Mo对Nb-V-N微合金钢复合碳氮化物析出行为的影响

钢中微合金碳氮化物的析出行为与其强度直接相关,为揭示Nb-V-Mo-N四元微合金钢中MX(M为Nb、V、Mo,X为C、N)复合碳氮化物的析出规律,通过Thermo-Calc热力学计算软件分析了平衡条件下不同Mo含量微合金钢的析出热力学相图,MX第二相在奥氏体和铁素体基体相中的析出驱动力、界面能及合金元素在奥氏体中的固溶规律,并利用场发射扫描电镜、透射电镜及电子探针研究了非平衡条件下试验钢中MX碳氮化物的析出特征。结果表明,0Mo钢中MX碳氮化物主要有FCC_A1#1富Nb高温析出相和FCC_A1#2富V中温析出相,0.26Mo和0.50Mo钢则在此基础上增加了MC_ETA即(V,Mo)C低温析出相;当Mo质量分数由0增加到0.50%时,FCC_A1#1和FCC_A1#2相的析出温度和最大析出量变化不明显,但有利于MC_ETA相析出。非平衡条件下,高温奥氏体区析出的富Nb-MX亚微米颗粒能够在钉扎晶界的同时,异质形核诱导针状铁素体形成;中温(奥氏体+铁素体)两相区相间析出和低温铁素体区任意析出的富V-MX纳米颗粒可与位错相互作用,有效阻碍其运动。此外,0Mo试验钢的室温组织由块状铁素体和珠光体组成,当Mo质量分数由0增加到0.26%时,钢中块状铁素体和珠光体所占比例减少,但促进了针状铁素体和少量贝氏体形成,当Mo质量分数进一步增加到0.50%时,铁素体占比明显减少而贝氏体增多;铁素体晶粒尺寸由(10.2±0.42)μm不断细化至(6.7±0.42)μm。试验钢的显微硬度由(223±13.8)HV0.1逐渐增大至(318±19.9)HV0.1,屈服强度和抗拉强度分别由(496±5.3)MPa和(618±9.7)MPa提高至(554±6.7)MPa和(823±13.3)MPa。通过发挥Nb-V-Mo-N四元微合金体系中各合金元素的协同作用,优化MX碳氮化物的析出,有利于提升工程结构用钢的强度。

Nb含量对V-Ti-N工程结构用钢连续冷却转变规律及组织性能的影响

利用淬火膨胀仪DIL-805研究了Nb-V-Ti-N微合金钢的连续冷却转变规律,并探讨了Nb含量对钢组织和性能的影响。结果表明,当冷速由0.1℃/s增大至30℃/s时,发生过冷奥氏体向铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体转变,冷速范围分别为0.1~20、0.1~5、1~30和10~30℃/s,且铁素体、珠光体和贝氏体的转变温度随冷速的增大而降低,而马氏体转变温度升高;当Nb含量由0.05%(质量分数)增加到0.10%时,奥氏体中Nb的固溶量增加,CCT曲线略向下移动,Ac1和Ac3温度均有所提高。试验钢的显微硬度随冷速的增加不断增大,且当冷速为1~20℃/s时,0.10%Nb试验钢的显微硬度高于0.05%Nb试验钢。这主要取决于钢中硬化相的占比、组织的细化程度及碳氮化物的析出。此外,高温奥氏体区析出的亚微米级富Nb碳氮化物不仅能够钉扎晶界而且可作为异质形核核心诱导晶内铁素体的形成,二者共同作用细化组织,提升强韧性。