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。

稀土Ce对低碳微合金钢耐腐蚀性能的影响

为了提高低碳微合金钢在海洋环境中的耐腐蚀性能,采用金相显微镜、SEM、EBSD、电化学分析等测试手段研究了不同稀土Ce含量的试验钢在3.5%NaCl溶液模拟的海洋环境中的腐蚀行为。结果表明:试验钢的显微组织主要由铁素体和珠光体组成,稀土Ce可以细化晶粒,减小夹杂物的尺寸,将试验钢中Al_(2)O_(3)、MnS、Al_(2)O_(3)+MnS夹杂物改性为MnS+CeAlO_(3)、Ce_(2)O_(3)夹杂物,并且改性后的夹杂物应力明显降低,减小了微孔洞、裂纹萌生的概率。另外,稀土Ce的加入可以降低试验钢的腐蚀电流密度,提高腐蚀电压,使得腐蚀产物中γ-FeOOH的含量减少,同时α-FeOOH和Fe_(3)O_(4)含量增多,可降低反应活性,提高锈层对基体的保护作用。因此,相对于未添加稀土Ce的低碳微合金钢,添加稀土Ce的低碳微合金钢表现出更好的耐海水腐蚀性能。

Mg处理Nb-Ti微合金钢中非金属夹杂物演变机理研究

在工业生产条件下,对Nb-Ti微合金钢进行Mg处理试验,分析了Mg处理条件下,微合金钢中非金属夹杂物的演变规律。结果表明,微合金钢经过铝脱氧产物主要为Al_(2)O_(3)夹杂,进行Ca处理后,Al_(2)O_(3)夹杂减少,转变为CaO-Al_(2)O_(3)夹杂,且部分MnS夹杂转变为CaS夹杂;精炼阶段将Ca处理改为Mg处理后,可将铝脱氧产物Al_(2)O_(3)夹杂变性为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂。Mg处理前,夹杂物在LF主要是Al_(2)O_(3)夹杂,进行Mg处理和Ti合金化后,钢中主要夹杂物变为MgO-Al_(2)O_(3)夹杂、MgO夹杂和TiN夹杂,最终在铸坯中的夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)外包裹CaS/MnS和(Nb、Ti)N复合夹杂。对Ca处理和Mg处理的夹杂物尺寸进行对比,夹杂物尺寸主要分布在5μm以内,Mg处理形成的2μm以内的夹杂物占比高于Ca处理工艺,表明镁处理可以较好地细化夹杂物,形成大量弥散分布的细小夹杂,有助于提升钢的综合力学性能。

微合金钢等温过程中带状组织演变规律研究

采用热模拟试验机、金相显微镜和扫描电镜研究了微合金钢在等温过程中的带状组织演变规律,并对其形成机理进行了分析。结果表明:试样在650~700℃等温时,带状组织为铁素体/马氏体。在550~600℃等温时,带状组织为针状铁素体/马氏体,且随着等温温度的下降,针状铁素体的体积分数不断升高。Mn的带状偏析是导致该等温期间不完全转变现象的根本原因。当等温温度降到450℃时,组织全部为针状铁素体,带状组织基本消失。

冷喷涂参数对合金钢表面Ni涂层显微组织和腐蚀防护性能的影响

目的提高核电管道用合金钢材料的耐腐蚀性能。方法采用中低压冷喷涂工艺在30CrMnSi低合金钢表面制备了Ni涂层,使用数码相机、扫描电镜、电化学工作站等重点研究了喷涂工艺参数(喷涂气体压力和温度)对涂层显微组织、电化学性能和耐盐水性能的影响。结果采用CS1(0.8 MPa-150℃)、CS_(2)(1.0 MPa-200℃)、CS3(1.5 MPa-200℃)和CS4(1.7 MPa-250℃)参数制备的冷喷Ni涂层,涂层厚度由155μm增加至265μm,涂层孔隙率由3.5%降低至0.9%,自腐蚀电位(Ecorr)由‒0.623V增加至‒0.328V(vs.SCE),腐蚀电流密度(Jcorr)由4.3×10^(‒5)A/cm^(2)降低至4.4×10^(‒6) A/cm^(2);4种工艺条件下的冷喷Ni涂层经1000 h人造海水浸泡试验后,对基体仍存在腐蚀保护作用。结论冷喷Ni涂层在人造海水环境中的退化机制源于涂层表面的疏松性质和内部孔隙。浸泡初期,氯离子快速渗透进涂层内部并形成可溶性的氯化物,生成较为封闭的腐蚀坑;随着浸泡时间的延长,涂层内部的孔隙逐渐被这些产物填充满,腐蚀表层变得更加稳定和致密,并逐渐形成了保护层,从而阻断了新鲜氯离子的进一步补充;浸泡后期,阻塞区内外电化学条件的显著差异,加速了腐蚀坑内金属的腐蚀进程,堆积在表层的腐蚀产物体积膨胀或在应力作用下产生了裂纹,氯离子通道再次打开,腐蚀产物不断向外排出,腐蚀表层逐渐脱落。通过提高喷涂压力和喷涂温度,可有效提高冷喷Ni涂层的致密度和结合强度,有力抑制了涂层在盐水环境中的腐蚀扩展过程。通过积累不同工艺条件下冷喷涂Ni基涂层在人造海水环境中的腐蚀失效数据,为冷喷涂Ni基涂层工程化应用提供理论支撑。

一种微合金钢曲轴断裂原因分析

通过化学成分检测、宏观形貌观察、显微组织观察,断口形貌分析和淬硬层硬度检测等测试手段,对微合金曲轴用钢断裂原因进行分析。结果表明:曲轴的失效模式为典型的疲劳断裂,断裂位置处于连杆颈和平衡块的过渡区、即R角区域,断裂的主要原因为R角区域粗糙的加工刀痕产生应力集中,促进了疲劳裂纹的形成,最终导致疲劳断裂。

钛微合金钢中氮含量控制技术研究与实践

介绍了莱钢银山型钢炼钢厂生产钛微合金钢Q355B不同生产环节氮含量变化情况,分析了生产流程各因素对钢中氮含量的影响,其中转炉终点碳氧含量、出钢温度,LF进站钢液温度、电极电耗、底吹氩气、埋弧效果,连铸保护浇注等对钢水增氮有较大影响。提出了相应的优化措施,通过转炉终点碳含量、出钢温度、精炼渣成分控制等措施,达到了稳定控制氮含量在40×10^(-6)以下的效果。

“锻-退”循环对微合金钢晶粒细化的作用机制

提出1种新型的“锻–退”循环热加工工艺,且对Ti−Nb−V−B微合金钢进行热处理实验,研究“锻–退”循环对Ti−Nb−V−B微合金钢晶粒尺寸和力学性能的影响;通过透射电镜组织观察和热力学计算,探究Ti−Nb−V−B微合金钢“锻–退”循环晶粒细化机理,并建立微合金钢晶粒细化模型。结果表明:“锻–退”循环热处理可显著细化Ti−Nb−V−B微合金钢的晶粒,“三锻三退”试样的晶粒度由锻前2.5~4.0级细化到9.5~11.5级;“三锻三退”试样的综合力学性能得到显著改善,与“一锻一退”相比,其抗拉强度(R_(m))、屈服强度(R_(el))、断后伸长率(A)、断面收缩率(Z)和夏比冲击功(K_(V))分别提高了10.6%,9.9%,18.8%,30.2%和135.0%;Ti−Nb−V−B微合金钢中NbC,TiC,VC和Cr_(23)C_(6)第二相的析出温度分别为1202,1187,897,672℃,锻前加热和锻造过程中均发生VC和Cr_(23)C_(6)的溶解,锻后退火可促进第二相的析出,“锻–退”循环过程中发生NbC和TiC的析出,锻前奥氏体重结晶、锻造再结晶和锻后退火第二相析出的协同效应是Ti−Nb−V−B微合金钢获得细晶的重要机制。

微合金钢中TiN的析出规律研究

通过热力学计算及实验，研究了含 Ｔｉ微合金钢在液态及凝固过程中 ＴｉＮ的析出规律研究表明，通过调整微合金钢中 Ｎ和 Ｔｉ含量，可以控制 ＴｉＮ的析出时机和形态，减小其对钢性能的有害影响；还探讨了利用液态析出细小、弥散的 ＴｉＮ作为钢液结晶的形核中心以细化铸态组织。

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.

微合金钢超细组织的控制轧制

探讨了采用应变诱导轧制及应变诱导轧制与常规控轧技术相结合获得超细晶铁素体组织的可行性 ,研究了冷却速度对应变诱导铁素体晶粒长大的影响。实验结果表明 ,采用应变诱导轧制可显著细化铁素体组织 ;将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合所获得的超细晶组织更为理想。通过实验室模拟轧制 ,已获得体积分数为 97%、晶粒尺寸达 0 .92 μm的超细铁素体组织。TEM分析发现 ,超细晶铁素体内位错密度较低并有少量小角度晶界存在。

Nb-V-Ti和V-Ti微合金钢中碳氮化物的回溶行为

采用TEM和EDX技术,研究了低碳微合金钢中Nb,V,Ti的碳氮化物在不同温度保温后的回溶行为．结果表明,Nb-V-Ti微合金钢中存在尺寸明显不同的两类析出,较大的析出颗粒平均尺寸在80nm以上,其心部为(Nb,V,Ti) (C,N),而边部为(Nb,Ti)(C,N),较小的析出颗粒平均尺寸在20nm以下,其类型为(Nb,Ti)(C,N)．两类析出物中Nb/Ti原子比均随回溶温度的升高而减小．V-Ti微合金钢中,Ti的存在对V的回溶具有拖曳作用,提高了V的碳氮化物的热稳定性．Nb-V-Ti微合金钢中,由于Nb,V,Ti之间综合作用,使得析出相中V具有更高的热稳定性．

含铌微合金钢碳氮化物析出行为研究的现状及发展

综述了含铌微合金钢中铌的固溶与析出行为。着重阐述了控轧控冷过程中各工艺参数对含铌微合金钢中铌的碳氮化物析出行为的影响,涉及形变、温度、冷却速率及合金元素等对铌碳氮化物析出的作用;总结了含Nb微合金钢中碳氮化物的研究现状,并展望了其未来的发展。

松弛法研究微合金钢碳氮化物的应变诱导析出行为

在Gleeble热模拟机上采用应力松弛方法，研究了一种NbTiV微合金化钢奥氏体应变诱导析出行为，结果表明：实验钢的沉淀析出PTT曲线是典型的“C”曲线形状，沉淀发生具有一个最快析出温度，大致在900－920℃奥氏体预变形加速沉淀析出过程的进行，使PTT曲线向左上方偏移，奥氏体中的沉淀相形貌有球形和方形两种，其中方形沉淀相是均热过程中的未溶质点，以TiN为主，球形沉淀是应变诱导析出相。

控轧控冷工艺对低碳铌微合金钢组织和性能的影响

用Gleeble-1500热模拟实验机测定了低碳铌微合金钢变形后的连续冷却转变曲线（CCT曲线），并在实验室对该实验钢采用不同的工艺进行了控制轧制和控制冷却的实验。研究了工艺参数对实验钢力学性能和微观组织的影响，分析了低碳铌微合金钢的强韧化机制。热模拟实验结果表明，实验钢在较宽的冷却速度范围（0．5～30℃／s）内可以获得贝氏体组织。控轧控冷的实验结果表明，实验钢的组织主要为铁素体和贝氏体。随着终轧温度的降低，组织得到细化，强度提高，但屈强比也随之增加；降低卷取温度使组织中的贝氏体含量略有增加，强度有所提高。初步探讨了贝氏体对实验钢性能的影响，为制定合适的生产工艺制度提供了依据。

微合金钢中稀土对沉淀相和性能的影响

在Nb(Ti,V)微合金钢中 ,主要沉淀相分别为Nb(C ,N) ,(Nb ,Ti) (C ,N)和V(C ,N)。稀土降低沉淀相完全溶解的温度 ,增大奥氏体中沉淀相析出的孕育期 ,降低析出速率 ,抑制奥氏体中沉淀相的析出。在铁素体相区 ,稀土提高沉淀相的析出速率和数量 ,促进沉淀相的析出 ,其中稀土对铌沉淀相析出的作用影响最强。锻态钢中 ,稀土有促进细化球化析出相的作用。随稀土含量增加 ,沉淀相析出数量增加 ,但过量稀土 ,促进作用又减弱。稀土在保持微合金钢强度的情况下 ,显著改善其冲击韧性 ,尤其是低温韧性 ,微合金钢中添加适量稀土可获得更佳的综合性能。

含Ti微合金钢中的第二相粒子对焊接粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用碳萃取复型技术研究了含Ti微合金钢及其模拟粗晶区 (CGHAZ)中的第二相粒子 ,并利用OM(光镜 )、TEM(透射电镜 )及系列冲击试验对含Ti微合金钢及一种成分相近的不含Ti低合金高强钢焊接粗晶区的组织及韧性进行了研究。研究结果表明 ,含Ti微合金钢中含有大量的、尺寸细小的TiN粒子 ,这些粒子非常稳定 ,在焊接热循环过程中能有效地阻止奥氏体晶粒长大 ,抑制粗大贝氏体的形成 ,促进针状铁素体析出及M -A组元的分解 ,从而显著改善低合金高强钢焊接粗晶热影响区的韧性 ,t8/5(80 0～5 0 0℃冷却时间 )越大 。

热轧含钒微合金钢在加速冷却条件下的强化因素

讨论了含钒微合金钢在热轧及加速冷却条件下终轧温度、终冷温度、冷却速度对钢的力学性能的影响。加速冷却含钒钢的显微组织为细小的多边形铁素体和粒状贝氏体组织，由此获得相变强化。钒引起的碳化物析出强化，在加速冷却条件下得到加强，这是由于生成了大量的弥散细小的析出物，并且析出强化效果在６００℃冷却条件下最大。

超低硫微合金钢中稀土元素的作用

稀土在超低硫（Ｓ＜０．００３％）铌钛微合金钢中仍然有净化钢质、变质夹杂的作用。钢中ｃＲＥ／ｃＯ＋Ｓ控制在４左右，可获得最佳效果。超低硫钢中稀土固溶量可达到１０－５～１０－４数量级，显著减少晶界Ｓ、Ｐ的偏聚，推迟钢的动态再结晶，细化晶粒和沉淀相，促进铌钛碳氮化物析出。稀土在钢中还有微合金化的作用。

铌微合金钢中碳氮化铌化学组成的计算与分析

采用由热力学计算方法导出的二元微合金碳氮化物化学组成的理论计算公式,对一系列铌微合金钢中在奥氏体中沉淀析出的碳氮化铌的化学组成进行了实际计算,计算结果与有关文献给出的实验结果基本吻合。计算结果表明,碳氮化铌中碳化铌的摩尔分数x随温度的变化曲线一般为具有一极大值的连续上凸曲线;钢的化学成分中C量升高将使x增大,N量升高将使x减小,Nb量升高将使x增大;C、N量升高将使x取极大值的温度升高,而Nb量升高将使该极值温度降低。