低锰铝系Fe-Mn-Al-C低密度钢的高温热塑性研究 被引量：3

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作者 李世伟 袁清 +3 位作者 彭其春 肖爱达 徐光 薛正良 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期176-182,共7页

本文基于工业化应用角度设计了一种Al、Mn含量较低的低密度钢,采用Gleeble 3500热模拟试验机对其高温热塑性进行研究,并采用金相显微镜、体视显微镜及扫描电镜对拉断后钢样的微观组织和断口形貌进行表征。结果表明,实验钢种的热塑性曲线... 本文基于工业化应用角度设计了一种Al、Mn含量较低的低密度钢,采用Gleeble 3500热模拟试验机对其高温热塑性进行研究,并采用金相显微镜、体视显微镜及扫描电镜对拉断后钢样的微观组织和断口形貌进行表征。结果表明,实验钢种的热塑性曲线在760~820℃出现了塑性低谷区,断面收缩率均小于80%,790℃拉伸时钢样的断面收缩率达到极小值,仅为54.45%,故实际生产中,实验钢种应避免在该温度范围进行连铸压下或热轧。在850~1200℃温度范围,实验钢种的热塑性能较好,断面收缩率均大于86%。另外,实验钢种的抗拉强度随着热拉伸温度的上升而下降,760℃时其抗拉强度最大为175 MPa。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c低密度钢 高温热塑性 断口形貌 抗拉强度 断面收缩率 拉伸温度

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合金元素及时效处理对Fe-Mn-Al-C低密度钢中κ-碳化物的影响特性综述 被引量：20

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作者 马涛 李慧蓉 +3 位作者 高建新 宋宏伟 李欣 李运刚 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期11153-11161,共9页

Fe-Mn-Al-C低密度钢具有密度低、力学性能优良的特性,在汽车结构材料领域具有广阔的应用前景。作为Fe-Mn-Al-C低密度钢中主要的析出相,κ-碳化物的沉淀硬化效应是Fe-Mn-Al-C低密度钢中最为显著的强化机制,对优化低密度钢的力学性能有着... Fe-Mn-Al-C低密度钢具有密度低、力学性能优良的特性,在汽车结构材料领域具有广阔的应用前景。作为Fe-Mn-Al-C低密度钢中主要的析出相,κ-碳化物的沉淀硬化效应是Fe-Mn-Al-C低密度钢中最为显著的强化机制,对优化低密度钢的力学性能有着重要的作用。然而,κ-碳化物的析出形态特征及位置对Fe-Mn-Al-C低密度钢性能的作用机制存在差异,且κ-碳化物的形态特征易受到低密度钢合金元素构成及热处理条件的影响。因此,近年来科技工作者对Fe-Mn-Al-C低密度钢中κ-碳化物的形成机制及形态特征影响因素开展了深入的研究,并取得了一定的成果。研究结果表明,Fe-Mn-Al-C低密度钢中κ-碳化物的形成机制为调幅分解+有序化反应。低密度钢中Al含量增加有利于促进κ-碳化物的析出与长大,Mn含量对全奥氏体Fe-Mn-Al-C钢中κ-碳化物析出的影响较弱,对双相Fe-Mn-Al-C钢中κ-碳化物的析出有明显的抑制作用。在400~650℃的时效温度下,细小的κ-碳化物会在奥氏体基体弥散分布,而在650~750℃的较高温度范围内时效时,粗大的碳化物会以片层状形态存在于奥氏体或两相区晶界。κ-碳化物对Fe-Mn-Al-C钢力学性能的影响具有两重性,细小的晶内κ-碳化物能够起到强化作用,而粗大的晶粒间κ-碳化物则造成材料延展性及韧性的损失。本文基于国内外研究进展,分析总结了Fe-Mn-Al-C低密度钢中κ-碳化物的形成机理与形态特征的影响因素,以及κ-碳化物形态特性对材料性能的影响规律,并对控制Fe-Mn-Al-C低密度钢κ-碳化物形态特征方法进行了总结和展望。总结认为Fe-Mn-Al-C钢中Al的质量分数应控制在7%~10%之间,以为κ-碳化物析出提供驱动力,时效处理温度为550~650℃,时效时间在1 h以内,以避免形成粗大的κ-碳化物破坏低密度钢的性能,同时展望了通过向Fe-Mn-Al-C低密度钢中添加强碳化物形成元素抑制粗大的κ-碳化物形成的新工艺手段。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c低密度钢 κ-碳化物 调幅分解 有序化 时效

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Fe-Mn-Al-C低密度钢强化机制与拉伸性能研究进展及Nb微合金化展望 被引量：15

3

作者 马涛 李慧蓉 +3 位作者 高建新 王旭峰 宋宏伟 李运刚 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期23154-23164,共11页

汽车工业的发展在带来经济社会进步的同时也造成了严重的能耗与污染问题,开发轻量化且高强度的汽车用钢,对降低燃油效率、减少污染物排放有积极的意义。Fe-Mn-Al-C低密度钢因其密度低、力学性能优良等优点,在汽车结构材料领域具有广阔... 汽车工业的发展在带来经济社会进步的同时也造成了严重的能耗与污染问题,开发轻量化且高强度的汽车用钢,对降低燃油效率、减少污染物排放有积极的意义。Fe-Mn-Al-C低密度钢因其密度低、力学性能优良等优点,在汽车结构材料领域具有广阔的应用前景。而Fe-Mn-Al-C低密度钢的力学性能,特别是拉伸性能的优劣会直接影响该材料在汽车领域的应用前景。然而,基于合金元素含量变化及由此引起的组成相差异,Fe-Mn-Al-C低密度钢在受力变形过程中,其变形及强化机制也会发生变化。在不同的强化机制作用下,Fe-Mn-Al-C低密度钢的拉伸性能也会产生差异,从而影响其使用性能。因此,近年来科技工作者对Fe-Mn-Al-C低密度钢的强化机制与拉伸性能开展了深入研究,并取得了一定的成果。研究结果表明,铁素体Fe-Al低密度钢的强化机制主要为固溶强化,由于不存在相变硬化性,其强度及延伸率均处在较低水平。随着Mn、C等奥氏体元素浓度的增加,Fe-Mn-Al-C钢在固溶条件下获得的微观结构中奥氏体体积分数不断增加,强化机制逐渐转变为δ-铁素体的应变硬化与奥氏体晶粒的挛晶诱导塑性(TWIP)、马氏体相变诱导塑性(TRIP)效应共同作用和位错平面滑移机制,其强度与延展性随之升高。在Al、Mn含量较高的奥氏体Fe-Mn-Al-C钢中,κ-碳化物的析出及其与位错运动的相互作用所产生的沉淀硬化效应为其重要的强化机制,使奥氏体Fe-Mn-Al-C钢获得最佳的强韧性组合。本文基于国内外研究进展,分析总结了不同类型Fe-Mn-Al-C低密度钢的强化机制与拉伸性能。总结认为奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢组织稳定性强,且具备优良的强韧性组合,应变硬化能力突出,应是未来Fe-Mn-Al-C低密度钢发展过程中的研究重点。但奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢在应用过程中的强化相可控性差,易造成材料塑性损失。基于铌元素微合金化特性及FactSage热力学计算结果,提出铌微合金化奥氏体Fe-Mn-Al-C低密度钢可在保持现有优势的同时提升材料力学性能可控性,具有一定的研究意义与前景。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c低密度钢 强化机制 拉伸性能 κ-碳化物 铌

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高层错能Fe-Mn-Al-C低密度钢的变形机制和组织控制 被引量：4

4

作者 丁桦 胡晓 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2018年第4期239-244,262,共7页

含铝低密度钢是汽车高性能钢的研究方向之一. Fe-Mn-Al-C低密度钢有较高的层错能,其变形机制与TRIP钢和TWIP钢不同.本文介绍了Fe-Mn-Al-C低密度钢的类型、变形过程中的组织演变及变形机制,并介绍了合金中的析出相类型及对变形行为的影响... 含铝低密度钢是汽车高性能钢的研究方向之一. Fe-Mn-Al-C低密度钢有较高的层错能,其变形机制与TRIP钢和TWIP钢不同.本文介绍了Fe-Mn-Al-C低密度钢的类型、变形过程中的组织演变及变形机制,并介绍了合金中的析出相类型及对变形行为的影响,提出了Fe-Mn-Al-C钢组织控制中尚需研究的问题. 展开更多

关键词 层错能 fe-mn-al-c钢 低密度钢 变形机制 组织控制

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超音速微粒轰击对冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢组织和性能的影响

5

作者 熊毅 吕威 +3 位作者 杜楠 厉勇 舒康豪 任凤章 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期346-360,共15页

为了实现冷轧态低密度钢强度与塑韧性的良好匹配及优良的表面完整性,提升车辆行驶过程中的可靠性和安全性,延长其在服役环境下的使役寿命,通过超音速微粒轰击(SFPB)技术对冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢进行表面纳米化处理,借助扫描电镜(... 为了实现冷轧态低密度钢强度与塑韧性的良好匹配及优良的表面完整性,提升车辆行驶过程中的可靠性和安全性,延长其在服役环境下的使役寿命,通过超音速微粒轰击(SFPB)技术对冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢进行表面纳米化处理,借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、万能材料试验机等测试手段,系统研究SFPB冲击时间及气体压力对其表面形貌、微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:SFPB处理可在冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢表面形成梯度纳米结构,可将表层晶粒尺寸细化至纳米量级,在气体压力为1.0 MPa,冲击时间为120 s时,相应的强度指标达到最大值。随着冲击时间的延长和气体压力的增大,表层纳米晶尺寸逐渐减小,相应的显微硬度值及严重塑性变形(SPD)层深度也随之增大。然而,冲击时间过长或气体压力过大会导致表层微裂纹的形成,致使其强度指标降低。不同SFPB工艺参数下的冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢伸长率未发生明显变化,拉伸断口形貌均表现为韧-脆混合型断裂特征。SFPB技术通过在低密度钢表面构筑梯度纳米结构,能实现低密度钢组织性能的可控制备,同时在诱导背应力强化以及残余压应力抑制裂纹萌生和扩展的耦合作用下,能有效提升低密度钢的综合力学性能,可为其在汽车领域的生产及应用提供参考。 展开更多

关键词 冷轧态Fe-28Mn-8Al-1C低密度钢 超音速微粒轰击(SFPB) 表面形貌 微观组织 力学性能

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Fe-Mn-Al-C系低密度钢及其强韧化机制研究进展 被引量：18

6

作者 林方敏 邢梅 +3 位作者 唐立志 武学俊 章小峰 黄贞益 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期158-165,共8页

汽车行业的迅速发展使得能源消耗、环境污染等问题日益严重,而开发高强度且轻量化的汽车用钢对节能减排具有重要意义。目前正在研发的第三代先进高强钢包括轻质(Lightweight)钢、Q&P(Quenching and partitioning)钢和中锰钢(Mn质量... 汽车行业的迅速发展使得能源消耗、环境污染等问题日益严重,而开发高强度且轻量化的汽车用钢对节能减排具有重要意义。目前正在研发的第三代先进高强钢包括轻质(Lightweight)钢、Q&P(Quenching and partitioning)钢和中锰钢(Mn质量分数为5%~10%)。其中,Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢由于Al元素的加入,在密度降低的同时保持着良好的力学性能,满足第三代汽车用钢对轻量化的要求。同时,由于大量Al、Mn和C元素的添加,Fe-Mn-Al-C系低密度钢的冶炼连铸、微观结构、变形机制、加工过程及应用性能与传统钢种大不相同。本文系统阐述了Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计及其中合金元素的作用,介绍了低密度钢的微观组织结构特征;重点讨论了单一铁素体钢、奥氏体基钢、奥氏体基双相钢和铁素体基双相钢的各种强韧化机制,包括固溶强化、细晶强化、沉淀强化及其独特的应变硬化机制,如相变诱导塑性(TRIP)、孪晶诱导塑性(TWIP)、微带诱导塑性(MBIP)、剪切带诱导塑性(SIP)和动态滑移带细化(DSBR)等;并就层错能(SFE)对奥氏体钢变形机制产生的影响进行了总结;最后,对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的强韧化机制研究进行展望,为后续研究者的工作提供参考。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c低密度钢 强韧化机制 层错能 显微组织

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Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢的研究现状 被引量：58

7

作者 刘春泉 彭其春 +1 位作者 薛正良 吴腾 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第15期2572-2581,共10页

随着节能环保和经济性的驱动,汽车轻量化已成为汽车行业的迫切需求,Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢因具有低密度与优异的力学性能而受到了学者们的关注。Fe-Mn-Al-C系列低密度钢的出现最早可以追溯到1933年,直到1958年,Fe-Mn-Al-C系列低密... 随着节能环保和经济性的驱动,汽车轻量化已成为汽车行业的迫切需求,Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢因具有低密度与优异的力学性能而受到了学者们的关注。Fe-Mn-Al-C系列低密度钢的出现最早可以追溯到1933年,直到1958年,Fe-Mn-Al-C系列低密度钢才被用于取代Fe-Cr-Ni系列不锈钢(添加过多昂贵的Ni和Cr元素)。目前,Fe-Mn-Al-C系列低密度钢在汽车行业是一种具有高轻量化潜力的钢种,其中添加的Al元素会导致合金密度和杨氏模量的降低。每添加1%(质量分数)的Al,钢密度降低1.3%,杨氏模量降低2%。同时,大量Al、Mn和C元素的添加导致Fe-Mn-Al-C系列钢的冶炼和连铸、成形性和焊接性、微观结构演变和变形机制等与传统钢种大不相同。Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢按合金的成分以及室温下主要的组成相,可分为四类:单一铁素体钢、铁素体基双相钢、奥氏体基双相钢和奥氏体钢。单一铁素体钢拥有200~600 MPa级别的抗拉强度,这与常规的高强度低合金钢(HSLA钢)类似,属于第一代先进高强度钢(1G-AHSS)范畴。铁素体基Fe-Mn-Al-C系双相钢是另一种有潜力的轻量化钢材,其具有较低的合金含量,可以利用铁素体的塑性变形以及残余奥氏体所产生的TRIP或TWIP效应来提高钢的强度与塑性。铁素体基Fe-Mn-Al-C系双相钢与第一代先进的高强度钢相比,具有更优异的强度和延展性,其性能的上限属于第三代先进高强度钢(3G-AHSS)范畴。奥氏体基双相钢与铁素体基双相钢类似,但其合金含量高于铁素体基双相钢,性能的下限属于第三代先进高强度钢(3G-AHSS)范畴。奥氏体Fe-Mn-Al-C系列钢在性能和加工方面是又一个有前途的钢材。奥氏体钢主要组成相为奥氏体、少量的铁素体和κ型碳化物。奥氏体钢的力学性能由奥氏体的变形以及碳化物-奥氏体的相互作用共同决定。奥氏体轻钢的拉伸性能与高锰TWIP钢相似,强度为600~1 500 MPa,塑性可达到30%~80%(甚至可达~100%),属于第二代先进高强度钢(2G-AHSS)范畴。随着钢中Al的添加,Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢层错能(SFE)增大,并析出短程有序(SRO)相和κ型碳化物。高SFE的低密度Fe-Mn-Al-C钢具有多种变形机制,如新型的微带诱导塑性(MBIP)、动态滑移带细化(DSBR)和剪切带诱导塑性(SIP)变形机制以及普遍的相变诱导塑性(TRIP)和孪生诱发塑性(TWIP)变形机制。这些变形机制与Fe-Mn-Al-C钢内的B2及DO3型的有序相、均匀排列的纳米级κ型碳化物、位错滑移、孪晶和相变等有关。其中晶粒内κ′-碳化物析出是含有大量Al和C的奥氏体Fe-Mn-Al-C钢独特的强化机制。然而,由于目前对Fe-Mn-Al-C钢应用性能相关知识的缺乏,其在汽车中的应用仍然不普遍。最重要的原因是这一系列低密度高强钢具有高的Al含量导致其杨氏模量降低,以及高的Mn含量导致其冶炼、连铸和加工难等问题。因此,未来的发展必须集中在提高低密度高强钢的杨氏模量,且将其低合金化和易加工的策略方法上。相信改进后的Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢必将大大推动其在汽车中的应用。本文概述了Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的研究现状及进展,介绍了Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的成分设计及其中合金元素的作用,分析了Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的微观组织特征,揭示了Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的强韧性形成机理、层错能、物理及力学性能,并讨论了Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的应用性能。最后,提出了未来Fe-Mn-Al-C体系低密度高强钢的研究方向。 展开更多

关键词 低密度钢 变形机制 κ型碳化物 应用性能

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Fe-Mn-Al-C系低密度钢焊接性能研究 被引量：5

8

作者 胡士廉 马良超 +3 位作者 马冰 田雨江 韦航标 周红凯 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1-4,共4页

针对12 mm厚Fe-Mn-Al-C系低密度钢热轧试验板,采用半自动MIG焊接工艺,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢的焊接性进行试验研究,重点考察低密度钢的焊接抗裂性、焊接工艺性及接头力学性能。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度... 针对12 mm厚Fe-Mn-Al-C系低密度钢热轧试验板,采用半自动MIG焊接工艺,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢的焊接性进行试验研究,重点考察低密度钢的焊接抗裂性、焊接工艺性及接头力学性能。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度钢同种材料的焊接具有良好的可焊性和优良的焊接抗裂性;焊接接头平均抗拉强度为750.7MPa,平均断后伸长率为11.0%。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c 低密度钢 半自动MIG焊 焊接性能 力学性能

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时效处理对Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织和性能的影响

9

作者 孙建 李景辉 +4 位作者 黄贞益 章小峰 王东生 刘述庆 张龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期122-133,共12页

采用OM,SEM,XRD,EBSD和TEM等表征手段研究了时效处理对Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织和性能的影响,并分析其应变硬化行为和强塑化机制。结果表明:经不同温度时效后,Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织基本仍为全奥氏体并伴有κ-碳化... 采用OM,SEM,XRD,EBSD和TEM等表征手段研究了时效处理对Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织和性能的影响,并分析其应变硬化行为和强塑化机制。结果表明:经不同温度时效后,Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织基本仍为全奥氏体并伴有κ-碳化物析出相的存在,时效温度升高,κ-碳化物析出量增大,对低密度钢强度有提升作用但会恶化低密度钢塑性,在1050℃固溶和450℃时效后,低密度钢抗拉强度为811 MPa,伸长率为106.9%,强塑积为86.7 GPa·%,500℃时效时,低密度钢抗拉强度为861 MPa,伸长率为33.2%,强塑积为28.6 GPa·%。低密度钢在1050℃固溶和不同温度时效拉伸变形后,其应变硬化指数呈现双n值现象,应变硬化行为呈多阶段变化规律。低密度钢拉伸变形后组织中存在着大量的位错墙、泰勒晶格和微带以及细小的κ-碳化物,其共同提高了低密度钢的强塑性。 展开更多

关键词 时效处理 低密度钢 微观组织 力学性能 强塑化机制

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Fe-Mn-Al-C系低密度钢热处理研究进展 被引量：10

10

作者 孙建 黄贞益 +2 位作者 李景辉 王萍 章小峰 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第14期136-147,共12页

在节能环保大背景下,汽车工业领域用钢不断得到升级优化,作为新一代先进钢铁材料,Fe-Mn-Al-C系低密度钢以其低密度和高强韧性得到了越来越多的关注。Fe-Mn-Al-C系低密度钢中基本合金元素为Fe、Mn、Al、C,基本组成相为奥氏体(γ)、铁素体... 在节能环保大背景下,汽车工业领域用钢不断得到升级优化,作为新一代先进钢铁材料,Fe-Mn-Al-C系低密度钢以其低密度和高强韧性得到了越来越多的关注。Fe-Mn-Al-C系低密度钢中基本合金元素为Fe、Mn、Al、C,基本组成相为奥氏体(γ)、铁素体(α),在一定工艺条件下,还含有κ-碳化物、B2、DO_(3)和β-Mn等析出相,根据其组成相,可分为铁素体低密度钢、奥氏体低密度钢、铁素体基低密度钢和奥氏体基低密度钢。热处理工艺对调控低密度钢组织构成和析出相的析出行为有着重要作用,进而提高低密度钢的综合力学性能。研究表明,退火处理可以有效地消除冷轧低密度钢的带状组织,改善其强韧性;而控制固溶和时效处理工艺,可以调控析出相的大小、形态、分布等获得高强塑积低密度钢,因此热处理是优化低密度钢综合性能的一个行之有效的方法。本文对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计和组成相特点作了介绍,从热处理工艺角度出发,对该体系钢的微观结构和力学性能影响进行了综述,着重从退火、固溶处理和时效处理等热处理方式进行了阐释,基于Fe-Mn-Al-C系低密度钢研究现状,对该体系钢未来的研究方向进行了展望,为后续研究提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c 低密度钢 热处理 显微组织 力学性能

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固溶处理对汽车用Fe-Mn-Al-C高强低密度钢组织与力学性能的影响 被引量：8

11

作者 刘志伟 王书勤 罗凤亮 《热加工工艺》 北大核心 2020年第18期111-115,118,共6页

采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和拉伸试验机等测试方法研究了固溶温度和固溶保温时间对Fe-Mn-Al-C钢显微组织、物相组成和力学性能的影响。结果表明,在固溶温度为950~1200℃时,Fe-Mn-Al-C钢中可见尺寸不等的... 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和拉伸试验机等测试方法研究了固溶温度和固溶保温时间对Fe-Mn-Al-C钢显微组织、物相组成和力学性能的影响。结果表明,在固溶温度为950~1200℃时,Fe-Mn-Al-C钢中可见尺寸不等的无畸变晶粒,随着固溶温度升高,晶粒不断长大,在固溶温度为1150℃和1200℃时,Fe-Mn-Al-C钢基体中还出现了多边形δ铁素体;热膨胀曲线得到的δ铁素体的开始转变温度为1120℃;在相同的固溶温度(1100℃)下,延长保温时间也会造成δ铁素体的形成,Fe-Mn-Al-C钢适宜的固溶制度为1100℃保温0.5~1.0h。当保温时间为1 h,固溶温度分别为1000、1100和1200℃时,Fe-Mn-Al-C钢的强塑积分别为10.97、46.85和42.69 GPa·%,当固溶温度为1100℃时,Fe-Mn-Al-C钢具有最佳的强塑积,此时的拉伸断口表现为韧性断裂特征。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c钢 固溶温度 固溶时间 组织 力学性能

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Fe-Mn-Al-C系低密度钢拉伸变形行为 被引量：2

12

作者 孙建 黄贞益 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期147-154,共8页

通过OM、XRD、SEM和TEM等手段对3种不同成分和不同微观组织的Fe-Mn-Al-C系低密度钢拉伸变形行为进行了研究。结果表明,实验条件下,热轧态γ+k+α、γ+α和单相奥氏体γ低密度钢均呈现出韧性断裂特征,单相奥氏体低密度钢塑性最优,其伸长... 通过OM、XRD、SEM和TEM等手段对3种不同成分和不同微观组织的Fe-Mn-Al-C系低密度钢拉伸变形行为进行了研究。结果表明,实验条件下,热轧态γ+k+α、γ+α和单相奥氏体γ低密度钢均呈现出韧性断裂特征,单相奥氏体低密度钢塑性最优,其伸长率为25%。由于双相γ+α低密度钢变形时应变分布的不均匀性,导致其综合性能稍弱于三相γ+k+α和单相奥氏体γ低密度钢,其中γ+k+α低密度钢综合性能最优,强塑积为23.3 GPa·%。γ+k+α低密度钢在拉伸变形后的组织中形变孪晶数量增多,孪晶作为一种亚晶界会阻碍位错运动,起到晶界强化的作用。同时,随着孪晶数增多,位错向着有利于滑移变形的方向运动,协调塑性变形,进而提高实验钢的强韧性。实验钢经拉伸变形后,微观组织中存在大量位错,位错之间相互缠结和交割,起到位错强化作用。 展开更多

关键词 fe-mn-al-c 低密度钢 拉伸变形 变形机制

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基于热力学理论的Fe-Mn-Al-C系低密度钢层错能计算模型 被引量：7

13

作者 章小峰 杨浩 +3 位作者 李家星 阚中伟 施琦 黄贞益 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期2859-2864,共6页

本研究详细分析了基于热力学相关理论建立的层错能(SFE)计算模型和测定层错能的实验方法,将基于Olson-Cohen热力学理论模型计算的Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的层错能结果与若干文献中的实测值进行了比较,验证了Olson-Cohen热力学理论模型... 本研究详细分析了基于热力学相关理论建立的层错能(SFE)计算模型和测定层错能的实验方法,将基于Olson-Cohen热力学理论模型计算的Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的层错能结果与若干文献中的实测值进行了比较,验证了Olson-Cohen热力学理论模型的可靠性,并回溯和修正了模型中各主要参数。使用层错能模型对Fe-(10~30)Mn-(0~12)Al-(0~1.2)C(质量分数/%)系低密度钢进行计算,结果表明,Mn、Al、C含量的增加均会使低密度钢的层错能增加,但层错能对Al元素最敏感,各元素对层错能的影响能力为γSFE,Al>γSFE,Mn>γSFE,C。此外,温度升高会使层错能增加,且高温区间(300~1 000K)相比低温区间(0~300K)层错能增加更快。 展开更多

关键词 低密度钢 层错能(SFE) Olson-Cohen模型 成分 温度

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铁-锰-铝-碳系低密度钢的热变形行为 被引量：6

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作者 章小峰 杨浩 +3 位作者 冷德平 张龙 黄贞益 陈光 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期84-88,共5页

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对铝质量分数分别为8%,10%,12%的三种铁-锰-铝-碳系低密度钢进行了不同变形温度(950~1 150℃)及应变速率(0.01~1.0s^(-1))下的压缩试验,研究了该低密度钢在高温下的塑性变形行为并观察了压缩变形前后的... 利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对铝质量分数分别为8%,10%,12%的三种铁-锰-铝-碳系低密度钢进行了不同变形温度(950~1 150℃)及应变速率(0.01~1.0s^(-1))下的压缩试验,研究了该低密度钢在高温下的塑性变形行为并观察了压缩变形前后的显微组织。结果表明:在950~1 150℃,应变速率0.01~1.0s^(-1)下变形时,三种试验钢的流变应力对温度和应变速率均较敏感,流变应力随着应变速率的增加及变形温度的降低而提高;变形后,铝质量分数为12%的试验钢组织中铁素体呈带状,不连续地分布于奥氏体基体中;在相同应变速率下,其奥氏体与铁素体晶粒随着变形温度的升高逐渐长大,相同温度较高应变速率下的奥氏体与铁素体晶粒较细小;铝质量分数为12%试验钢的动态再结晶热变形激活能为592.437kJ·mol^(-1),其Zener-Hollomon参数方程为Z=ε·exp(592.437/RT)。 展开更多

关键词 低密度钢 铝含量 热变形行为 显微组织

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低密度钢与异种钢的焊接工艺研究 被引量：4

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作者 胡士廉 马良超 +4 位作者 马冰 韦航标 周红凯 岑一鸣 王炳磊 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期69-73,共5页

采用半自动MIG焊接方法,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢与6211、616、Q235钢进行焊接工艺试验,考察低密度钢与异种钢的焊接可行性。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度钢与6211、616、Q235钢焊接时焊缝熔池金属流动性较差... 采用半自动MIG焊接方法,焊接材料选用奥氏体不锈钢焊丝,对低密度钢与6211、616、Q235钢进行焊接工艺试验,考察低密度钢与异种钢的焊接可行性。结果表明:在纯氩保护气氛条件下,低密度钢与6211、616、Q235钢焊接时焊缝熔池金属流动性较差,但可获得具有良好表面和内部质量的焊缝,低密度钢与6211、616钢焊接接头抗拉强度为低密度钢母材的60%以上,断后伸长率在12%以上,低密度钢与Q235钢焊接接头的抗拉强度基本与Q235钢母材等强。 展开更多

关键词 低密度钢 异种钢 半自动MIG焊 力学性能 显微组织

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退火工艺对冷轧中锰中铝低密度钢组织与性能的影响 被引量：3

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作者 章小峰 李家星 +2 位作者 万亚雄 武学俊 黄贞益 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期16099-16103,共5页

钢铁材料的轻量化、增强增韧是目前先进金属材料的重点研究方向。在钢材固有合金元素的基础上,通过添加一些增强其性能的元素及低密度元素等,可以显著改善钢材的综合性能,并降低零件质量。随着汽车工业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发... 钢铁材料的轻量化、增强增韧是目前先进金属材料的重点研究方向。在钢材固有合金元素的基础上,通过添加一些增强其性能的元素及低密度元素等,可以显著改善钢材的综合性能,并降低零件质量。随着汽车工业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越深入和广泛。目前,Fe-Mn-Al-C系低密度钢主要借鉴了中/高锰钢成分设计、热处理工艺、组织性能调控的研究思路,形成性能优异、成本合理的高强韧性钢。本工作针对中锰中铝低密度钢(12.4%Mn,4.7%Al,0.1%C(均为质量分数,下同))的成分特点,通过对冷轧试样在A_(c1)与A_(c3)附近进行退火处理,调控基体相稳定性和组织构成。结果表明:γ奥氏体稳定性与原始组织形态、退火条件和拉伸应力有很大的关联,其组织转变遵从γ奥氏体→ε马氏体→α′马氏体规律;在850℃退火、保温15 min条件下,获得了抗拉强度、延伸率分别为854 MPa、44.3%,强塑积为37.8 GPa·%的优异性能。 展开更多

关键词 低密度钢 退火工艺 冷轧 奥氏体稳定性 强韧性机制

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固溶温度对Fe-20Mn-9Al-1.2C低密度钢组织性能的影响 被引量：2

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作者 王海涛 李家栋 +1 位作者 邓想涛 王昭东 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期609-616,共8页

为了达到低密度高强钢优异强韧性结合的目的,设计了一种低密度高强钢Fe-20Mn-9Al-1.2C,经冶炼、锻造和热轧后在900,950,1 000,1 050℃下分别进行固溶处理,保温24 min,并快速水淬,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、... 为了达到低密度高强钢优异强韧性结合的目的,设计了一种低密度高强钢Fe-20Mn-9Al-1.2C,经冶炼、锻造和热轧后在900,950,1 000,1 050℃下分别进行固溶处理,保温24 min,并快速水淬,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)等试验方法研究固溶温度对试验钢组织性能的影响.结果表明:所设计的新型低密度钢的密度为6.826 g/cm^(3),比常规钢的密度降低约13%.当固溶温度为1 000℃,低密度钢的综合力学性能最佳,其抗拉强度可达1 065 MPa,屈服强度为937 MPa,延伸率为65.3%,强塑积可达69.5 GPa·%,-40℃冲击功(V型缺口)为49 J. 展开更多

关键词 fe-mn-al-c系低密度钢 固溶温度 к-碳化物 显微组织 力学性能

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高铝低密度钢板带边裂成因分析及控制 被引量：2

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作者 章小峰 武学俊 +2 位作者 唐立志 万亚雄 黄贞益 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期11-15,共5页

以高铝Fe-Mn-Al-C系低密度钢为对象研究热轧钢板边裂的形成原因。通过对不同成分低密度钢的相图计算,发现800~1 300℃主要为γ奥氏体+α铁素体两相区;700~800℃发生奥氏体共析转变,即γ→α+κ;低于700℃时,则是α铁素体和κ-碳化物两... 以高铝Fe-Mn-Al-C系低密度钢为对象研究热轧钢板边裂的形成原因。通过对不同成分低密度钢的相图计算,发现800~1 300℃主要为γ奥氏体+α铁素体两相区;700~800℃发生奥氏体共析转变,即γ→α+κ;低于700℃时,则是α铁素体和κ-碳化物两相共存。用XRD衍射仪、OM、SEM和能谱仪分析边裂部位组织构成,发现钢板边裂形成主要与奥氏体基体中κ-碳化物的有序析出密切相关,是钢中Al、Mn、C在γ奥氏体相中进行元素配分,Al作为κ-碳化物的形成元素,促进κ-碳化物在奥氏体晶界生成,加剧低密度钢板边裂程度。 展开更多

关键词 高铝 高锰 fe-mn-al-c系低密度钢 热轧板边裂 κ-碳化物

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焊接电流对低密度钢焊接性能的影响

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作者 赵冬梅 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期51-55,共5页

为研究不同焊接电流对焊接低密度钢的金相组织、显微硬度、切应力及拉伸性能的影响,用200、190、185 A电流焊接低密度钢。结果表明:焊接电流越小,晶粒越细,对组织影响越大,热影响区晶粒增大;显微硬度最高处为熔合区,最低处为焊缝区;显... 为研究不同焊接电流对焊接低密度钢的金相组织、显微硬度、切应力及拉伸性能的影响,用200、190、185 A电流焊接低密度钢。结果表明:焊接电流越小,晶粒越细,对组织影响越大,热影响区晶粒增大;显微硬度最高处为熔合区,最低处为焊缝区;显微硬度随焊接电流增大先增后减;焊接电流为190 A时,切应力最大,为120 N,随结合宽度增大,切应力增大;焊接电流为190 A时焊后力学性能最好。 展开更多

关键词 焊接电流 低密度钢 金相组织 显微硬度 切应力 拉伸性能

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低密度钢中有序析出相的研究进展 被引量：22

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作者 章小峰 李家星 +2 位作者 万亚雄 武学俊 黄贞益 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期3979-3989,共11页

随着“减重、节能、降低碳排放”的绿色制造理念越来越深入人心,对传统钢铁材料升级换代的需求显得尤为迫切,第三代汽车用钢已成为各国研发机构和企业关注的焦点。高强度、高韧性、轻量化的先进钢铁材料成为第三代汽车用钢的一个新的研... 随着“减重、节能、降低碳排放”的绿色制造理念越来越深入人心,对传统钢铁材料升级换代的需求显得尤为迫切,第三代汽车用钢已成为各国研发机构和企业关注的焦点。高强度、高韧性、轻量化的先进钢铁材料成为第三代汽车用钢的一个新的研发方向。主要通过在Fe中添加较多的轻质元素如Al、Mn、Si等进行合金成分设计来显著降低钢材密度;同时通过调控基体组织和析出相构成、形态来平衡钢材的强度和塑韧性,从而使钢具有高的强塑积和低的密度。本文针对Fe-Al、Fe-Mn-Al、Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分及组织特征,介绍了低密度钢中Kappa碳化物,(Fe,Mn)Al、NiAl型B2相,(Fe,Mn)3Al型DO 3相和β-Mn相的晶格参数及相关性能特征。结合国内外对低密度钢的最新研究,着重对低密度钢相图的热/动力学计算、各有序析出相的元素配分和析出行为(特征、形态、大小)、析出相对钢组织演变与强韧性机制的影响等进行了总结,并基于现有的研究,展望了高强度、高韧性、低密度钢进一步的研究方向。 展开更多

关键词 低密度钢 有序析出相 相图 晶格 元素配分

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