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Fe-Mn-Al-C系列低密度高强钢的研究现状 被引量:47
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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60 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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Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响特性综述 被引量:15
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作者 邢梅 林方敏 +3 位作者 唐立志 武学俊 章小峰 黄贞益 《中国冶金》 CAS 北大核心 2022年第2期15-26,共12页
随着"节能、减排、环保"意识的逐渐增强,实现汽车轻量化已成为汽车用钢的主要发展目标之一,其中,Fe-Mn-Al-C系低密度钢加入Al后具有良好的力学性能及应用性能,受到广大研究者的青睐。因此,从密度、弹性模量、析出物、层错能... 随着"节能、减排、环保"意识的逐渐增强,实现汽车轻量化已成为汽车用钢的主要发展目标之一,其中,Fe-Mn-Al-C系低密度钢加入Al后具有良好的力学性能及应用性能,受到广大研究者的青睐。因此,从密度、弹性模量、析出物、层错能、力学性能及应用性能等方面总结Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律。重点分析Fe-Mn-Al-C系低密度钢中Al含量对κ-碳化物、Fe-Al金属间化合物及β-Mn等析出相的影响,以及进一步对力学性能、冲击韧性的影响,并说明可通过控制Al含量改善Fe-Mn-Al-C系低密度钢的抗氧化性、耐蚀性、焊接性、成形性等性能。最后,结合目前国内外学者对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的最新研究成果,对Fe-Mn-Al-C系低密度钢研究过程中存在的问题进行总结,展望其未来的发展趋势。 展开更多
关键词 Fe-Mn-Al-C低密度钢 κ-碳化物 Fe-Al相 层错能 力学性能 应用性能
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热处理工艺对新型轻质奥氏体耐磨钢的组织与力学性能的影响 被引量:7
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作者 彭世广 宋仁伯 +3 位作者 王威 谭志东 蔡长宏 王林炜杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期24-31,共8页
以新型轻质高锰、高铝的奥氏体耐磨钢为研究对象,利用XRD,OM,SEM,EDS观察显微组织和析出物,研究不同的热处理工艺对新型钢种的组织与力学性能影响。结果表明:该新型轻质奥氏体耐磨钢的最佳优化热处理工艺为1050℃保温1h水韧,550℃时效2h... 以新型轻质高锰、高铝的奥氏体耐磨钢为研究对象,利用XRD,OM,SEM,EDS观察显微组织和析出物,研究不同的热处理工艺对新型钢种的组织与力学性能影响。结果表明:该新型轻质奥氏体耐磨钢的最佳优化热处理工艺为1050℃保温1h水韧,550℃时效2h,空冷。在最佳热处理工艺条件下奥氏体基体内弥散析出细小的钙钛矿结构(Fe,Mn)3AlC的κ-碳化物颗粒,不仅强化了奥氏体基体,其力学性能也得到明显改善;最优工艺处理后实验钢的硬度、强度、冲击韧度达到了最佳匹配,其抗拉强度为825MPa,屈服强度为574MPa,冲击韧度值为156J/cm2(V型缺口),硬度为271HB;与只进行水韧处理相比实验钢的屈服强度提高40.0%,硬度提高32.2%。 展开更多
关键词 轻质 奥氏体 耐磨钢 弥散析出 κ-碳化物
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轻质Fe-Mn-Al-C系高强钢的组织与性能研究进展及其在海洋工程中的应用展望
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作者 史津铭 庞启航 +3 位作者 李维娟 李激光 张俊凯 张大征 《上海金属》 CAS 2024年第3期13-22,32,共11页
轻质Fe-Mn-Al-C系高强钢的特点是强度高、密度低、耐蚀性好、延展性好等,近年来得到了快速发展和广泛应用。通过以不同元素合金化能使轻质高强钢具有不同的显微组织和力学性能。例如,碳和锰的添加能稳定奥氏体,铝的添加能降低密度,某些... 轻质Fe-Mn-Al-C系高强钢的特点是强度高、密度低、耐蚀性好、延展性好等,近年来得到了快速发展和广泛应用。通过以不同元素合金化能使轻质高强钢具有不同的显微组织和力学性能。例如,碳和锰的添加能稳定奥氏体,铝的添加能降低密度,某些微合金元素的添加能提高力学性能且抑制κ-碳化物析出。晶界的微米级κ-碳化物对轻质钢的力学性能有不利影响,但经固溶和时效处理后形成的晶内纳米级κ-碳化物能提高钢的强度。轻质钢不仅可应用于汽车制造等领域,在海洋工程也具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 轻质钢 显微组织 力学性能 固溶处理 时效 κ-碳化物
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热处理对Fe-Mn-Al-C轻质钢析出相演变及力学性能的影响
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作者 李诗瑶 王峰 +2 位作者 刘宇琪 宋旼 王章维 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2951-2960,共10页
采用调控热处理工艺研究Fe-30Mn-9Al-1.2C奥氏体轻质钢中析出相演变及其对力学性能的影响。研究结果表明:冷轧后采用固溶时效处理的轻质钢的组织为完全再结晶奥氏体组织,晶内析出大量均匀弥散分布的细小κ-碳化物(粒径为8 nm),具有优异... 采用调控热处理工艺研究Fe-30Mn-9Al-1.2C奥氏体轻质钢中析出相演变及其对力学性能的影响。研究结果表明:冷轧后采用固溶时效处理的轻质钢的组织为完全再结晶奥氏体组织,晶内析出大量均匀弥散分布的细小κ-碳化物(粒径为8 nm),具有优异的强度和塑性性能,其中,屈服强度为839 MPa,总伸长率高达57%。冷轧后直接低温退火的轻质钢的组织为部分再结晶组织,其屈服强度达到1380 MPa,但总伸长率仅为5.3%,发生明显的脆性断裂,这主要源于再结晶区通过共析反应生成了复杂的三相组织,包含晶间κ-碳化物(粒径为0.4μm)、α-铁素体(粒径为0.5μm)和γ0-奥氏体(粒径为0.7μm),在变形过程中,各相之间硬度的显著差异引起了应变不相容性,导致在粗大的κ-碳化物硬质相界面处产生应力集中,引起了κ-碳化物的破碎或形成沿相界面的裂纹,进而显著降低了材料的塑性。 展开更多
关键词 轻质钢 κ-碳化物 析出行为 力学性能
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Cr对Fe-28Mn-12Al-1.6C钢κ-碳化物析出行为的影响 被引量:2
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作者 赵康 吴志方 孙挺 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期63-70,95,共9页
随着可持续发展战略的要求,Fe-Mn-Al-C轻质钢逐渐成为汽车工业的主要发展目标之一。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热力学计算和第一性原理研究了Cr元素对Fe-28Mn-12Al-1.6C奥氏体低密度钢κ-碳化物析出行为的影... 随着可持续发展战略的要求,Fe-Mn-Al-C轻质钢逐渐成为汽车工业的主要发展目标之一。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热力学计算和第一性原理研究了Cr元素对Fe-28Mn-12Al-1.6C奥氏体低密度钢κ-碳化物析出行为的影响。结果表明,不同温度固溶处理后,0Cr钢在室温下随着时间延长硬度逐渐增大且增值达到10HRC,通过TEM分析确认0Cr钢室温下析出的为κ-碳化物,并计算其室温析出的吉布斯自由能为-19.5806 kJ/mol,从而验证了0Cr钢可以在室温下析出κ-碳化物;随着Cr含量的增加,轧制后快速凝固试样中κ-碳化物的质量分数逐渐降低,室温时效的硬度增值减小。Cr含量的增加也显著减小了κ-碳化物的生长速度,κ-碳化物的粒径从60~200 nm细化到20~40 nm和5~27 nm。同时第一性原理计算结果表明,κ-碳化物结构中掺杂Cr原子后,增大了κ-碳化物的形成能,使其形成变得困难。此外,随着Cr含量的增加,γ-奥氏体与κ-碳化物的晶格失配度增加,两相间的弹性应变能增大,导致κ-碳化物的生长速度减慢。研究结果可为后续更高Al含量的Fe-Mn-Al-C钢的成分设计和性能调控提供理论依据。 展开更多
关键词 低密度钢 Fe-Mn-Al-C-(Cr)合金 κ-碳化物 析出行为 作用机理
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不同冲击载荷下轻质耐磨钢的组织及耐磨性研究 被引量:2
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作者 梁力文 王青峰 +4 位作者 毛忆瑄 程奔 刘日平 孙建昌 陈民涛 《上海金属》 CAS 2023年第6期32-41,共10页
以传统Mn13Mo高锰钢为对比材料,采用MLD-10B冲击磨料磨损试验机,对经不同条件热处理的轻质Fe-26Mn-7.5Al-1.0C耐磨钢的耐磨性及磨损机制进行研究。结果表明:经过1100℃保温2 h固溶处理的Fe-26Mn-7.5Al-1.0C钢在1 J冲击载荷下的耐磨性是M... 以传统Mn13Mo高锰钢为对比材料,采用MLD-10B冲击磨料磨损试验机,对经不同条件热处理的轻质Fe-26Mn-7.5Al-1.0C耐磨钢的耐磨性及磨损机制进行研究。结果表明:经过1100℃保温2 h固溶处理的Fe-26Mn-7.5Al-1.0C钢在1 J冲击载荷下的耐磨性是Mn13Mo钢的1.11倍;经500℃保温5 h时效处理后,由于大量纳米级κ-碳化物的析出,Fe-26Mn-7.5Al-1.0C钢的硬度、强度与耐磨性提高,在4 J冲击载荷下其耐磨性是Mn13Mo钢的1.30倍;Mn13Mo钢的磨损表面主要以磨粒切削形成的较长犁沟、疲劳磨损产生的剥落坑与微裂纹为主,Fe-26Mn-7.5Al-1.0C钢的磨损表面主要以浅且长的犁沟、分层坑与剥落坑为主;Mn13Mo钢的磨损亚表面形成了大量滑移带,在4 J冲击载荷下晶粒细化,Fe-26Mn-7.5Al-1.0C钢时效处理后的磨损亚表面有较高密度的位错滑移线,未发现有机械孪晶存在。 展开更多
关键词 轻质耐磨钢 固溶时效 冲击磨损 κ-碳化物 位错
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Uncovering Microstructure-Property Relationship in Ni-Alloyed Fe-Mn-Al-C Low-Density Steel Treated by Hot-Rolling and Air-Cooling Process
8
作者 Xiaoliang Jia Guhui Gao +3 位作者 Xiaolu Gui Chun Feng R.D.K.Misra Bingzhe Bai 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期713-725,共13页
This paper focuses on the relationship between the microstructure and tensile properties of Fe-Mn-Al-C low-density high-strength steel processes by hot-rolling and air-cooling process. The microstructure analysis reve... This paper focuses on the relationship between the microstructure and tensile properties of Fe-Mn-Al-C low-density high-strength steel processes by hot-rolling and air-cooling process. The microstructure analysis reveals that the combination of hot-rolling and air-cooling results in the formation of heterogeneous structures comprising different-sized γ and B_(2) phases in the low-density steel with the addition of nickel (Ni). The addition of Ni promotes the formation of the B_(2) phase and induces the pinning of B_(2) phase particles at the γ grain boundaries. This pinning effect effectively hinders the growth of the γ grains, leading to grain refinement. The tensile test results demonstrate that LDS-5Ni (low-density steel, LDS) exhibits excellent high strength and ductility combination, e.g., a tensile strength of 1535 MPa, yield strength of 1482 MPa, and elongation of 23.3%. These remarkable mechanical properties are primarily attributed to the combined strengthening contributions of grain refinement and duplex nano-sized second-phase precipitation hardening. 展开更多
关键词 Low-density steel Microstructure B_(2)phase κ-carbide Tensile properties
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Effect of temperature and time on the precipitation ofκ-carbides in Fe-28Mn-10Al-0.8C low-density steels:Aging mechanism and its impact on material properties
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作者 Yulin Gao Min Zhang +3 位作者 Rui Wang Xinxin Zhang Zhunli Tan Xiaoyu Chong 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期2189-2198,共10页
In low-density steel,κ-carbides primarily precipitate in the form of nanoscale particles within austenite grains.However,their precipitation within ferrite matrix grains has not been comprehensively explored,and the ... In low-density steel,κ-carbides primarily precipitate in the form of nanoscale particles within austenite grains.However,their precipitation within ferrite matrix grains has not been comprehensively explored,and the second-phase evolution mechanism during aging remains unclear.In this study,the crystallographic characteristics and morphological evolution ofκ-carbides in Fe-28Mn-10Al-0.8C(wt%)low-density steel at different aging temperatures and times and the impacts of these changes on the steels’microhardness and properties were comprehensively analyzed.Under different heat treatment conditions,intragranularκ-carbides exhibited various morpho-logical and crystallographic characteristics,such as acicular,spherical,and short rod-like shapes.At the initial stage of aging,acicularκ-carbides primarily precipitated,accompanied by a few spherical carbides.κ-Carbides grew and coarsened with aging time,the spherical carbides were considerably reduced,and rod-like carbides coarsened.Vickers hardness testing demonstrated that the material’s hardness was affected by the volume fraction,morphology,and size ofκ-carbides.Extended aging at higher temperatures led to an increase in carbide size and volume fraction,resulting in a gradual rise in hardness.During deformation,the primary mechanisms for strengthening were dislocation strengthening and second-phase strengthening.Based on these findings,potential strategies for improving material strength are proposed. 展开更多
关键词 low-density steel κ-carbide solution-aging treatment HARDNESS
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新型轻质奥氏体耐磨钢的冲击磨损性能及其机理研究 被引量:5
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作者 彭世广 宋仁伯 +4 位作者 蔡长宏 裴中正 郭客 王忠红 高景俊 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期537-546,共10页
以高锰钢Mn13Cr2为对比材料,采用MLD-10冲击磨料磨损试验机,选择低冲击载荷0.5 J,研究新型轻质Fe-24Mn-7Al-1.0C奥氏体耐磨钢在水韧处理和水韧处理+时效后的耐磨性能及磨损机理。结果表明,轻质奥氏体钢Fe-24Mn-7Al-1.0C在水韧处理后其... 以高锰钢Mn13Cr2为对比材料,采用MLD-10冲击磨料磨损试验机,选择低冲击载荷0.5 J,研究新型轻质Fe-24Mn-7Al-1.0C奥氏体耐磨钢在水韧处理和水韧处理+时效后的耐磨性能及磨损机理。结果表明,轻质奥氏体钢Fe-24Mn-7Al-1.0C在水韧处理后其耐磨性是Mn13Cr2的1.14倍;550℃不同时间时效后,由于大量的纳米尺寸κ-碳化物析出,增加了其初始硬度、强度和耐磨性,1050℃水韧处理+550℃时效1 h后其耐磨性达到最佳,为Mn13Cr2的1.40倍。Mn13Cr2磨损表面主要以长而宽且凹凸不平的犁沟和反复塑性变形导致的较深凿坑为主,轻质奥氏体钢Fe-24Mn-7Al-1.0C以微小凿坑和较浅犁沟为主。在Mn13Cr2的冲击亚表层形成大量层错以及凌乱分布的位错。轻质奥氏体钢Fe-24Mn-7Al-1.0C时效前的亚表层出现大量的泰勒晶格,并在时效1 h后呈现泰勒晶格和高密度位错墙,在磨损表面并没有发现孪晶和马氏体相变现象。 展开更多
关键词 金属材料 轻质奥氏体钢 水韧处理+时效 冲击磨损 κ-碳化物 泰勒晶格
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κ-碳化物对低密度超细珠光体组织细化的影响 被引量:1
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作者 张晨 胡锋 +3 位作者 周杰 周雯 张东 吴开明 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期60-70,共11页
低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点,为实现材料的轻量化,推动绿色发展,在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度,其理论计算密度由7.85 g/cm^(3... 低密度钢已成为开发满足安全和节能要求材料的研究热点,为实现材料的轻量化,推动绿色发展,在超高强度珠光体桥索钢的合金设计中加入适量的轻质元素中Mn(质量分数为5%)和中Al(质量分数为5%)以降低材料密度,其理论计算密度由7.85 g/cm^(3)降至6.81 g/cm^(3),降幅达13.2%。在相同珠光体等温处理(600℃-0.5 h和500℃-2.0 h)后,与传统珠光体钢相比,低密度珠光体钢抗拉强度和屈服强度显著提高,分别由(1237±24)MPa提高到(1247±37)MPa、(923±12)MPa提高到(1171±34)MPa,伸长率稍微降低,由6.46%±0.20%降低到5.18%±0.06%,显微组织由传统的θ-珠光体(铁素体+渗碳体)转变为θ-珠光体和κ-珠光体(铁素体+渗碳体+κ-碳化物)。结果表明,添加适量的Al和Mn抑制C的扩散,提高珠光体的转变自由能,显著延缓珠光体的共析转变过程,同时超细珠光体的片层间距明显细化,团簇尺寸明显减小;促进了低密度珠光体钢中κ-碳化物的形成,其与位错的相互作用提高了材料的应变硬化,实现了超细珠光体桥索钢的低密度、超高强度的目标。 展开更多
关键词 低密度钢 超细珠光体 κ-碳化物 组织转化 应变硬化
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冷却速率对轻质Fe-Mn-Al钢组织及力学性能的影响 被引量:5
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作者 胡钱钱 夏培康 +2 位作者 余鹏飞 史文 李麟 《上海金属》 CAS 北大核心 2017年第3期24-30,共7页
研究了固溶处理后不同冷速对轻质Fe-15Mn-10Al-1.0C钢组织及力学性能的影响。结果表明,固溶处理后冷却过程中,奥氏体晶内发生调幅分解形成纳米级晶内κ-碳化物,产生沉淀强化。随着冷却速率的降低,γ/δ晶界形成κ-碳化物,使得油淬和空... 研究了固溶处理后不同冷速对轻质Fe-15Mn-10Al-1.0C钢组织及力学性能的影响。结果表明,固溶处理后冷却过程中,奥氏体晶内发生调幅分解形成纳米级晶内κ-碳化物,产生沉淀强化。随着冷却速率的降低,γ/δ晶界形成κ-碳化物,使得油淬和空冷试样的第二相强化效果明显,但水淬试样的综合力学性能最好,强塑积高达50.9 GPa%。拉伸试验过程中,晶界κ-碳化物是试验钢空冷和油淬后产生微孔的初始点,γ和δ晶粒间的变形协调不一致是水淬产生微裂纹的主要原因。计算获得奥氏体层错能为78.99 mJ/m^2,变形过程中位错运动切过奥氏体晶内纳米级κ-碳化物,形成大量平面滑移剪切带,为明显平面滑移特征。 展开更多
关键词 Fe-Mn—A1轻质钢 κ-碳化物 冷却速率 力学性能
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Microstructures and mechanical properties of ferrite-based lightweight steel with different compositions 被引量:4
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作者 Reng-chong Xu Yan-lin He +4 位作者 Hu Jiang Hua Wang Na-qiong Zhu Xiao-gang Lu Lin Li 《Journal of Iron and Steel Research International》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期737-742,共6页
The microstructures and mechanical properties of ferrite-based lightweight steel with different compositions were investigated by tensile test,scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM... The microstructures and mechanical properties of ferrite-based lightweight steel with different compositions were investigated by tensile test,scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM),X-ray diffraction(XRD)and thermodynamic calculation(TC).It was shown that the ferrite-based lightweight steels with 5wt.%or 8wt.%Al were basically composed of ferrite,austenite andκ-carbide.As the annealing temperature increased,the content of the austenite in the steel gradually increased,while theκ-carbide gradually decomposed and finally disappeared.The mechanical properties of the steel with 5wt.%Al and 2wt.%Cr,composed of ferrite and Cr7C3carbide at different annealing temperatures,were significantly inferior to those of others.The steel containing 5wt.%Al,annealed at 820°C for 50sthen rapidly cooled to 400°C and held for 180s,can obtain the best product of strength and elongation(PSE)of 31242MPa·%.The austenite stability of the steel is better,and its PSE is higher.In addition,the steel with higher PSE has a more stable instantaneous strain hardening exponent(n value),which is mainly caused by the effect of transformation induced plasticity(TRIP).When theκ-carbide or Cr7C3carbide existed in the microstructure of the steel,there was an obvious yield plateau in the tensile curve,while its PSE decreased significantly. 展开更多
关键词 Ferrite-based lightweight steel Microstructure Mechanical property Transformation induced plasticity effect κ-carbide
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Fe-Mn-Al-C系低密度钢开发中数值模拟的应用 被引量:3
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作者 王英虎 《特殊钢》 2022年第1期22-28,共7页
借助FactSage与JMatPro数值模拟软件对Fe-(5~15)Mn-(6~12)Al-(0.5~1.0)C系低密度钢的密度、凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究。利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面相图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷... 借助FactSage与JMatPro数值模拟软件对Fe-(5~15)Mn-(6~12)Al-(0.5~1.0)C系低密度钢的密度、凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究。利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面相图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢由1600℃平衡冷却至600℃的过程中完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→奥氏体→奥氏体+κ-碳化物→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量提高可扩大奥氏体相区,具有稳定奥氏体的作用。Al含量增加缩小奥氏体相区,具有稳定铁素体的作用。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C均可促进κ-碳化物析出。JMatPro计算Fe-12Mn-8.5Al-0.8C低密度钢的密度为7.05 g/cm^(3),试验测得钢的密度为7.00 g/cm^(3)。 展开更多
关键词 Fe-Mn-Al-C低密度钢 κ-碳化物 析出行为 相变 凝固模式 相图计算
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淬火-回火热处理对超高强Fe-Mn-Al-C合金钢组织与力学性能影响研究
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作者 吴铮铮 赵剑飞 +1 位作者 周乃鹏 罗小兵 《鞍钢技术》 CAS 2023年第1期23-27,62,共6页
对一种成分为Fe-8Mn-8Al-0.8C的Fe-Mn-Al-C系超高强合金钢的热轧钢板进行“淬火+回火”热处理试验,研究其力学性能和微观组织。结果表明,试验用钢在热轧后由铁素体、奥氏体以及κ-碳化物三种物相组成,且组织呈现明显的带状,经热处理后κ... 对一种成分为Fe-8Mn-8Al-0.8C的Fe-Mn-Al-C系超高强合金钢的热轧钢板进行“淬火+回火”热处理试验,研究其力学性能和微观组织。结果表明,试验用钢在热轧后由铁素体、奥氏体以及κ-碳化物三种物相组成,且组织呈现明显的带状,经热处理后κ-碳化物消除,热轧板在900℃保温1 h后水淬200℃回火60 min后呈现最优整体力学性能,抗拉强度达到1410 MPa,延伸率为29%,强塑积达到41 GPa·%。 展开更多
关键词 淬火-回火热处理 超高强Fe-Mn-Al-C合金钢 κ-碳化物 微观组织 力学性能
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Fe-Mn-Al-Ni-C低密度钢铸锭的再结晶特征与热加工图
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作者 汪英杰 王忠军 +4 位作者 林茹 谢康杰 吴伟平 胡奉雅 李维娟 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期173-181,共9页
在变形温度为925~1150℃和应变速率为0.01~10 s^(-1)的条件下,采用THERMECMASTOR 100 kN热模拟试验机研究了Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢铸锭的热变形行为,分析了其动态再结晶(DRX)特征,并绘制了其在不同应变量下的热加工图。结果表明:... 在变形温度为925~1150℃和应变速率为0.01~10 s^(-1)的条件下,采用THERMECMASTOR 100 kN热模拟试验机研究了Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢铸锭的热变形行为,分析了其动态再结晶(DRX)特征,并绘制了其在不同应变量下的热加工图。结果表明:该铸锭变形后的组织主要由高温铁素体(δ-F)、奥氏体(A)、α-铁素体(α-F)和κ-碳化物组成。δ-F和κ-碳化物的存在使得铸锭的热加工性能变差,只有在变形温度升高到1125℃或者应变速率下降到0.02 s^(-1)时,铸锭才能获得再结晶组织,实现软化。Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢存在两个适宜的热加工区域,区域1:变形温度为1125~1150℃,应变速率为0.01~0.5 s^(-1);区域2:变形温度为925~1080℃,应变速率为0.01~0.02 s^(-1)。 展开更多
关键词 Fe-Mn-Al-Ni-C低密度钢 κ-碳化物 动态再结晶 热加工图
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A new strengthening mechanism driven by disruptive shear and solute segregation during warm rolling in 1.4 GPa class 12.5 wt% Al added-FeMnC ultra-lightweight steel
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作者 Chiwon Kim Hyun-Uk Hong +3 位作者 Joonoh Moon Bong Ho Lee Seong-Jun Park Chang-Hoon Lee 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第26期174-188,共15页
Novel strengthening of Fe-29.1Mn-12.5Al-1.35C-4.95Cr steel achieved by warm rolling was investi-gated.The solution-treated steel consisted of aγ-matrix containing nano-sizedκ-carbide((Fe,Mn)_(3) AlC)and elongated pr... Novel strengthening of Fe-29.1Mn-12.5Al-1.35C-4.95Cr steel achieved by warm rolling was investi-gated.The solution-treated steel consisted of aγ-matrix containing nano-sizedκ-carbide((Fe,Mn)_(3) AlC)and elongated prior ferrite,which was transformed into FeAl-type B2 and Fe_(3) Al-type D0_(3) phases.The solution-treated steel exhibited poor strain hardening owing to glide softening associated withκ-carbide shearing by dislocations.However,after warm rolling with a reduction ratio of 30%at 300℃,the yield and tensile strengths significantly increased from 917 to 1300 MPa and 1025 to 1419 MPa,respectively.The tensile test conducted at 300℃to simulate warm rolling exhibited serrated flows,indicating dy-namic strain aging(DSA).Atom probe tomography exhibited that the C atoms inκ-carbide were swept away along the slip direction by disruptive shear during rolling at 300℃.The swept C atoms along the slip direction interacted strongly with dislocations at 300℃,with repeated pinning and breakaway of dislocations from the C atoms.This contributed to significant strengthening owing to the formation of a solute-rich atmosphere after warm rolling.The results of the tensile tests at 300℃indicated that the de-gree of strengthening was proportional to the pre-strain level.Tensile strength of 1.4 GPa can be achieved with good ductility(17%elongation)by warm rolling.This novel warm-rolling strengthening method ex-pedites the potential application of Fe-29.1Mn-12.5Al-1.35C-4.95Cr as a 1.4 GPa class ultra-lightweight steel. 展开更多
关键词 FeMnAlC Cr addition κ-carbide Dynamic strain aging Strengthening
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Fe-30Mn-9Al-1C轻质钢成型性能研究 被引量:3
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作者 邢佳 侯利锋 +2 位作者 杜华云 刘宝胜 卫英慧 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第4期460-465,共6页
通过单轴拉伸实验测定了Fe-30Mn-9Al-1C钢的拉伸应变硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)。将这两项数值与另外三种汽车钢的测试值进行对比后发现,Fe-30Mn-9Al-1C钢具备较优异的单轴变形能力。埃里克森杯突测试结果表明,Fe-30Mn-9Al-1C钢在... 通过单轴拉伸实验测定了Fe-30Mn-9Al-1C钢的拉伸应变硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)。将这两项数值与另外三种汽车钢的测试值进行对比后发现,Fe-30Mn-9Al-1C钢具备较优异的单轴变形能力。埃里克森杯突测试结果表明,Fe-30Mn-9Al-1C钢在双轴变形条件下抗裂纹萌生能力不足,其原因是沿晶分布的硬质κ-碳化物颗粒容易在变形过程中发生应力集中而开裂。有别于Fe-Mn-C合金系的TWIP钢和TRIP钢,较高的Al含量使得Fe-30Mn-9Al-1C钢层错能达到92.7mJ/m2,变形机制以位错滑移为主,基体在塑性变形过程中既不会产生形变孪晶也不会发生相变,而是通过微带诱导塑性机制来增加塑性。 展开更多
关键词 轻质钢 成型 κ-碳化物 变形机制 位错滑移
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FeMnAlC低密度钢中κ-碳化物形成机理 被引量:3
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作者 曹晨星 王存宇 曹文全 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1-6,共6页
FeMnAlC钢是一种新型的高强低密度钢,较高的合金元素含量使其组织性能具有较大的调控空间。κ-碳化物是钢中特有析出相,其析出位置和大小对FeMnAlC钢的性能有极大影响,合理地调控κ-碳化物的析出可以有效地提高钢的强度,并具有较高的塑... FeMnAlC钢是一种新型的高强低密度钢,较高的合金元素含量使其组织性能具有较大的调控空间。κ-碳化物是钢中特有析出相,其析出位置和大小对FeMnAlC钢的性能有极大影响,合理地调控κ-碳化物的析出可以有效地提高钢的强度,并具有较高的塑性和韧性。对FeMnAlC钢中κ-碳化物的形成机理进行总结,并结合不同冷速和短时时效试验探究κ-碳化物的形貌特征以及调控方法。结果表明:κ-碳化物调幅分解产生,结构与基体共格,会随着时效时间的延长和温度的提高粗化。Si、Ni元素会促进κ-碳化物析出,Mo、Cr等元素会抑制κ-碳化物析出。 展开更多
关键词 κ-碳化物 FeMnAlC钢 低密度钢 调幅分解 有序化
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基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能 被引量:2
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作者 王英虎 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期203-210,共8页
借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出... 借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物,由1600℃冷却至600℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm,相比普通钢材减重效果达10.4%。 展开更多
关键词 低密度钢 κ-碳化物 析出行为 相变 凝固模式 相图计算
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