Ti-Mg脱氧钢复合夹杂物诱导针状铁素体原位观察

以Ti-Mg脱氧钢为研究对象,采用热模拟和高温激光共聚焦显微镜(CLSM)研究了不同冷速对组织相变的影响以及连续冷却条件下原位观察晶内夹杂物诱导针状铁素(AF)体形成过程。结果表明:随着冷速的增加,AF含量先增加后降低,冷速为5℃/s时,AF含量最多;高温原位观察发现,614℃时AF开始在夹杂物处形核,553℃时形核长大结束。电子探针面扫夹杂物内层以MgO-Al_(2)O_(3)为主体,外层覆盖TiOx-MnO。贫Mn区的形成是诱导含Ti-Mg复合夹杂物诱导生成AF的主要原因。

低合金高强钢焊缝金属针状铁素体的高温回火性能研究

采用OM、SEM、EBSD、TEM等表征技术,并结合拉伸、冲击和硬度测试等手段,对低合金高强钢焊缝金属中针状铁素体经640℃高温回火前后的显微组织和力学性能进行研究,并借助热力学计算,探讨了针状铁素体回火组织稳定性的微观机制。结果表明,低合金高强度钢焊缝金属经不同时间高温回火后,组织均由体积分数约90%的针状铁素体和少量晶界铁素体构成,无明显的晶粒粗化现象,保持了针状铁素体基体的高位错密度。在回火1 h后,焊缝金属的强度和硬度显著提高;随着回火时间的延长,其强度和硬度略有下降,但整体仍维持在较高水平,这主要归因于短时回火(不超过2 h)期间,大量碳化物的析出产生了显著的析出强化作用;随着回火时间延长,析出物的类型和数量变化不大,这与热力学计算结果相吻合。

夹杂物诱发晶内针状铁素体及形核聚合的基础研究进展

采用氧化物冶金技术提高钢板的焊接热影响区韧性是当前钢铁冶金领域研究的热点。本文从夹杂物诱导晶内针状铁素体(Intragranular Acicular Ferrite,IAF)形核和复合夹杂物有效形核二方面,综述了容易诱发IAF的夹杂物、夹杂物间的晶体学关系、钢液凝固过程中IAF的形核机理以及复合夹杂物形核聚合的研究。这能为进一步明确氧化物冶金中有益夹杂物的形核和生长演变过程提供思路。

35MnVS非调质钢针状铁素体形核原位观察

非调质钢生产过程中由于省去了淬火、回火等热处理工序,符合倡导的高效节能钢的发展要求。然而,非调质钢产品仍会出现铁素体晶粒粗大等问题,导致组织和性能不均匀,严重影响其使用寿命。本研究利用高温激光共聚焦显微镜,采用样品表面熔化的方法,研究非调质钢中微观组织的演变过程及铁素体形核规律,以及铁素体异质形核的特点。结果表明:非调质试样钢凝固过程相的转变阶段主要分为:1480℃时液相开始向奥氏体转变,1420℃到1400℃为TiN-MnS夹杂物的形核析出温度区间,780℃为α-Fe相的开始形核温度;原位观察实验中,当样品温度下降到1420℃左右时,钢中开始析出尺寸细小的Al 2O 3-MgO夹杂物,而试样冷却至室温时,试验钢中的夹杂物主要成分为TiN-MnS;热力学计算结果表明,在785℃时奥氏体开始向铁素体发生转变,α-Fe含量不断增多,并在690℃时达到最大值,和原位观察实验结果基本一致。本研究对理解氧化物冶金过程,及进一步改进该工艺和应用效果,均具有重要意义。

奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒.为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆.利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异.结果表明,随着奥氏体化温度从1250℃增加至1400℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6μm增加至279.8μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5~3μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理.奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加.

超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及强韧性行为

利用力学实验及微观分析手段,研究了超低碳针状铁素体管线钢的显微特征及其对强韧性的影响.结果表明,通过纯净化和热加工工艺优化,可在超低碳管线钢中获得具有以针状铁素体为主的显微组织,并在其铁素体晶界上发现有马氏体薄膜的存在,这些微观特征成为大幅度提高超低碳针状铁素体管线钢强韧性的重要因素.

管线钢中针状铁素体的形成及其强韧性的分析

通过对一种商业用管线钢连续冷却相变曲线 (CCT)的测定 ,研究了过冷奥氏体的相变规律 .在分析显微组织形成规律的基础上 ,确定了能够在实验用钢中获得针状铁素体组织的控制热加工工艺 (TMCP)制度 ,即制定两阶段多道次控制轧制和冷却速度为 30℃ /s控制冷却的工艺制度 ,并利用力学试验及微观分析手段 ,进一步分析了针状铁素体组织的微观结构特征和力学性能 .结果表明 ,针状铁素体组织中彼此咬合的细小针状片条束。

低合金钢焊缝的针状铁素体微观组织

针对X70管线钢多道焊焊缝金属,利用Gleeble1500热模拟机进行了热模拟试验,对焊缝金属中初生针状铁素体组织及其与非金属夹杂物之间的关系以及经历二次热循环后感生形核的针状铁素体组织进行了SEM及TEM分析。结果表明,针状铁素体边界存在着一层富碳的薄膜,其长大既存在切变转变的特征,同时也伴随着C原子的扩散过程。共感生成的二次针状铁素体是在初生针状铁素体基体的高密度位错处形核并以一定的速度迅速长大到有限的尺寸。初生针状铁素体和共感形核针状铁素体都是在奥氏体晶内形核、长大,都具有细化奥氏体晶粒、提高多道焊焊缝金属和焊接热影响区韧性的作用。

低碳微合金钢中针状铁素体的形成与控制

低碳微合金钢连续冷却时都会产生多种类型的中温转变组织,低冷速下主要得到粒状贝氏体组织,高冷速下主要得到板条贝氏体组织.连续冷却时,在较高中温转变温度范围可形成针状铁素体,其转变受冷却速度和过冷温度影响.通过控冷可以在低碳微合金钢中得到贝氏体和针状铁素体多相组织,利用针状铁素体能改善高强度低碳微合金钢的综合力学性能.

X70微合金管线钢组织中针状铁素体细化机制的研究

以微合金管线钢X70为研究对象,在Gleeble1500热模拟机上,进行了不同形变量和冷却速度对合金相变行为及组织细化影响的研究。实验结果表明,形变量和冷却速度的增加,有助于针状铁素体的形成及细化。管线钢中针状铁素体组织典型的形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M/A岛和渗碳体。同时可以观察到在铁素体晶粒边界和铁素体晶粒内部有相的析出。可见,针状铁素体组织细化的机制主要有形变诱导铁素体、铁素体的动态再结晶和相的析出抑制晶粒长大。

低合金高强度钢药芯焊丝焊缝中夹杂物诱导针状铁素体形核的作用

测量了HSLA钢药芯焊丝焊缝中夹杂物尺寸大小 ,分布状况 ,用透射电镜和能谱仪观测了焊缝中夹杂物的形态和化学成分 ,系统研究了焊缝中AF的形核机理。在药芯焊丝焊缝中 ,适量的Ni、Mn和Mo有利于提高焊缝显微组织中的AF质量分数 ,Ni、Mn和Mo的质量分数和焊接线能量对夹杂物的尺寸大小、化学成分影响不大 ,诱导AF形核、长大的夹杂物是Ti、Mn、Si、Al、Cu形成的氧硫复合物。夹杂物有高能惰性界面 ,以及夹杂物附近存在很高的应变能 。

低碳钢中以氧化物为核心针状铁素体的形成

通过高温热扩散结合法系统地研究了在含CaO,CeO2的低碳钢中晶内针状铁素体形核现象. 实验结果表明：钢中针状铁素体的形核是由稳定的氧化物CaO,CeO2质点非均匀形核引起的. 在CaO,CeO2氧化物周围存在明显应变区,它是晶内针状铁素体非均匀形核起支配作用的驱动力,可以在一个夹杂氧化物上多处形核,同时形成大量新的奥氏体/铁素体高能内界面,提供发生激发形核的表面效应. 氧化物尺寸在0.1～0.6μm范围内对形成晶内针状铁素体效果最好.

控制热加工下管线钢中针状铁素体的形成

通过对一种商业用管线钢连续冷却相变曲线（ＣＣＴ）的测定和热模拟实验，研究了过冷奥氏体的相变规律 在此基础上，提出了一种能够获得以针状铁素体为主的混合组织的控制热加工工艺制度，并分析了针状铁素体的微观特征 结果表明：在实验条件下，增加冷却速度，可明显提高管线钢最终组织中针状铁素体的含量．

低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能及其组织稳定性

利用纳米力学探针和扫描电子显微镜对低碳微合金钢中针状铁素体的微观力学性能和组织稳定性进行了研究．微合金钢在850℃变形弛豫一定时间后水冷得到了针状铁素体、粒状贝氏体和板条状贝氏体的复合组织．板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体的微观力学性能依次降低,回火稳定性依次升高．弹性模量依次降低约15 GPa,硬度依次降低约0．6 GPa．

针状铁素体焊缝金属腐蚀行为的研究

低合金高强钢广泛应用于油气管道钢结构件的焊接生产中。对于其焊缝中包含的大量的针状铁素体组织的腐蚀行为 ,国内外尚未进行广泛的研究。本文针对多种焊接工艺规范 :1.91kJ/mm ,2 .70kJ/mm及 4 .78kJ/mm条件下的针状铁素体焊缝金属 ,分别对其进行了 2 5℃空气中、2 5℃通N2 除氧及 5 0℃通N2 除氧 3种NACE溶液中腐蚀行为的研究。极化曲线测试结果表明 ,随着焊缝熔敷金属中针状铁素体比例的增加 ,阴极电流不断变大 ,熔敷金属的极化电阻迅速减小 。

F40高强船板钢组织中针状铁素体形成及细化机制研究

在Gleeble1500上对高强船板钢F40的热轧工艺进行了模拟研究,对晶粒细化机理进行了详细的分析。结果表明,对奥氏体进行两阶段的大压下量轧制,为随后的相变提供更多的形核点和大的形核驱动力,大形变能诱导碳氮化物析出,阻止再结晶后的晶粒长大,但会使相变时间提前,相变温度提高;适当增加冷速能使针状铁素体明显细化,从而获得以针状铁素体为主要组织的多相结构。

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了 X70针状铁素体管线钢中的析出相．一种是以 TiN 为主、尺寸较大 (50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的 Ti(Nb)NC 复合析出相,其中 Ti／Nb 比值处于5～12之间．另一种是以 NbC 为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的 Nb(Ti)C 复合析出相,Nb／Ti 比值处于1～6．37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成．分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大．细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系．V 的析出不明显,其作用相对较弱．高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850 ℃之间析出量达到最大．

回火工艺对针状铁素体钢组织和性能的影响

对针状铁素体钢进行540～630℃回火后的组织、性能进行了研究。与轧态相比，630℃回火后钢的屈服强度提高75MPa，伸长率的平均值降低1．9％，冲击功的平均值提高1．75J。对回火前、后钢板的组织和析出物进行了对比分析，结果表明：回火后晶粒内部的位错密度减小，亚晶板条部分消失；回火后析出物粒子的平均尺寸减小；回火温度越高，析出物粒子的平均尺寸越大。630℃回火以后，在1～10nm尺度范围内的粒子分布频度增加2～3倍，铌的析出量增加了166．9％，钒的析出量增加了584．6％。细小析出物的增加和亚晶板条的部分消失是强度提高、塑性改善的主要原因。

超低碳微合金管线钢中针状铁素体的组成对强度的影响

利用控轧控冷工艺,在超低碳微合金管线钢中获得了不同组成比的针状铁素体复相组织,并对其复杂的组织进行了定量金相研究,探讨了组织组成比与材料强度的关系,研究结果表明,降低终轧温度,提高冷却速度均导致管线钢强度的显著提高,归功于针状铁素体复相组织中的粒状铁索体、贝氏体铁索体等低温组织含量的增加;低温组织含量的增加比提高卷取温度导致的沉淀析出增多对强度提高的贡献更大．

CuS在针状铁素体形核过程中的作用

设计出了研究夹杂物在针状铁素体形核过程中的作用的物理模拟试验方法。研究了CuS、Al2 O3 和Al2 O3 ·CuS在针状铁素体形核过程中的作用 ,用数字式金相显微镜观察了夹杂物界面附近区域的金相显微组织变化 ,用电子探针分析仪对夹杂物界面附近微区的化学成分进行了分析。研究结果表明 ,在热循环作用下 ,CuS和Al2 O3 ·CuS能使夹杂物与金属交界面附近出现贫Mn区 ,CuS与Al2 O3 ·CuS具有诱导针状铁素体形核的能力 ;而Al2 O3 不能使夹杂物与金属交界面附近区域的化学成分发生变化 ,Al2 O3不具有诱导针状铁素体形核的能力。