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热处理工艺对Fe_42_Ni_4J42_冷轧板组织及力学性能的影响

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热处理工艺对Fe 42%Ni(4J42)冷轧板组织及力学性能的影响*李莉娟,曹 琪,翟启杰(上海大学材料科学与工程学院,上海200072)摘要 研究了热处理温度和保温时间对4J42冷轧板组织及性能的影响规律,旨在为工业生产中合理制定Fe 42%N i(4J42)合金冷轧板的热轧工艺提供实验依据。

结果表明,随着热处理温度的升高和保温时间的延长,4J42冷轧板晶粒长大,且晶内孪晶现象越来越明显;在1050 保温6min,样品出现过烧现象。

综合金相检验、力学性能测定和现场技术要求,热处理温度为975 、保温时间为3~4min 时最适合4J42合金退火后续的轧制生产。

关键词 Fe 42%Ni(4J42) 热处理 组织 力学性能中图分类号:T G142.7 文献标识码:AEffect of Heat Treatment on the Structu re and Mechanical Properties of theCold rolling Plate of Fe 42%Ni(4J42)LI Lijuan,CA O Q i,ZHAI Qijie(Schoo l o f M aterials Science and Engineer ing,Shanghai U niversit y,Shanghai 200072)Abstract In order to g uide the hot r olling pro cess in industry ,t he eff ect of heat treatment temperatures and holding times on the str ucture and mechanica l pr operties of t he co ld ro lling plate of F e 42%N i(4J42)was studied.T he results about the metallo gr aphy show that w ith the increase of the t em perat ur e and the ho lding time,the g r ain si zes of all the samples gr ow.Further more,the phenomeno n of tw in cr ystal in gr ains is mor e and mor e o bv ious.A t 1050 ,the sample was ov erheated,and the gr ain bo undary was no mo re in f ocus.Co mbine the requir es in industry w ith the r esults abo ut t he mechanical propert ies,it is found that 975 ,3~4min are appro pr iate to the hot r olling process of 4J42allo y.Key words F e 42%N i(4J42),heat tr eat ment,micro st ruct ur e,mechanical pr operties*国家自然基金资助项目(50804028)李莉娟:女,1978年生,博士,讲师,从事钛镍合金的热处理研究 T el:021 ******** E mail:neullj@163.co m0 引言4J42合金属于精密合金中的膨胀合金,含镍量约为42%,其余主要为铁,具有稳定的低膨胀系数(常温下平均膨胀系数为1.6 10-6/ ),在航空航天、精密仪器、电子行业有着广泛的应用[1,2],其主要用途为生产杜美丝(Dum et w ire)芯材。

杜美丝自1913年问世以来一直是与铂组玻璃进行封接的综合性能最佳的专用金属材料,广泛应用于电光源、电子管及半导体器件等行业,目前还没有其它材料可以取代这种传统的真空封接材料[3]。

虽然4J42市场需求巨大,但是国内大部分厂家的产品质量波动较大,使其在后续加工中出现塑性差、成材率低、覆铜后效果不理想等缺陷,从而导致国内杜美丝的高端市场长期被国外厂家占领。

退火处理是4J42生产过程中的一个重要工艺环节,在很大程度上会对最终产品的质量造成影响。

但是目前尚无对4J42冷轧板退火处理工艺的系统研究,这直接影响了该产品退火工艺的科学性和合理性。

本实验系统研究了热处理温度和保温时间对4J42冷轧板组织及性能的影响规律,旨在为工业生产中合理制定4J42合金冷轧板的热轧工艺提供实验依据。

1 实验1.1 实验材料选用材料为工业生产的4J42冷轧板,板厚为2m m,其成分见表1(质量分数)。

表1 实验材料化学成分T able 1 Ch emical com position of test m at erial 钢种C M n Si Cr Ni Fe 4J420.01%0.37%0.24%0.15%41.97%余1.2 实验方法热处理温度选择900 、975 、1050 ,保温时间选择3min 、4m in 、5m in 、6m in 。

采用线切割方法切取金相试样及室温拉伸试样,金相试样为半径10mm 的圆试样,拉伸试样尺寸见图1[4],每组工艺参数切取3片拉伸试样,以保证检测结果的可靠性。

94 材料导报B:研究篇 2011年2月(下)第25卷第2期图1 室温拉伸试样尺寸图Fig.1 Dimension chart of tensile specime n热处理实验在S X2 5 12箱式电阻炉中完成,对得到的金相试样打磨、抛光后用4g CuSO 4+20mL 盐酸+12mL 硫酸+25mL 水的混合溶液对其表面进行腐蚀,之后用尼康L V150型正立式金相显微镜对样品的金相组织进行观察并拍照。

采用电子万能试验机CM T5305进行试样的拉伸实验。

采用H BRVU 187.5型布洛维光学硬度计(载荷为980N )测试硬度,每个试样测试5个点,然后求其平均值。

加载持续时间为20s,压头类型为洛氏,淬火钢球直径为1.588mm 。

2 结果与讨论2.1 组织观察图2-图5是经不同工艺热处理后的金相组织照片。

由铁镍合金相图可知,4J42合金为单相的奥氏体组织,不存在相变过程。

从图2可以看到,未经热处理的试样内部均为典型的轧制组织。

从图3(a)可以看到,经900 、3min 的热处理后,试样内部已经全部为等轴晶,说明此时再结晶过程已完成。

从图3-图5还可以看到,在相同的热处理温度下,随着保温时间的延长,晶粒尺寸呈增大的趋势;在相同的保温时间下,随着热处理温度的升高,晶粒尺寸同样呈增大的趋势。

在所有经热处理试样的金相照片中均能看到孪晶组织,随着热处理温度的升高和时间的延长,孪晶组织所占的比例越来越大,且有部分晶粒内的孪晶出现贯穿整个晶粒的现象。

1050 处理6m in 的试样晶界不再清晰,分析原因,应该是由于热处理温度过高,产生过烧,奥氏体晶界发生晶界弱化所致,在实际工业生产中这种现象是一定要杜绝的。

2.2 热处理工艺对力学性能的影响在实际工业生产中,板带的力学性能对现场轧制起着至关重要的作用。

为此,考察了不同热处理温度、不同保温时间获得样品的力学性能,拉伸实验每组参数取3个试样进行95 热处理工艺对Fe 42%Ni(4J42)冷轧板组织及力学性能的影响/李莉娟等测试,并剔除拉伸过程中出现异常断裂试样的数据,硬度实验中每个试样进行5~10次打点测试,然后取合理数据的平均值。

图6-图8为不同热处理温度时抗拉强度、延伸率及硬度随保温时间变化的曲线。

未经热处理的冷带4J42合金的原始抗拉强度为758.9M Pa,延伸率为9.3%,洛氏硬度为98.2。

由于其抗拉强度及硬度过高、延伸率过低,故要对其进行退火热处理以便后续的轧制。

从图6-图8可以看出,经热处理后,4J42合金的抗拉强度、延伸率及硬度值均发生了明显变化,抗拉强度和硬度值明显下降,而延伸率明显增大。

图6 不同热处理温度时抗拉强度随保温时间变化的曲线Fig.6 Cu rve of tensile stre ngth tre ated at differe nttemperature s and holding time s 从图6可以看到,在不同热处理温度及保温时间时,随着热处理温度的升高及保温时间的延长,4J42合金的抗拉强度均呈下降趋势。

当热处理温度为900 时,随着保温时间的延长,抗拉强度先明显下降,至保温时间为5min 时,再延长保温时间,抗拉强度不再发生变化;当热处理温度为1050 时,抗拉强度的变化规律与900 时基本相同;而当热处理温度为975 时,随着保温时间的延长,4J42合金的抗拉强度一直呈下降趋势,且当保温时间延长至6min 时,抗拉强度的下降速率变大。

图7 不同热处理温度时延伸率随保温时间变化的曲线Fig.7 Curve of e longation treated at differenttemperature s and holding time s从图7可以看到,当热处理温度为900 、保温时间为3m in 和4min 时,4J42合金的延伸率变化不大,但当保温时间超过4min 以后,延伸率明显增大,从4min 时的39.0%上升到5m in 时的40.1%,最后到6m in 时的41.0%,上升幅度达5.1%。

同时从图7还可以看到,在不同保温时间下,热处理温度为975 时4J42合金的延伸率均要高于热处理温度为1050 的延伸率,表明热处理温度从900 升高到1050 ,4J42合金的延伸率先增大后减小。

图8 不同热处理温度时硬度随保温时间变化的曲线Fig.8 Cur ve of har dness tr eate d at d iffere nttemper atu res and holding times 从图8可以看到,当热处理温度为900 时,随着热处理时间的延长,4J42合金的硬度值呈下降趋势,但变化不大,从3min 时的78.3降低为6min 时的76.4,下降幅度为2.4%;当热处理温度为975 时,样品的硬度也基本呈下降趋势,但中间有小的波动,从3m in 时的76.4降低为6min 时的73.1,下降幅度为4.3%;当热处理温度为1050 时,随着保温时间的延长,4J42合金的硬度先降低,到保温时间为4min 时最小而后又升高,当保温时间为5m in 时,再延长保温时间,硬度值变化不大。

结合之前的金相组织分析,当热处理温度为1050 时,晶粒尺寸明显增加,晶内孪晶组分增多,并有较多的孪晶贯穿整个晶粒,至保温时间为6min 时又出现过烧现象,这些应该是导致硬度出现此规律的原因,表明该热处理温度过高,不再适合现场轧制。

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不同加工工艺对合金钢中板显微组织和力学性能的影响

不同加工工艺对合金钢中板显微组织和力学性能的影响

不同加工工艺对合金钢中板显微组织和力学性能的影响引言：在工程领域中，合金钢广泛应用于制造复杂的结构件和工具。

合金钢的组织和性能对于其在不同工程应用中的性能表现起着至关重要的作用。

通过不同的加工工艺对合金钢进行处理，可以显著影响其显微组织与力学性能。

本文将探讨不同加工工艺对合金钢中板的显微组织和力学性能的影响。

1. 冷轧加工工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系冷轧是指将钢材在常温下经过压力变形来改变其形状和尺寸的工艺。

冷轧加工可以显著改变合金钢中板的显微组织和力学性能。

首先，冷轧加工可以使合金钢晶粒细化，通过晶粒细化可以提高材料的强度和硬度。

其次，冷轧加工可以引入较高的残余应力，这可以增加合金钢中板的强度和耐久性。

此外，冷轧加工还可以改变合金钢中板的取向性，进而影响其疲劳寿命和韧性。

因此，冷轧加工可以通过改变合金钢中板的显微组织和应力状态来提高其力学性能。

2. 热处理工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系热处理是指通过控制合金钢加热与冷却过程来改变其显微组织和力学性能的工艺。

热处理可以分为退火、正火、淬火等多种方法。

热处理工艺可以显著影响合金钢中板的显微组织和力学性能。

首先，退火工艺可以消除合金钢中板的残余应力，并使晶粒再结晶，从而提高其延展性和韧性。

其次，正火工艺可以通过调整加热与冷却速度来控制合金钢中板的硬度和强度。

淬火工艺是通过迅速冷却合金钢中板，使材料发生马氏体转变，从而显著提高其硬度和强度。

因此，热处理工艺可以通过改变合金钢中板的显微组织和相变行为来调节其力学性能。

3. 弯曲加工工艺与合金钢中板显微组织和性能的关系弯曲加工是指将合金钢中板通过施加外力使其产生弯曲变形的工艺。

弯曲加工对合金钢中板的显微组织和力学性能有着显著影响。

首先，弯曲加工可以引入较高的应变，从而改变合金钢中板的晶体取向性，进而影响其力学性能。

其次，由于弯曲过程中的加工硬化效应，合金钢中板的硬度和强度会得到提高。

此外，弯曲处理还可以改变合金钢中板的应力状态，从而影响其耐蚀性和抗疲劳性能。

钢铁加工业中热轧工艺对板材显微组织和强度性能的影响研究

钢铁加工业中热轧工艺对板材显微组织和强度性能的影响研究

钢铁加工业中热轧工艺对板材显微组织和强度性能的影响研究热轧工艺是钢铁加工业中常用的一种板材制造工艺。

通过对板材的高温加热、压制和冷却处理，可以使得钢材在压制过程中发生微观组织的变化，从而影响到其强度性能。

本文将从板材的显微组织和强度性能两个方面探讨热轧工艺对钢材的影响。

首先，热轧工艺对板材的显微组织有着重要的影响。

在热轧过程中，板材经过高温加热后被送入轧机进行压制，这个过程中使得钢材的晶粒得到了改变。

晶粒在高温下会发生长大，冷却过程中又会重新形成较小的晶粒。

通过控制热轧工艺的温度和速度，可以调节晶粒的大小和分布，进而影响到钢材的显微组织。

较细小的晶粒能够提高钢材的塑性和强度，因为晶粒边界可以阻碍位错运动，从而增加材料的抗变形能力。

而较大的晶粒则会增加材料的脆性，并降低材料的塑性。

其次，热轧工艺对板材的强度性能也有一定的影响。

热轧过程经历了高温加热和冷却处理，这使得钢材的内部应力发生变化。

通过控制板材的冷却速度，可以调节板材的冷却应力，从而影响到钢材的强度性能。

在合适的冷却速度下，板材的冷却应力可以得到有效的释放，从而提高板材的强度。

而如果冷却速度过快或过慢，将导致板材内部应力不能得到有效释放，从而影响到板材的强度性能。

综上所述，热轧工艺对于钢铁加工业中的板材显微组织和强度性能具有重要的影响。

通过控制热轧工艺的温度和速度，可以使得钢材的晶粒得到合适的改变，从而影响到板材的显微组织。

同时，热轧工艺的冷却处理也会对板材的强度性能产生影响。

合适的冷却速度可以使得板材的内部应力得到释放，从而提高其强度。

因此，在钢铁加工业中，制定合适的热轧工艺参数对于生产高质量的板材具有重要意义。

另外，热轧过程中的控制参数还包括轧制温度、轧制变形量和轧制速度等。

这些参数的选择和调整也会对板材的显微组织和强度性能产生影响。

首先，热轧温度对板材的显微组织和强度性能影响较大。

在热轧过程中，板材受到高温作用，其晶体结构发生变化。

较高的热轧温度有利于晶粒的长大和形成，但过高的温度会导致晶粒长大得过快而无法形成细小的晶粒。

钢铁加工业中热轧工艺参数对板材力学性能的影响研究

钢铁加工业中热轧工艺参数对板材力学性能的影响研究

钢铁加工业中热轧工艺参数对板材力学性能的影响研究简介：热轧是钢铁加工业中一种重要的工艺流程，它可以将钢坯加工成具有一定厚度的钢板。

在热轧工艺中，各种参数的设置对最终板材的力学性能有着重要的影响。

本文将研究热轧工艺中常见参数对板材力学性能的影响。

正文：1. 温度参数在热轧工艺中，温度是一个非常重要的参数。

较高的轧制温度能够有效减小板材的冷变形阻力，使轧制过程更加顺畅。

但是，过高的温度会导致板材的晶粒长大，从而降低其力学性能。

因此，在实际应用中需要平衡轧制温度与板材力学性能之间的关系。

2. 轧制力参数轧制力是热轧工艺中另一个重要的参数。

较大的轧制力能够促进金属结构的变形，提高板材的塑性变形能力。

但是，若轧制力过大，可能会导致板材的拉伸形变过大，从而引发裂纹和断裂。

因此，在热轧工艺中需要根据具体的板材要求，合理设置轧制力。

3. 冷却参数冷却是热轧工艺中的最后一个环节，它对板材的力学性能影响较大。

快速冷却能够增加板材的强度和硬度，但也容易产生内部应力和裂纹。

而慢速冷却则能够降低板材的内应力，但会导致板材的强度和硬度降低。

因此，在冷却过程中需要根据板材的要求选择合适的冷却速度。

4. 冷变形参数冷变形是热轧工艺中另一个重要的步骤。

适当的冷变形能够提高板材的机械性能和物理性能，如强度和硬度等。

但是，若冷变形过大，容易引起板材的断裂和破坏。

因此，在冷变形过程中需要平衡板材的强度和塑性。

5. 钢材成分参数钢材的成分是决定其力学性能的重要因素之一。

不同的合金成分会对板材的力学性能产生不同的影响。

例如，加入适量的碳元素能够提高钢材的硬度和强度，但也会降低其塑性。

因此，在热轧过程中需要根据板材要求选择合适的钢材成分。

综上所述，热轧工艺中的各种参数对板材的力学性能都有着重要的影响。

在实际生产中，需要根据具体的板材要求，合理设置这些参数。

只有在充分考虑了各种因素的情况下，才能够生产出满足要求的高质量钢板。

6. 轧辊参数轧辊是热轧工艺中的关键设备，也对板材的力学性能产生重要影响。

热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响

热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响

热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响摘要：本文主要论述了热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响，通过具体的试验和数据分析验证了其影响的关键点和影响的具体要素，希望可以为今后的相关研究提供参考。

键词：热处理工艺，冷轧热镀锌，双相钢，组织性能，影响一、前言当前，针对汽车行业的高强度钢的研究越来越深入，经过长期的研究和开发，双相钢成为了比较成熟和可行的种类，在汽车行业中的适用范围也越来越广泛。

二、汽车用先进高强度钢的开发现状新一代汽车的发展趋势是要求节能、降耗、环保和安全。

因此，使用高强和超高强度钢作为汽车用钢是未来的目标，从而达到汽车的轻型化、安全性等目的。

为了发展汽车用高强度钢板，促使汽车轻量化，近年来在世界范围内开始了大量的相关汽车轻量化项目的研究，研究项目的共同点是将汽车质量降低20%—40%。

双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(MART)等的强度范围为500—1600MPa，均具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛应用，被称为第一代高强度汽车用钢。

目前，阿赛洛等钢铁厂家正在积极开展孪晶诱导塑性钢(TWIP)、具有诱导塑性的轻量化钢(L-IP)的研究。

室温下，这些钢种的组织为稳定的残余奥氏体。

当施加一定的外部载荷后，由于应变诱导出现了机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，因而显示出非常优异的力学性能、高的应变硬化率并具有极高的塑性(60%—90%)和较高的强度(600—1000MPa)，被称为第二代高强度汽车用钢。

当前，美国钢铁协会等单位正在积极发展第三代先进高强度汽车用钢。

第三代先进高强度汽车用钢兼有第一代和第二代高强度汽车用钢的微观组织特点，并充分利用晶粒细化、固溶强化、析出强化及位错强化等手段来提高其强度，通过应变诱导塑性、剪切带诱导塑性和孪晶诱导塑性等机制来提高塑性及成形性能。

国内外双相钢的产品性能指标目前，阿赛洛公司已能够提供DP580、DP750等级别的热轧双相钢板和DP450、DP500、DP600、DP780和DP980等级别的冷轧及镀锌双相钢板。