是造成屈强比升高的原因之一。
关键词:高强钢;屈强比;微观组织;M-A 组元DOI:10.14158/https://www.sodocs.net/doc/7c19107335.html,ki.1001-3814.2015.09.061中图分类号:TG422
文献标识码:A
文章编号:1001-3814(2015)09-0199-04
Effects of Microstructure on Yield Strength Ration of Deposited
Metal of High Strengthen Steel
WANG Aihua
(Chengde Petroleum College,Chengde 067000,China )
Abstract :The yield ratio was a very important factor to evaluate plastictiy deformation of metal materials.The tensile properties of deposited metal of 690MPa level HSLA steel at different interpass temperature was tested by tensile test machine at room temperature and the rule of yield ratio was analyzed.The M-A constituents were etched by Lepera reagent.The microstructure was observed by optical microscope,transmission electron microscope.The results indicate that with the decrease of interpass temperature ,the yield ratio rises ,interpass temperature decreases from 200℃to 80℃corresponding yield ratio increase from 0.781to 0.82.With interpass temperature decreasing ,the decrease of M-A constituents in number and the increase of large angle boundary among them are important reasons to the rise of yiled ratio.
Key words :high strengthen steel;yield ratio;microstructure;M-A constituents
收稿日期:2015-01-05
基金项目:国家973重点基础研究发展计划资助项目(2010CB630800)作者简介:王爱华(1979-),女,辽宁抚顺人,讲师,博士,主要研究方向:焊
接材料与工艺;发表论文10篇;E-mail:1581873435@https://www.sodocs.net/doc/7c19107335.html,
近年来,人们在追求金属材料高强度、高韧性的同时,也将屈强比作为一项重要指标,屈强比高表示材料的抗变形能力较强,不易发生塑性变形,结构零件的可靠性越大。对于高强钢这一指标的高低尤为重要。目前对于屈强比影响因素的研究,主要是集中在对母材屈强比的研究上,对于焊缝金属屈强比的研究颇少。
本文对不同层间温度下690MPa 级HSLA 熔敷金属进行室温拉伸试验,利用金相电子显微镜、透射电子显微镜和Lepera 腐蚀法对组织在影响焊缝金属屈强比方面进行了研究。
1试验材料与方法
焊接材料为Mn-Ni-Cr-Mo 系实心焊丝,直径1.2mm 。焊接试板采用20钢,钢板规格为430mm ×205mm ×20mm 。坡口设计及拉伸试样取样位置如图1所示。
焊接方法采用熔化极气体保护焊,焊接设备为日本产YM-751A 全自动焊机,保护气体为95%Ar 和5%CO 2混合气体,气体流量20L/min 。焊接参数如表1。
金相样品均取自最后一道焊缝,焊缝金属用砂纸研磨、抛光后,用3%的硝酸酒精溶液腐蚀。利用
12
图1坡口及拉伸取样位置示意图
Fig.1Schematic of groove and tensile sample
拉伸试样
45°
199
网络出版时间：2015-05-14 12:41
网络出版地址：https://www.sodocs.net/doc/7c19107335.html,/kcms/detail/61.1133.TG.20150514.1241.059.html
Hot Working Technology 2015,Vol.44,No.9
LeicaMEF-4M 光学显微镜及SCIAS6.0图像分析系统研究焊缝金属的微观组织。透射试样取自熔敷金属拉伸部位,透射片用砂纸磨到50μm 以下,用MTP-1A 磁力减薄器电解双喷减薄,减薄液为6%高
温度200℃时的800MPa 增加到层间温度80℃时的835MPa ,增加了35MPa 。对不同层间温度下屈强比进行计算,计算结果也示于表2,层间温度从200℃降低到80℃,屈强比呈缓慢增加趋势,由0.781增加到0.82。
屈服强度是材料中位错源开动且可动位错发生滑移从而使材料产生屈服现象时的强度,是均匀塑性变形的开始,而抗拉强度是指材料在断裂前所承受的最大应力值,是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值,即代表均匀塑性变形的结束。因此,抗拉强度与屈服强度之间的差值代表材料均匀塑性变形阶段,实际应用中为方便起见,通常采用抗拉强度与屈服强度之间的比值来表征。屈强比高则代表材料经较小的均匀塑性变形后即达到最大应力值,之后产生颈缩直到断裂;屈强比低则表示材料必须经较大的均匀塑性变形后,流变应力才会达到最大应力值而发生颈缩,颈缩后经较大的集中塑性变形后最终发生断裂。由于屈强比的值代表材料均的因素即是身的组织对金属方面对高强钢。属的金相组织。结合图2和图3属显微组织均是随层间温度的降减少,板条贝氏主要是由板条状状贝氏体则是由氏体铁素体上的
(c)120℃
(d)80℃
20μm
20μm
20μm
20μm
图2不同层间温度下熔敷金属的显微组织
Fig.2Microstructure of deposited metal microstructures at
different temperatures
层间温度/℃焊接电流/A 电弧电压/V 热输入/(kJ ·cm -1)t 8/5(计算)/s
200
16012080
300300300300
30303030
20202020
14.511.710.59.6
表1焊接工艺参数Tab.1Welding parameters
200
《热加工工艺》2015年5月第44卷第9期
(a)200℃
(c)120℃
(d)80℃
图4不同层间温度下熔敷金属中M-A 组元的分布
Fig.4M-A islands profiles of deposited metal at different temperatures
20μm
20μm
20μm
20μm
马氏体/奥氏体素体和块状的贝而M-A 岛是硬度较高,即为对于钢铁时,于庆波等[1]式中:Y R 为屈强硬相组织的抗拉对不同层着色腐蚀剂蚀剂对不同层间显微镜白色,有凸起感组元的分布如图统计结果如图5所示。从图4中可以看出,熔敷金属中M-A 组元以条状、块状和颗粒状在贝氏体铁素体基体分布。从图5中可看出,随着层间温度的降低,M-A 组元的体积分数呈下降趋势,从层间温度200℃时的3.9%下降到层间温度80℃时的0.5%。
分数减少,主要,使焊缝金属奥氏体中排碳,的数量减少。由拉伸过程中均相组成,计算出出软相的体积(1)中进行计算,里假设为2,计算比的影响结果如从图6中可以看出,不同层温下的组织对熔敷金属的屈强比有显著的影响,即随层温的降低,屈强比逐渐增大。分析其原因认为,随层温的降低屈强比增加主要与
组织中软相组织与硬相组织的数量有关,在拉伸外力的作用下,软相晶粒会首先发
(a)板条贝氏体
(b)M-A 组元明场像
Fig.34
80
60
元体积分数in different
0.92
200
16012080
层间温度/℃
图6组织对不同层间温度下熔敷金属屈强比影响Fig.6Effect of microstructure of deposited metal on
yield strength ratio
201
Hot Working Technology 2015,Vol.44,No.9
(上接第198页)参考文献:
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生塑性变形,位错运动的结果会产生应力集中,当遇到强度较高的硬相时,软相产生的应力集中会使硬质相屈服并产生塑性变形,从而使软相的应力集中释放,释放了应力的软相又具有了承受塑性变形的能力,使材料承受均匀塑性变形的能力提高,屈强比降低[3-5]。而随层温的降低,熔敷金属中M-A 组元数量减少,即缓解软相中应力集中的硬相减少,使熔敷金属中软相的应力集中不能得到有效的释放,导致软相承受均匀变形的能力减弱,屈强比升高。因此随层温的(2)随层间温度的降低,组织中M-A 组元数量
降低,是导致屈强比升高的一个原因。参考文献:
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常用金属材料的显微组织观察
工程材料学实验（常用金属材料的显微组织观察） 何艳玲编写 机电工程学院材料系
常用金属材料的显微组织观察 一、实验目的 1．观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。 2．分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。 二、概述 1．几种常用合金钢的显微组织 合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。 1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。例如16Mn淬火后为马氏体组织，40Cr钢经调质处理后的显微组织是回火索氏体，如图1、2所示。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织，如图3所示。 图1 16Mn淬火组织图2 40Cr钢调质后的组织 图3 GCr15钢淬火低温回火后组织图4 W18Cr4V淬火三次回火后的组织
2)高速钢是一种常用的高合金工具钢，例如W18Cr4V。因为它含有大量合金元素，使铁碳相图中的E点大大向左移，以致它虽然只含有0.7～0.8％的碳，但也已经含有莱氏体组织，所以称为莱氏体钢。 高速钢的铸造状态下与亚共晶白口铸铁的组织相似。其中莱氏体由合金碳化物和马氏体或屈氏体组成。莱氏体沿晶界呈宽网状分布，莱氏体中的碳化物粗大，有骨架状，不能靠热处理消除，必须进行锻造打碎。锻造退火后高速钢的显微组织是由索氏体和碳化物所组成的。 高速钢优良的热硬性及高的耐磨性，只有经淬火及回火后才能获得。它的淬火温度较高，为1270～1280℃，以使奥氏体充分合金化，保证最终有高的热硬性。淬火时可在油中或空气中冷却。淬火组织为马氏体、碳化物和残余奥氏休。由于淬火组织中存在有较大量(25～30％)的残余奥氏体，一般都进行三次约560℃的回火。经淬火和三次回火后，高速钢的组织为回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体(2～3％)(图4)。 3)不锈钢是在大气、海水及其它浸蚀性介质条件下能稳定工作的钢种，大都属于高合金钢，例如应用很广的1Crl8Ni9即18-8钢。它的碳含量较低，因为碳不利于防锈；高的铬含量是保证耐蚀性的主要因素；镍除了进一步提高耐蚀能力以外，主要是为了获得奥氏体组织。这种钢在室温下的平衡组织是奥氏体十铁素体+(Cr，Fe)23C6。为了提高耐蚀性以及其它性能，必须进行固溶处理。为此加热到1050～1150℃，使碳化物等全部溶解，然后水冷，即可在室温下获得单一的奥氏体组织，如图5所示。 但是1Crl8Ni9在室温下的单相奥氏体状态是过饱和的，不稳定的，当钢使用时温度到达400～800℃的范围或者从较高温度，例如固溶处理温度下冷却较慢时，(Cr，Fe)23C6会从奥氏体晶界上析出，造成晶间腐蚀，使钢的强度大大降低。目前，防止这种晶间腐蚀的途经有两条：一是尽量降低碳含量，但有限度；二是加入与碳的亲和力很强的元素Ti，Nb等。因此出现了1Crl8Ni9Ti、0Crl8Ni9Ti 等及更复杂的牌号的奥氏体镍铬不锈钢。 200× 500× 图5 1Crl8Ni9钢固溶处理后的组织 2．几种常用有色金属的显微组织 1）铝合金应用十分广泛的铝合金主要分变形铝合金和铸造铝合金两类。依照热处理效果又可分为能热处理强化的铝合金及不能热处理强化的铝合金。
常用金属材料的显微组织观察
常用金属材料的显微组织观察 一、实验目的 观察几种常用合金钢、铸铁和有色金属的显微组织； 了解这些金属材料的成分、组织和性能的特点。 二、仪器与材料 仪器： XJP-2A( 单目 ) 金相显微镜； XJP-3C( 双目 ) 金相显微镜； 材料： 10 种常用金属材料 三、实验原理及教学内容 1 合金钢 在合金钢中，由于合金元素对相图及相变过程的影响，其显微组织比碳钢复杂得多，组成相除了合金铁素体、合金奥氏体、合金渗碳体外，还可能出现金属间化合物，其组织形态随钢种的不同而呈现出不同的特征。根据其用途可分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。 ? 40Cr 调质钢（合金结构钢） 合金调质钢是指调质处理后的合金结构钢，调质处理后具有高强度与良好的塑性及韧性。40表示含碳量0.4%，Cr是加入的合金元素，起着增加淬透性，使调质后的回火索氏体组织得到强化。回火索氏体以前我们学过，是由等轴状F和粒状渗碳体构成。
40Cr调质处理（淬火后高温回火） W18Cr4V退火 ? W18Cr4V 高速钢（合金工具钢） 高速钢是一种高合金工具钢，具有高硬度、高耐磨性和高热硬性，还具有一定的强度、韧性和塑性。加入合金元素W提高热硬性；Cr可以提高钢的淬透性；加入合金元素V可显著提高钢的耐磨性和热硬性。 a. 铸态组织显微组织分为三个部分：晶界附近为骨骼状莱氏体共晶碳化物Fe4W2C及WC，严重地分割了基体，使钢受载时极易脆裂；晶粒外层为奥氏体分解产物—马氏体及残余奥氏体，因为它不易被浸蚀而呈亮色，常称为“白色组织”；晶粒的心部是δ共析体，为极细的共析组织，易受浸蚀而呈黑色，通常称为“黑色组织”。 b. 锻造和退火后的组织为了改善碳化物的不均匀性，生产上采用反复锻造的方法将共晶碳化物击碎使其分布均匀。为了去除锻造内应力，清除不平衡组织，降低了硬度，改善切削加工性能，为淬火提供良好的原始组织，必须对高速钢进行退火处理。经过860～880℃退火后，高速钢 W18Cr4V 的退火组织为较粗大的共晶碳化物颗粒及稍细的二次碳化物,分布在索氏体基体上。 c. 淬火及回火后的组织为保证高速钢的热硬性及高耐磨性，高速钢必须进行1280 ℃淬火及560 ℃ 2～3 次回火处理。淬火后的组织由淬火马氏体、残余奥氏体及粒状碳化物组成。由于淬火后的马氏体和残余奥氏体中合金元素含量较高，组织抗腐蚀能力很高，经4% 硝酸酒精溶液浸蚀后，马氏体和残余奥氏体呈白色，仅能显示原奥氏体的晶界和粒状合金碳化物。 为减少残余奥氏体量，消除应力，稳定组织，提高力学性能指标，淬火后W18Cr4V一般需在560℃进行三次回火，回火后的显微组织为暗黑色针状回火马氏体的基体上，分布着亮白色块状碳化物。 W18Cr4V1280℃淬火 W18Cr4V淬火+三次回火 ? 1Cr18Ni9Ti 不锈钢（特殊性能钢） 在腐蚀介质中有抗腐蚀性能的钢是不锈钢。1Cr18Ni9Ti 是奥氏体型不锈钢。这类钢为了防锈，碳的质量分数较低，高含铬量是保证耐蚀性的主要因素，镍除了进一步提高耐蚀能力外，还扩大了奥氏体区域，从而在室温下能获得奥氏体组织。这种钢的平衡组织是奥氏体与合金碳化物，碳化物对材料耐蚀性有很大的损伤。为获得单一组织以提高耐蚀性，必须进行固溶处理：把钢加热到 1050～1150 ℃，使碳化物全部溶解，然后水淬，避免碳化物析出，在室温下得到单相奥氏体组织。奥氏体型不锈钢在450～850℃的加热和焊接时，晶界处会析出Cr23C6化合物，使晶界处贫铬，产生晶间腐蚀。加入Ti元素可形成稳定而弥散TiC 化合物，抑制铬碳化合物的产生和晶间腐蚀。1Cr18Ni9Ti由于耐腐蚀性高，所以要观察其组织就要用腐蚀性极强的浸蚀剂：王水溶液，其显微组织是单一的奥氏体，晶粒内有明显的孪晶。
冷轧纯铜微观组织及织构演变的特征
理化检验-物理分册P TCA(PAR T:A P H YS.TEST.)2008年第44卷8试验与研究 冷轧纯铜微观组织及织构演变的特征 王 雷,李 凡,蒋建清 (东南大学材料与工程学院,南京211189) 摘 要:介绍了电子背散射技术(EBSD)在材料织构方面的研究应用状况,并采用EBSD研究了纯铜在冷轧过程中晶粒的变化、晶粒取向及晶界角度分布的特征。结果表明,纯铜在经过大变形量后出现轧制织构,其轧制织构主要是{112}〈111〉和{011}〈112〉织构;在中小变形量下,随着变形量的增加大角度晶界逐渐减少,而到高变形量时逐渐增加。 关键词:电子背散射衍射技术;晶体取向;织构 中图分类号:T G146.1+1 文献标识码:A 文章编号:100124012(2008)0820405203 MICROSTRUC TU R E AND M ICRO TEXTU R E EVOL U TION O F COLD ROLL IN G CO PPER WANG Lei,L I F an,JIANG Jian2qing (Department of Materials Science and Engineering,Southeast University,Nanjing211189,China) Abstract:The application of EBSD(electron back2scatter diff rantion)is reviewed in materials microtexture study.Microtexture,boundary angle distribution and orientations in high purity copper cold rolled up to96% (thickness reduction)were investigated.It was found that some special microtexture came forth in the pure copper after cold rolled and the mainly texture were{112}〈111〉and{110}〈112〉.And the area f ractions of boundary high angle were decreasing with the increase of deformation at low strain,while,increased at high strain with increasing cold rolling reduction. K eyw ords:EBSD;Crystal orientation;Texture 多晶体金属发生范性变形后,晶粒会发生转动,沿着流变方向成一定位向排列。金属和合金经过拉拔、锻造、挤压及压缩加工后发生范性变形,从而形成择优取向,即织构。 为更大幅度地提高金属材料的性能,研究其变形后的组织和取向演变过程一直受到人们的关注。变形织构的类型要受到变形金属材料的性质及加工方式的影响。 EBSD(电子背散射衍射技术)[1]测定的织构可用多种形式表达出来,同X射衍射测织构相比, EBSD具有能测微区织构、选区织构并将晶粒形貌与晶粒取向直接对应起来的优点。另外,X射线测织构是通过测定衍射强度后反推出晶粒取向情况, 收稿日期:2007205217 作者简介:王雷(1981-),男,硕士研究生。计算精确度受选用的计算模型和各种参数设置的影响,一般测出的织构与实际情况偏差15%以上。而EBSD通过测定各晶粒的绝对取向后进行统计来测定织构,因此比较准确[2]。 笔者通过EBSD对纯铜在冷轧过程中的微观组织及织构的演变规律进行了分析。 1 试验方法 用直径分别为25和8mm的铜棒在室温下用两辊轧机分别轧到1.1和0.5mm厚的试样。然后在轧制后的试样沿中轴线方向截取不同变形量的约1cm×1cm的小块,观察面为法向2轧向(ND2RD)面,试样经过机械研磨和抛光后再进行电解抛光,抛光时的电解液为体积比1∶1的硝酸甲醇溶液,抛光电压为20V,时间为30s左右。试验在SIRION场发射扫描电子显微镜及附件TSL电子背散射衍射 ? 5 4 ?
TRIP钢板的组织、性能与工艺控制
第11卷第3期1999年6月 钢铁研究学报 JOU RNAL O F I RON AND ST EEL R ESEA RCH V o l .11,N o.3 Jun .1999 康永林,男,44岁,博士,教授; 收稿日期:1998209202;修订日期:1998212230 ?综合论述? TR IP 钢板的组织、 性能与工艺控制康永林 王 波 北京科技大学压力加工系 北京 100083 摘 要:介绍了TR IP 钢板的组织形成机理、影响因素、性能以及国内外近几年的研究、开发进展情况,为TR IP 钢板的进一步研究、开发和应用提供依据。关键词:TR IP 钢板,组织,性能,工艺控制中图分类号:T G 335,T G 113 Structure and Property of TR IP Plate and Its Con trol Process K ang Y ong lin W ang B o U n iversity of Science and T echno logy Beijing Beijing 100083 ABSTRACT :T he fo rm ing m echan is m ,influence facto rs ,p roperties and recen t research develop 2m en t of the structu re of TR IP p late are in troduced fo r the fu rther research ,developm en t and app li 2cati on of TR IP p late . KEY WOR D S :TR IP p late ,structu re ,p roperty ,con tro lling p rocess TR IP (T ran sfo rm ati on Induced P lasticity ——相变诱发塑性)钢板是近几年为满足汽车工业对高强度、高塑性新型钢板的需求而开发的。TR IP 钢板最先是由V .F .Zackay 发现并命名的,他利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性并改善了钢板的成形性能,但早期的TR IP 钢因含有较多镍、铬等贵重合金元素,成本高,使用受到限制。后来H ayam i 在双相钢中发现其含有残余奥氏体并具有TR IP 效应[1],因此人们开始考虑以硅、锰等廉价的合金元素代替镍、铬等贵重元素来研制TR IP 钢板。目前,日本已可以工业规模的生产与制造TR IP 钢板[2]。按生产工艺的不同,该类钢可分为热处理型冷轧TR IP 钢板和热轧型热轧TR IP 钢板[3]。热处理型冷轧TR IP 钢板是采用临界加热、下贝氏体等温淬火的工艺方法来获取TR IP 所需的大量残余奥氏体,而热轧型热轧TR IP 钢板是通过 控制轧制和控制冷却来获得大量的残余奥氏体,因为只有存在足够的残余奥氏体才能使钢板具有TR IP 现象。钢中残余奥氏体含量(体积分数,下同)一般为10%～20%。两种工艺生产的TR IP 钢板显微组织都是由铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组成。目前,对热处理型冷轧TR IP 钢板的研究较多,而热轧型热轧TR IP 钢板的研究较少。 1 TR IP 的形成机理 金属材料的相变超塑性可以分为扩散型与非扩散型,TR IP 现象属于非扩散型[4]。具有相变超塑性的材料除纯铁、钢和铸铁外,还有T i 、A l 和Zr 等非铁金属和合金。在钢中,非扩散型超塑性可发生在950℃←→室温的奥氏体←→马氏体转变温度范围。若在冷却的同时,对钢施加载荷,也可以出现在马氏体转变温度M s 以上的温度范围,此温度的上限
金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析
实验金相试样的制备和金属的显微组织观察与分析 一、实验目的 1、掌握金相试样制备的基本操作方法 2、了解不同金属金相组织特征，掌握金属材料的成分、状态、组织、性能、用途之间 的关系 二、实验设备及材料 1、4XCE型金相显微镜 2、试样切割机、砂轮机、抛光机、吹风机 3、金相砂纸、抛光粉、抛光布、4%的硝酸酒精溶液、酒精、棉花 4、20钢、、T8钢、灰铁，铸铝等试样。 三、金相试样的制备 1、取样 根据试样的观察要求，一般注意以下几点： （1）尺寸大小 样品取得不宜太大和太小，这些都不利于后期的磨制、抛光和操作观察，尺寸可参照 下图。 图1-1 （2）截取部位 观察最需要的是典型组织，在截取均匀组织时比较好实施，而对于例如有方向性、涂层、镀层或组织过度区域时尽量考虑它们的位置所在，尽量选取合适的端面或断面进行操作。
（3）取样方法 由于某些取样方式可能会使被截取的试样发生热处理现象，在取样时应注意边冷却边操作，不能采用使得金相组织发生转变的方法，一般可采用线切割、手锯切割、敲取等方式。 2、镶嵌 如果样品是尺寸比较小的形状，就不便于后期磨制和放在载物台上观察，就需要进行镶嵌，可以用镶样机将试样镶嵌在酚醛塑料中，或采用更简便的方法，使用融化的石蜡将试样镶嵌在其中。 3、磨制 试样的磨制一般分为粗磨和细磨两道工序。 （1）粗磨 其主要目的是为了获得一个平整的表面，同时为了去掉截取时有组织变化的部分,可以在砂轮机上或砂布上进行。 如果在砂轮机磨制时，操作人应站在砂轮机的侧面，注意安全，握紧试样，试样与砂轮之间的压力保持适中，并随时用水冷却，以防受热引起金属组织变化，直到将试样表面磨的基本平整后，粗磨就告完成，然后将试样用水洗干净，擦干待用。 （2）细磨 其主要的目的就是为了消除粗磨的磨痕，以得到更平整而光滑的磨面，为进一步的抛光作好准备。 准备好各种粒度的金相砂纸和一块光滑平整度好的玻璃，先将粗粒度的金相砂纸放在上边，然后将粗磨的试样在上面进行磨制，磨制时注意用力均匀，从砂纸的靠近人的一侧推至另一侧，然后拿起，试样退回时不能与砂纸接触，以保证磨面平整而不产生弧度，再从靠近人的一端推到另一端，同时注意第二次磨制时最好换一个地方而不再用原来磨过的路径，直到把上次的磨痕全部磨掉，得到一个新的表面，然后换另一张粒度稍细的砂纸并将试样的磨痕方向和推磨的方向垂直，继续推磨，直到得到全新的磨痕，循环到最细的砂纸磨过为止。 4、抛光 其目的在于去处细磨面上遗留下来的细微磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。常用的抛光方法有电解抛光、机械抛光和化学抛光三种，其中以机械抛光最简便，应用最广。
各大钢厂高性能钢材组织性能控制与品种开发
各大钢厂高性能钢材组织性能控制与品种开发 近年来，通过加强对碳锰钢、微合金钢及合金钢在轧制与冷却过程中的晶粒细化、析出与相变等的组织性能控制的基础与应用研究，在细晶高强钢、高级管线钢、高性能中厚板及特厚板、取向硅钢及先进汽车板等高性能冷轧带钢、新型铁素体不锈钢及双相不锈钢、高性能长材及管材等的工艺控制技术与产品开发方面取得了一大批重要成果，为轧制钢材的品质提升和国家经济建设作出了重大贡献。 1轧制过程组织性能控制研究及应用 1.1细晶和超细晶钢的研究开发及应用 近年的“新一代钢铁材料重大基础研究”项目以细晶和超细晶钢的研究开发为目标，该项目通过结合轧制生产线装备和工艺实际，开展了大量的理论和试验研究与探索，其中包括：①铁素体+珠光体（F+P）碳素钢或低合金钢采用强力轧制、形变诱导铁素体相变（DIFT）以及形变和相变耦合的组织超细化理论和技术；②结合奥氏体再结晶和未再结晶控制轧制和加速冷却（RCR+ACC）控制的晶粒适度细化理论和技术；③基于过冷奥氏体热变形的低碳钢组织细化一形变强化相变（DEFT）理论和技术；④基于薄板坯连铸连轧流程（TSCR）的奥氏体再结晶细化+冷却路径控制的低碳钢组织细化与强化理论与技术；⑤针对低（超低）碳微合金贝氏体钢的中温转变组织细化的TMCP+RPC理论与技术等。 这些理论与技术研究在长材、板带材和中厚板的强度翻番或升级，以及新产品开发中发挥重大的作用和显著的效果，近年已大批量地生产出细晶和超细晶钢。 1.2钢在形变、相变中的析出行为研究与控制 钢在形变、相变中的析出行为研究与控制是钢的组织性能控制的一个重要方面。通过大量的试验研究和生产实践证明，采用合理的冶金成分设计和轧制、冷却工艺控制，可以在钢中使大量的纳米尺寸粒子析出，使钢的强韧性得到显著提高。珠钢及涟钢等企业同高校合作，在TSCR线上通过实施高温大变形再结晶细化+冷却路径控制，实现晶粒细化与纳米粒子析出与分布控制，进而形成不同强韧化效果的组织性能柔性控制，开发生产出具有高成形性的低碳高强汽车大梁钢510L、550L、屈服强度500MPa~700MPa级钛微合金化高强耐候钢、600MPa和700MPa级低碳贝氏体工程机械用钢等系列高强韧钢，并进行了大批量生产和应用。经分析，微合金化高强钢中纳米粒子析出强化的贡献可达到150MPa~300MPa。 2 2250热连轧生产高级别管线钢的技术开发 中国近年先后投产的11套2000mm 以上宽带钢热连轧生产线为高级别管线钢等高性能高强钢产品开发提供了关键设备条件。2007年以来，首钢、太钢、马钢等钢铁企业利用2250热连轧生产线成功开发并大批量生产出18.4mm厚X80高级别管线钢。采用低C-高Mn-高Nb-少Mo-微V，或低C-高Mn-高Nb+适量Cr-Ni-Mo-Cu的成分体系设计，结合优化的TMCP 轧制工艺和低温或超低温卷取控制，获得以针状铁素体为主的高级管线钢复相组织，确保了厚规格产品的高强韧性和耐蚀性，保证了带钢全长组织性能的均匀性及良好的板形。2008年，首钢、太钢、马钢的2250热连轧生产线共生产了73.5万t X80管线钢，在中国的西气东输二线管线工程建设中发挥了关键作用。 3高性能高强度中厚板品种开发 3.1新型桥梁用钢的开发及应用 近年，武钢、鞍钢等企业采用TMCP技术开发了满足高强度、较低屈强比、焊接性、耐候性及低温冲击韧性要求的系列新型桥梁用钢，并应用于南京大胜关长江大桥等几十座跨江、跨海、铁路和公路桥梁建设。 武钢开发生产的WNQ570、WNQ690、14MnNbq桥梁钢的特点是：高强度，屈服强度大于等于420MPa；高韧性，-40℃Akv≥120J；良好焊接性，60mm以上厚钢板埋弧焊不预
钢材控制轧制和控制冷却技术
钢材控制轧制和控制冷却技术 葛玉洁 （材料成型及控制工程12 学号：9） [摘要]控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过袭警抢话、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。 [关键词]钢材轧制；轧制钢材变形量；控制轧制；控制轧制与控制冷却Controlled rolling and controlled cooling is a technical means for the control of the microstructure and properties of hot rolled steel. It has been widely used in various fields such as hot strip, medium plate, steel bar, rod and steel tube. Controlled rolling and controlled cooling technology by assaulting kibitz, phase transformation strengthening, the strength toughness of steel can be improved. 1引言 1.1控轧控冷技术的发展历史: 20世纪之前，人们对金属显微组织已经有了一些早期研究和正确认识，已经观察到钢中的铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体等组织。20世纪20年代起开始有学者研究轧制温度和变形对材料组织性能的影响，这是人们对钢材组织性能控制 的最初尝试，当时人们不仅已经能够使用金相显微镜来观察钢的组织形貌，而且 还通过X射线衍射技术的使用加深了对金属微观组织结构的认识。 1980年OLAC层流层装置投产，控轧控冷在板带、棒线材等大面积应用，技 术已成熟，理论进展发展迅速。 2.控制轧制： 2. 1控制轧制概念: 控制轧制是在热轧过程中把金属范性形变和固态相变结合起来而省去轧后的热处理工序。这是既能生产出强度、韧性兼优的钢材，而又能节约能耗的一项新工艺。控制轧制对轧机的 设备强度、动力和生产控制水平均提出了较高的要求。 3控制轧制的内容 控制轧制参数，包括温度、变形量等，以控制再结晶过程，获得所要求的组织和性能。 加入某些微量元素可使钢的再结晶开始温度升高很多，同时适当地降低轧制温度。从而使多 道次变形的效果叠加，使再结晶在较大的变形量和较低的温度下进行，而使钢材获得符合要 求的组织和性能的钢材. 根据塑性变形、再结晶和相变条件，控制轧制可分为三阶段，如下所
结构游戏组织与指导
三、结构游戏的组织与指导 结构游戏又称“建筑游戏”，使用各种结构材料（如积木、积塑，沙石、泥，雪、金属材料等），通过想象和手的造型活动构造建筑工程物体的形象，实现对周围现实生活的反映。幼儿在堆砌、排列和组合的活动中，认识各种材料的性能，区别形体，学习空间关系知识和整体，部分的概念，发展感知觉，目测力、操作能力及创造性，可以自然地获得分解与合成各种形体的经验，并在使用材料中获得数量、高度、长度、上下、左右、宽窄、厚薄、对称等概念，取得组合、堆积、排列各种形体的经验，从而磨练幼儿的意志，培养做事认真，克服坚持到底的品质。因此结构游戏被称为是“塑造工程师的游戏”。此外，一些利用自然材料进行的活动，如玩沙、玩水、玩雪等也属于此类游戏。 （一）结构游戏环境的创设 1、平等、宽松、自主的心理环境 老师应以一颗童心来接纳每一个孩子，以与孩子平等的心态和孩子沟通，尊重幼儿的年龄特点和个性特点。孩子们能做的、能想的，让他们自己去做，去想；孩子们能探索，发现；孩子们能计划、安排的，让他们自己去计划安排；孩子们能选择判断的让他们自己去选择判断；孩子们能获取的，让他们自己去获取，成为游戏的主人。在宽松的环境中，幼儿顾忌少，可以充分地想象、交流，表现，有利于幼儿创新能力，自主性的培养。 某幼儿园提出的五个自主原则； 自主选择结构材料 自主选择操作方式 自主选择场地 自主选择玩伴 自主选择游戏主题 2、开放、丰富的物质环境 （1）拓展幼儿的活动空间。室内、（活动室、寝室）室外，走廊都可以成为幼儿游戏的空间。 （2）保证充足的游戏时间 （3）提供符合幼儿年龄特点的丰富的结构材料
小班：色彩鲜艳、大小适中、并便于操作的材料， 中班：种类各异的有一定难度需一定力度操作的材料 大班：精细的有难度的，创作余地更大的结合结构的材料 （4）广泛搜集废旧物品作为辅助材料 自然物和无毒无害的废旧物品是一种未定型的建构材料，能够一物多用，它与定型的材料相比，不仅经济实惠，价廉物美，而且还更有利于幼儿新思维和能力的培养。 纸箱，纸盒，挂历纸，冰糕盒，贝壳，鹅卵石、可乐瓶，吸管等等。 （5）及时更换，补充结构材料 随着幼儿的发展和幼儿多次摆弄同样的材料，幼儿也会玩腻，如果很少有幼儿去玩或很少幼儿专注地去玩这些结构材料，老师就要及时地更换这些材料，但是更换的频率也不能太快，以免幼儿的注意力过多地被材料的色彩和外形所吸引。 （二）结构游戏的指导 1. 游戏前 （1）知识准备: ①丰富并且加深幼儿对物体和建筑物的印象，这是开展建构游戏首先要做的。你让幼儿建构一些事物，如果幼儿不接触生活，不观察生活，对它们没有一点印象，你让孩子们如何去建构？所以只有让幼儿对生活中经常接触到的物体进行细致地观察，深入地了解，并形成丰富深刻的印象，这样孩子们才会有建构物体的愿望，有放手建构的能力。 引导幼儿观察日常生活中经常接触的、熟悉的物品，如幼儿的坐椅、吃饭的桌子、睡觉的小床、活动场地上的跷跷板、滑滑梯、独木桥等，教会幼儿观察的方法，养成幼儿细心观察的品质；接着创造条件制造机会让幼儿观察生活中常见或少见的物品（体），如电视机、电风扇、各类家具、小动物、汽车、飞机、轮船等，逐渐让幼儿养成对生活中碰到的事物都仔细观察的习惯，为下一步的建构活动打下了坚实的基础。 ②帮助幼儿认识结构材料，掌握结构活动的基本知识和技能。是开展好结构游戏的必要条件。识别材料（大小、形状、凹凸、颜色等特征），结构操作技
金相组织分析(碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察)
实验三碳钢的非平衡组织及常用金属材料显微组织观察 实验目的概述实验内容实验方法实验报告思 考题 一、实验目的 1. 观察碳钢经不同热处理后的显微组织。 2. 熟悉碳钢几种典型热处理组织——M、T、S、M回火、T回火、S回火等组织的形态及特征。 3. 熟悉铸铁和几种常用合金钢、有色金属的显微组织。 4. 了解上述材料的组织特征、性能特点及其主要应用。 TOP 二、概述 1. 碳钢热处理后的显微组织 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是不平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 为了简便起见，用C曲线来分析共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能（见表3-1）。在缓慢冷时(相当于炉冷，见图2-3中的V1)应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到V2。时(相当于空冷)，得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到V3时(相当于油冷)，得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至V4、V5，(相当于水冷)，很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点(Ms)后，瞬时转变成马氏体。其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度(V4)称为淬火的临界冷却速度。 转变类型组织名称形成温度范围／℃显微组织特征硬度(HRC) 珠光体型相 变珠光体 (P) >650 在400～500X金相显微镜下可以观察到 铁索体和渗碳体的片层状组织 ～20 (HBl80～200)索氏体 (S) 600～650 在800一]000X以上的显微镜下才能分 清片层状特征，在低倍下片层模糊不清 25～35 屈氏体 (T) 550～600 用光学显微镜观察时呈黑色团状组织， 只有在电子显徽镜(5000～15000X)下 才能看出片层状 35—40 贝氏体型相 变上贝氏体 (B上) 350～550 在金相显微镜下呈暗灰色的羽毛状特 征 40—48 下贝氏体 (BT) 230～350在金相显微镜下呈黑色针叶状特征48～58
钢的组织对钢性能的影响
求主要取决于它的组织结构。大量的生产实践表明，钢的组织对钢性能的影响起着决定性的 作用，而钢的组织又主要取决于它的化学成分和加工的生产工艺过程以及相应的热处理状 态。此外，还与钢中气体和非金属夹杂物的含量及其他的冶金缺陷有关。 一、合金元素对钢力学性能的影响 由于合金钢的种类很多，且不同钢种的化学成分具有不同的规格范围，而某一元素与其 他元素共同配合又组成一定的相，才使钢具有一定的力学性能。因此，孤立地分析某一元素 对钢力学性能有多大影响不仅是困难的，而且也是片面的。更何况，同一钢种因成分有微小 的变化，性能也表现出较大的差异。化学成分的力学性能的影响如下： （1）碳。碳是决定钢力学性能的主要因素。一般说来，随着碳含量的增加，钢的硬度 升高，塑性及韧性降低。当碳含量小于0.80％时，钢的强度随碳含量的增加而增加；当碳 含量大于0.80％时，随着钢中碳含量的增加强度反而降低。 （2）硅。硅能固溶于铁素体和奥氏体中，能提高钢的硬度和强度。在普通碳钢中硅含 量不超过0.40％，这时对力学性能影响不大。当硅含量继续增加时，钢的强度指标，特别 是屈服点有明显提高，但塑性及韧性降低。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比 （s σ／b σ）以及疲劳强度和疲劳比（1-σ/b σ）等。此外，硅还能提高钢的脆性转变温度， 因而在低温用钢中应控制它的含量。 （3）锰。在一般碳钢中，锰含量在0.70％以下，对钢的性能影响不大，锰含量增加到 1％～2％时，可使强度提高、塑性降低。锰钢加热时易使晶粒粗化。ZGMn13钢经水韧处理 后可得到单一的奥氏体组织，具有高韧性及耐磨性，在耐热钢中锰还可提高钢的高温强度， 作用与镍相似。锰对钢的高温瞬时强度虽有所提高，但对持久强度和蠕变强度没有什么显著 的作用。 （4）钨。单一含钨的结构钢的性能与碳钢相比无多大改善，当钨与其他元素合用时， 可细化晶粒，降低回火脆性，从而提高钢的强度。铝能提高钢的红硬性及热强性，能形成特 殊碳化物，提高钢的耐磨性。高合金钨钢（如高速钢）由于含有大量共晶碳化物，塑性低。 钨能增大铁的自扩散活化能，显著提高钢的再结晶温度，因此也能提高钢在高温时对蠕变的 抗力。 （5）钼。钼对铁素体有固溶强化的作用，同时也提高碳化物的稳定性，因此对钢的强 度产生有利的影响。在冷冲模具钢中加入铝能改善韧性。在热锻模具钢中加入钢能使锻模保 持比较稳定的硬度。在调质钢中加入0.2O ％～O.30％的钼，不仅可以提高钢的淬透性，从 而提高钢的强度和延展性，而且可以减轻或消除因其他合金元素导致的回火脆性而大大有利 于提高钢的冲击韧性。铝是提高钢热强性最有效的合金元素之一，还能强烈地提高钢中铁素 体对蠕变的抗力。 （6）钒。钒对钢力学性能的影响主要取决于它在钢中存在的形态。对于退火的低碳钢， 如含量低固溶于铁素体时，将略增加钢的强度，并稍降低塑性和韧性；如以聚集的碳化物存 在时，因固定了一部分碳，反而降低钢的强度。对于中碳钢，无论在退火、正火或调质状态， 钒除提高钢的强度外，还改善钢的塑性和韧性。在弹簧钢中，与铬或锰配合使用，增加钢的 弹性极限，并改善冶金质量。少量的钒使钢晶粒细化，韧性增加，这对低温用钢是很重要的 一项特性。但钒含量不宜过高。因为V 4C 3在晶内的弥散析出将导致钢韧性的降低。与此相 反，在高温时，钒虽细化晶粒，不利于钢的蠕变性能，但由于V 4C 3经适当的热处理后可以 高度弥散地析出，均匀分布在晶粒内部的结晶面上，又不易聚集成较大的颗粒，将增加钢的 高温持久强度和对蠕变的抗力，降低高温蠕变速度。钒的碳化物几乎可以说是金属碳化物中
金属材料金相微观组织分析
实验三：金属材料金相显微组织分析 指导老师：曾迎地点：机械馆2331 时间：2019.5.28 1、取样与制作 1.1全相试样的选取准则 金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，是骓热处理质量好坏的重要手段，要进行金相检验，首先要选择合适的有代表性的金相试样。常规检验可按相关技术标准规定要求取样，失效件的检验可在损坏的地方与完事的部位分别截取试样以作比较，结合其他检测手段探究其失效的大摇大摆。 金相试样截取部位确定以后，还必须确定检验面的方向，常取横向截面或纵向截面，横向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向垂直的截面；纵向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向平等的截面。 1.2 金相试样的截取方法 金相试样的大小应便于握持及磨制，较理想的形状尺寸是磨面面积小于400mm2，高度15～20mm的圆柱体或长方体。 从被检测的金属材料和零件上截取金相试样可用手锯、砂轮切割机、电火花切割机、剪切、锯、鉋、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。金相实验室里最常用的是手锯和薄片砂轮切割。未经热处理的钢材、普通铸铁以及有色金属可用手锯切取，也可用薄片砂轮切割机切取；淬火处理后的钢材，常用切割砂轮机切取。切割时，要注意冷却，特别是用砂轮切割机时，需要有充分的冷却液进行冷却。硬
而脆的可以用锤击法取样，拣出合适的形状和尺寸的试样，或者进行镶嵌。 无论采用何种方法截取试样，都就避免试样因截割加工不当而引起的显微组织变化，如淬火马氏体组织试样，若切割时冷却不当，过热发生回火形成回火马氏体组织；低碳钢、有色金属中晶粒因受力而拉长、压缩、扭曲；奥氏体类钢在外力作用下晶粒内部滑移线增加出现形变孪晶等。这就要求在截取试样过程中试样受热、受外力作用尽量小。 1.3 夹持与镶样 当选取好的试样过小或过薄(金属碎片、钢丝、钢带、钢针、小钢球等)不易握持，或要对表面处理、表面缺陷等边缘组织试样进行检验，因此要保护试样边缘，或者试样要在自动磨光和自动抛光机上进行自动研磨、抛光时，要对试样进行夹持或镶嵌，所选用的夹持与镶嵌方法均不得改变原始组织。 1.3.1夹持法夹持法即利用预先制作好的夹具装置，把外形比较规则的圆柱体、薄板等细小试样夹在相应的夹具中。这些夹具比较简单，可自制，一般分为圆环状试样夹具和板型试样夹具，利用机械夹持可将几片试样夹在一起，中间可用铜皮隔开，以保护试样边缘。试样与夹具间应紧密接触。 1.3.2 镶嵌法镶嵌是把试样嵌入塑料胶木、树脂或低熔点金属，通过加热加压或固化剂作用等方法，使试样与镶嵌料紧密接触。 1.4金相试样的制样
热处理控制碳钢的组织性能及其表征
实验讲义 热处理控制碳钢的组织、性能及其表征 一、实验目的 1)熟练掌握并灵活运用碳钢的热处理原理，通过不同的热处理方式来得到不同的组织 和性能； 2)掌握热处理炉的使用，熟悉各类热处理工艺的操作； 3)掌握金相样品的制备方法与详细步骤； 4)掌握碳钢金相样品的腐蚀方法； 5)掌握利用金相显微镜观察和识别碳钢的典型组织，利用硬度计表征各类组织之间硬 度的差异。 二、实验要求 1)每个学生能独立查阅资料，小组讨论，确定实验计划，并将实验计划提前一天给任 课老师审阅； 2)实验计划中对每一个热处理工艺必须给出具体的工艺参数，如升温时间、保温时间、 降温方式等等（样品尺寸由学生自己切割）。 3)认真撰写实验报告，分析实验结果。 三、实验所需仪器设备 1)箱式（管式）热处理炉；磨光机；抛光机；金相显微镜；硬度计； 2)20#、45#、T8、T10、T13钢 四、实验内容 1)热处理工艺设计部分：a）通过热处理工艺，分别得到亚共析钢、共析钢和过共析 钢的平衡组织；b）通过不同的热处理工艺获得上述某一种碳钢的（三种或三种以 上）非平衡组织； 2)金相样品制备部分：对热处理过的样品进行磨光、抛光，得到符合标准的金相样品， 为后续观察做准备； 3)组织性能表征部分：通过适当的腐蚀处理，显示碳钢的组织形貌；分辨三种平衡组 织的形貌特征；分析某一种碳钢的不同组织结构的特征，通过硬度计表征其硬度， 并与相关文献值比较，分析其差异和原因。 五、实验安全及注意事项 1)实验的三个部分相辅相成，所有样品贯穿实验的始终，所以样品不能遗失、不能混 淆，必须妥善保管； 2)热处理过程（特别是淬火的时候）设计高温，操作的时候必须带防护手套，严格按 照步骤进行操作，以免发生危险； 3)所有设备都涉及到电源，注意用电安全，使用完毕后必须切断电源； 4)金相样品制备的时候，硬度差别很大的样品不能镶嵌在一起，也不能在同张砂纸上 打磨； 5)金相磨光机需要使用水，注意用水的安全，使用完毕后必须切断水源； 6)金相腐蚀液具有强的腐蚀作用，注意不能泼撒到身体上，特别是眼睛上，使用腐蚀 液时，必须带上防护手套；
钢材的控制轧制
钢材的控制轧制 吕雉 材料成型及控制工程12 [摘要]控轧控冷是对热轧钢材进行组织性能控制的技术手段，目前已经广泛应用于热轧带钢、中厚板、型钢、棒线材和钢管等钢材生产的各个领域。控轧控冷技术能够通过细晶强化、相变强化等方式，使钢材的强度韧度得以提高。 [关键词] 控轧控冷；钢材生产；提高强度韧度 Controlled rolling of steel Material forming and control engineering12 Abstract：Controlled rolling and controlled cooling is a technical means for the control of the microstructure and properties of hot rolled steel. It has been widely used in various fields such as hot strip, medium plate, steel bar, rod and steel tube. Controlled rolling and controlled cooling technology can improve the strength and toughness of the steel by means of fine grain strengthening and phase transformation strengthening. Key Words：Controlled rolling and controlled cooling; Steel production; Improving strength toughness 1引言 近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高，除了具有高强度外，还要有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用控轧和控冷工艺生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板，以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。 2 控制轧制工艺的机理和特点 控制轧制工艺是指钢坯在稳定的奥氏体区域（Ar3）或在亚稳定区域（Ar 3 ～Ar1）内进行轧制，然后空冷或控制冷却速度，以获得铁素体与珠光体组织，某些情况下可获得贝氏体组织。现代控制 轧制工艺应用了奥氏体的再结晶和未再结晶两方面的理论，通过降低板坯的加热温度、控制变形量和终轧温度，充分利用固溶强化、沉淀强化、
常用金属材料显微组织观察实验报告
常用金属材料显微组织观察实验报告- 图文 常用金属材料的显微组织观察 一、实验目的 1．观察各种常用合金钢，有色金属和铸铁的显微组织。2．分析这些金属材料的组织和性能的关系及应用。 二、金属材料的显微组织观察及分析 1．几种常用合金钢的显微组织 合金钢依合金元素含量的不同，可分为三种：合金元素总量小于5％的称为低合金钢；合金元素为5～10％的称为中合金钢；合金元素大于10％的称为高合金钢。 1）一般合金结构钢、合金工具钢都是低合金钢。由于加入合金元素，铁碳相图发生一些变动，但其平衡状态的显微组织与碳钢的显微组织并没有本质的区别。低合金钢热处理后的显微组织与碳钢的显微组织也没有根本的不同，差别只是在于合金元素都使C曲线右移(除Co外)，即以较低的冷却速度可获得马氏体组织。40Cr钢经调质处理后的显微组织是回火索氏体。GCrl5钢(轴承钢)840℃油淬低温回火试样的显微组织，与T12钢780℃水淬低温回火试样的显微组织也是一样的，都得到回火马氏体＋碳化物十残余奥氏体组织。 图1、16Mn-淬火-x400 马氏体 16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。加入合金元素锰，使C曲线右移，在淬火处理后，组织为马氏体组织。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。 图2、16Mn-正火-x400 铁素体索氏体 16Mn属于低碳钢，碳含量<0.16%，正火后组织为F+S。在400倍显微镜下，索氏体基
本上不可分辨。 16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢。广泛应用于各种板材、钢管。 图3、65Mn-等温淬火-400 下贝氏体 65Mn，锰提高淬透性，但Mn含量过大会导致过热现象。 特性：经热处理后的综合力学性能优于碳钢，65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高。但有过热敏感性和回火脆性。 1 应用：用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。 图4、等温淬火-30CrMnSi-x400 回火索氏体 30CrMnSi是高强度调质结构钢。组织形貌，保持马氏体位向的回火索氏体，并出现极少量的铁素体。 特性：具有很高的强度和韧性，淬透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好。有回火脆性倾向，横向的冲击韧性差。焊接性能较好，但厚度大于3mm时，应先预热到150℃，焊后需热处理。一般调质后使用。 用途：多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子 图5、GCr15-x400 隐晶马氏体点状碳化物 2 GCr15是滚动轴承钢，是一种常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。GCr15经淬火回火处理后，组织为马氏体+残余奥氏体+碳化物。