微合金碳氮化物在铁素体中沉淀析出的PTT曲线的理论计算

根据经典形核长大动力学理论,分析解决了包括相变化学自由能、界面能、形核沉淀方式等一系列相关参量的理论计算或理论处理问题,由此提出了微合金钢中微合金碳氮化物在铁素体基体中沉淀析出的PTT曲线(沉淀量-温度-时间曲线)的相对定量理论计算方法。

V(C,N)在V-N微合金钢铁素体中的析出动力学

V-N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%—0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加.实验得到的开始析出点是在750℃时的10 s左右,含C量不同的4种钢得到的形核率-温度(NrT)曲线和析出-温度-时间(PTT)曲线单调变化的趋势相同.热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C,N)形核驱动力非常接近,其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化.实验与计算均证实,实验钢的C含量在0.05%—0.30%范围内变化时,V(C, N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.

V（C，N）在奥氏体中析出的动力学行为及其对晶粒细化的作用

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。本文采用应力松弛法研究了低碳钒氮微合金钢V（C，N）在奥氏体区的等温析出行为，结果表明，试验钢的析出-温度-时间（PTT）曲线呈典型的“C”形状，本实验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。增加钢中的碳、氮含量以及形变量等对PTT曲线有较大影响，均使“C”曲线向短时间方向移动，特别是氮含量对V（C，N）析出的影响最显著。V的高温析出促进了铁素体形核，产生了明显的晶粒细化效果。

热轧Nb-Ti-V钢应变诱导析出动力学的计算模型

以规则溶液亚点阵模型和经典型核长大理论为基础，计算了Nb-Ti-V复合微合金化钢的应变诱导析出动力学．计算所得的析出-时间-温度（PTT）曲线与采用等温应力松弛法所获得的实验结果基本符合。

CSP工艺含钛耐候钢沉淀动力学研究(英文)

通过应力驰豫方法，在Gleeble-1500热模拟仪上测定了CSP工艺生产的含钛0.13％耐候钢的沉淀动力学曲线。研究结果表明：在830℃～980℃范围内等温驰豫时，含钛耐候钢中出现了多种析出相，其中包括钛的碳氮化物和碳硫化物，以及M2P型磷化物析出相；回火温度为900℃时，沉淀析出所用时间最短；测定了沉淀析出的PPT曲线。大量析出相的形核生长对含钛耐候钢的力学性能有重要影响。

奥氏体变形温度对Ti-V复合微合金钢析出动力学及组织和硬度的影响

采用应力松弛法研究了不同奥氏体变形温度下Ti-V复合微合金钢沉淀析出的析出-温度-时间曲线(PTT曲线),并利用OM、TEM、Vickers硬度计等手段研究了奥氏体变形温度对Ti-V复合微合金钢微观组织、析出相及硬度的影响。结果表明,奥氏体中沉淀析出的PTT曲线总体呈典型的“C”曲线形状,最快析出鼻子点温度为960~980℃,对应的第二相粒子最快析出开始时间和结束时间分别为2.2 s和131.4 s;原始奥氏体晶粒尺寸随着变形温度的升高整体呈先减小后增大的趋势,且在1000℃左右晶粒最细小(102μm),该温度与PTT曲线的鼻子点温度相近,在鼻子点温度附近变形有利于细化原奥晶粒;析出相随着温度的升高逐渐增大,而粒子数目稍有减少;不同的奥氏体变形温度对硬度影响较小,HV硬度基本都处在360±12。

卷取温度对Ti微合金钢力学性能的影响

从热力学及动力学角度分析了Ti微合金强化钢的卷取温度对TiC析出的影响,绘制了试验钢的PTT曲线(precipitation-time-temperature),并开展了卷取温度试验,结果表明试验结果与曲线较好的拟合,卷取温度为析出的鼻尖温度附近时,试验钢强度达到峰值。

Q390GJD-Z35钢应变诱导析出行为的研究

通过应力松弛法在Gleeble-3800热模拟试验机上研究了Q390GJC-Z35钢在850~1050℃内微合金碳氮化物的应变诱导析出行为。结果表明:该钢PTT曲线具有典型的“C”型特征,鼻尖温度在950℃左右。同时还研究了动态析出对动态再结晶的影响,以及实验钢在不同变形条件下的铌钛碳氮化物OM、SEM的分布等情况。

高导高强钢的组织性能及微合金相的析出行为

为研究高导高强钢中第二相粒子形变诱导析出行为与性能变化,利用Gleeble-3500热模拟试验机,进行应力松弛试验,之后使用金相显微镜、电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)、维氏硬度仪、四探针电阻率仪等对钢进行组织性能观察与分析。试验结果表明,弛豫过程可以根据应力松弛曲线的斜率分为3个阶段,第一阶段发生再结晶,第二阶段发生形变诱导析出,第三阶段再结晶被抑制,析出长大。根据应力松弛曲线得到的PTT曲线为“S”型,鼻尖温度为950℃。在较高变形温度下,析出相快速析出,对位错产生钉轧,晶粒尺寸在减小。试验钢整体硬度较低,且波动较大,整体变化趋势无规律,在850℃变形时硬度最高。电阻率呈现出随变形温度上升先降低后上升的趋势,在800℃变形时电阻率最低。

Nb-Ti微合金EH36海工钢中复合析出相沉淀析出行为研究

基于EH36海工钢屈服强度影响因素的主成分回归分析,结合复合析出相固溶析出计算和经典析出动力学理论,系统研究了影响EH36海工钢屈服强度的主要因素和复合析出相的析出行为,并探讨了轧制过程奥氏体形变储能对复合析出相析出动力学的影响。结果表明,影响EH36海工钢屈服强度的主要因素为Ti、Nb和N。MN和M(C,N)分别在1728.5 K和1430.0 K开始析出,主要为(Ti,Nb)N和(Nb,Ti)C。在奥氏体相区,MN和M(C,N)的最大析出量分别为0.016 5%和0.027 7%,最大析出体积分数分别为0.000 228%和0.000 389%,发生晶界形核的最快沉淀析出温度分别为1 580.3 K和1 228.3 K。随着奥氏体形变储能的增加,MN和M(C,N)相对形核率呈增加趋势,析出孕育期明显缩短且沉淀强化作用增强。

微合金钢中碳化物在奥氏体和铁素体中的沉淀析出动力学研究

根据多元复合析出相的固溶热力学计算和经典形核长大动力学理论,研究了Ti-Mo、Ti-Nb-Mo和Ti-NbMo-V复合微合金化钢中碳化物在奥氏体(γ)和铁素体(α)中沉淀析出规律。研究表明,在γ区,Ti-Mo钢中析出相主要为富Ti的(Ti,Mo)C粒子,在较高温度区间,Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Mo-V钢中主要析出富Ti富Nb的碳化物粒子。在α区,Ti-Mo和Ti-Nb-Mo钢中析出相主要为富Mo的碳化物粒子,Ti-Nb-Mo-V钢主要析出富V的碳化物粒子。Ti-Mo、Ti-Nb-Mo钢中析出相在γ中沉淀析出的PTT曲线和NrT曲线分别呈“C”和反“C”形,而(Ti,Nb,Mo,V)C在奥氏体中沉淀析出NrT曲线呈反“ε”形,随着温度降低开始析出时间先缩短后延长。(Ti,Nb,Mo,V)C在高温奥氏体区形核速率最快,(Ti,Nb,Mo)C次之,(Ti,Mo)C最慢,且对应形核的最快析出温度依次升高。在铁素体区,(Ti,Mo)C和(Ti,Nb,Mo)C的PTT曲线和NrT曲线分别呈现“ε”形和反“ε”形。Ti-Nb-Mo-V钢中碳化物在整个铁素体区的形核速率快于Ti-Mo和Ti-Nb-Mo钢。

一种第二相析出-温度-时间曲线计算模型的建立

基于经典形核长大理论和Johnson-Mehl-Avrami方程,假定过饱和沉淀的球形第二相分子式为(M)1xM2vM31-x-v(C)yN1-y,采用平均扩散速率表征合金原子对第二相形核长大过程影响的思想,建立了计算第二相析出-温度-时间(PTT)曲线的模型。基于Adrian模型提出计算多元系全固溶温度的方法,针对Fe-0.09C-0.011Ti-0.03V-0.025Nb(质量分数,%)钢计算得到的铁素体区PTT曲线呈典型的"C"形,得到的最快析出温度为628℃,其值与实验结果吻合。本模型计算效率高,计算析出相体积自由能变化时无需求取复合相的溶解度公式;适用性高,适用于不同基体中不同类型析出相PTT曲线的计算。

AlN在Hi-B钢铁素体相中析出的形核机制

通过理论计算的方法,系统分析了AlN在Hi-B钢铁素体中的析出形核机制。结果表明,第二相AlN粒子不同析出形核机制下的临界形核尺寸随着温度的降低而降低,形核机制不同,临界形核尺寸不相同,但均匀形核和晶界形核的临界形核尺寸较为接近,同一温度条件下,位错形核的临界形核尺寸最小。第二相AlN粒子以位错形核、均匀形核、晶界形核3种形核机制形核的最快析出温度分别为1 273、1 193、1 293K。同时,温度在1 293K以下时,取向硅钢中AlN在铁素体中以位错形核为主,温度高于1 293K后,AlN的形核机制以晶界形核为主。

热压缩法研究TiC形变诱导析出动力学

为了阐明低成本钛微合金化钢在奥氏体区热轧过程中的析出行为,在Gleeble-1500D热模拟试验机上采用热压缩应力松弛法、双道次变形法和透射电镜(TEM)研究了0.047C-0.109Ti微合金钢中的形变诱导析出动力学。通过分析应力松弛曲线、软化动力学曲线及不同等温时间析出相的数量和尺寸分别获得了3组析出-时间-温度(PTT)曲线。结果表明,3种方法获得的PTT曲线均呈现"C"形,且鼻子点温度均为900℃左右。在析出开始时间(Ps)的测量方面,双道次变形法展现出最高的敏感性和可靠性。TEM结果表明,形变诱导析出相为纯的Ti C粒子,在复型膜上呈现链状或胞状分布。此外,析出相在长大阶段近似服从抛物线规律(1/2方规律),在粗化阶段服从近1/10方规律。

碳氮化钒在奥氏体中析出的动力学模型

采用应力松弛方法研究了钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为,证实了动力学计算模型的模拟结果。结果表明,试验钢的析出-温度-时间(PTT)曲线呈典型的"C"形,本试验条件下析出开始时间最短的"鼻子"温度为850℃左右,与模型计算得到的820℃相差很小。钢中氮含量对PTT曲线形状有较大影响,随着氮含量的增加C曲线向左移动,这与模型计算结果非常吻合。

氮对高强度耐候钢钒析出行为的影响

在普通耐候钢的基础上采用单独添加或复合添加微合金元素的方法生产高强度耐候钢,并结合攀枝花现有资源特点,针对性地进行了不同氮含量含钒高强度耐候钢的研究。采用Glbeele-3500热模拟试验机、相分析等方法,研究了含钒高强度耐候钢在不同变形程度及变形温度条件下的钒析出-温度-时间关系(PTT曲线),探讨了氮含量、变形量对钒析出行为的影响。试验表明,试验钢的PTT曲线为典型的C曲线形状,在一定的奥氏体化条件下,钒析出过程存在所需时间最短的析出温度;增加氮含量会使PTT曲线明显向左移动;增加变形量可以加快V(C,N)在奥氏体中的析出过程,使PTT曲线向左移动;变形量越大,析出开始时间越短。通过研究,为进一步产品开发提供了技术支持。

中碳铌微合金钢的应变诱导析出行为

通过应力松弛法验证了修正后的DS析出模型,得到了中碳铌微合金钢的应变诱导析出规律,结果表明:修改后的DS模型由于考虑了Si、Mn元素对碳氮化物应变诱导析出的影响,得到的PTT曲线与试验测得的曲线基本吻合,可用于Si、Mn含量较高的铌微合金钢应变诱导析出行为的预测;对于本试验用钢,PTT曲线具有典型的"C"型特征,鼻子温度在900℃左右,并且,随着应变速率的增大,PTT曲线左移,析出孕育期缩短。

Nb-Ti-V-Mo微合金钢中复合碳化物的析出动力学

结合JmatPro热力学软件对Nb-Ti-V-Mo微合金化E460海工钢中多元复合析出相的固溶热力学计算和经典形核长大动力学理论,研究了(Nb,Ti,Mo,V)C在奥氏体和铁素体中沉淀析出规律,探讨了奥氏体形变储能和形变诱导析出量对(Nb,Ti,Mo,V)C沉淀析出动力学的影响。研究表明,(Nb,Ti,Mo,V)C在1448.6 K时开始析出。在奥氏体相区,随着温度的降低,临界形核功逐渐降低,NrT曲线和PTT曲线呈单调变化趋势。在奥氏体和铁素体两相区,(Nb,Ti,Mo,V)C的最快沉淀析出温度为1062.6 K。随着形变储能的增加,相对形核率呈增加趋势,析出孕育期缩短。随形变诱导析出量增加,PTT曲线向左移动,最大形核率温度和最快析出温度为1058.3~1063.8 K。

Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的动力学

根据多元复合析出相的固溶析出理论和经典形核长大动力学理论,计算了Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在奥氏体(γ)和铁素体(α)中沉淀析出的形核参量、析出-时间-温度(PTT)曲线、形核率-温度(Nr T)曲线,并探讨了奥氏体中形变储能和形变诱导析出量对(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出动力学的影响。结果表明,复合析出相(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的PTT曲线呈典型的"C"曲线形状,而Nr T曲线表现为典型的反"C"曲线形状,(Ti,V,Mo)C在γ中的最快析出温度为1020~1050℃。增加γ的形变储能,使(Ti,V,Mo)C在γ中沉淀析出的PTT曲线向左上方移动。增加γ中(Ti,V,Mo)C沉淀析出的形变诱导析出量,使(Ti,V,Mo)C在α中沉淀析出的Nr T曲线向右下方移动,经计算可知,(Ti,V,Mo)C在α中的最大形核率温度在630~650℃,理论计算结果和实验结果吻合较好。

Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金中Cr_(23)C_(6)的析出行为

第二相粒子Cr_(23)C_(6)作为Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金中奥氏体主要强化相,对形状记忆性能起到重要影响。根据经典晶界形核长大动力学理论,分析解决包括Cr_(23)C_(6)相变化学自由能、界面能等一系列相关参量的理论计算及关键参数选择原则等问题。提出了Cr_(23)C_(6)在Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记合金奥氏体基体中沉淀析出的相对定量理论计算方法,计算结果和试验结果吻合较好。计算出的PTT曲线(沉淀量-温度-时间曲线)可以作为Fe-15Mn-4.5Si-10Cr-5Ni系形状记忆合金时效处理参数选择的理论依据。