含Nb高强海工钢的奥氏体晶粒长大行为

研究了两种成分含Nb高强海工钢在不同奥氏体化条件下的奥氏体晶粒长大行为,采用EBSD技术研究了原始奥氏体晶粒大小对马氏体相变的影响。结果表明:奥氏体化温度和保温时间与奥氏体晶粒尺寸呈正相关,但奥氏体化温度对晶粒尺寸的影响更显著。在低碳成分体系中,Nb对奥氏体晶粒生长过程中的抑制作用更为明显。原始奥氏体晶粒的大小对淬火后组织有影响,晶粒较小的原奥组织相变后大角度晶界比例较多,且分布均匀,韧性更好。通过试验所得数据,建立了试验钢的奥氏体晶粒长大动力学模型。

含Nb微合金化Q345厚钢板组织结构及性能研究

研究了含Nb微合金化Q345厚钢板的组织结构、强度和低温冲击韧性。结果表明,Nb微合金元素的加入配合轧后加速冷却,提高了钢的淬透性,细化了晶粒,改变了钢的组织状态,在强度显著提高的同时保持了良好的低温冲击韧性。由于表面和心部冷却条件的差异性,表面形成了板条贝氏体为主的中温组织;心部形成了铁素体+索氏体的高温组织。从钢板表面到心部,强度呈下降趋势;低温冲击韧性呈上升趋势。

含Nb微合金钢变形后弛豫及时效过程中的析出行为

采用热模拟手段、金相及硬度测量并结合透射电子显微镜观察 ,研究了简单成分的含Nb微合金钢在热变形弛豫后、5 2 5℃时效时硬度变化及析出过程。结果表明 :经弛豫淬火后的含Nb钢在时效过程中出现双硬化峰现象 ,相变前原有细小析出相在时效时会长大和粗化 ,形成第一个硬化峰 ;而相变后α相中过饱和的Nb在时效时会进一步析出 ,形成第二个硬化峰。

FTSR热轧含Nb钢动态再结晶数学模型中参数的确定

利用Gleeble-2000热/力模拟实验机模拟了柔性化薄板坯连铸连轧(FTSR)生产线轧制低碳含Nb钢的动态软化行为.根据不同Nb含量试样在不同变形温度下的应力-应变曲线,得出Nb含量对动态再结晶数学模型中各参数的影响规律.结果表明:随Nb含量的增加,动态再结晶激活能逐渐增加,且高于传统流程的动态再结晶激活能:随Nb含量的增加,模型参数中A值线性增加,Avrami指数m线性减小,n值线性增加,B值逐渐增加,动态再结晶变得困难.所计算的动态再结晶率以及峰值应力与实测的结果吻合良好.

控制冷却对含Nb钢组织性能的影响研究

为了进一步提高含Nb钢的强度,降低含Nb钢的开发成本,通过实验室热轧试验研究超快冷、超快冷+层流冷却和层流冷却3种冷却模式对含Nb钢的组织演变和力学性能影响。结果表明,与层流冷却相比,试验钢采用超快冷后组织中出现针状铁素体和贝氏体,晶粒尺寸细化,位错显著增加,析出物粒子更为细小,试验钢力学性能显著提高。超快冷的主要强化机制为相变强化、细晶强化、位错强化和析出强化。超快冷+层流冷却模式下,随着终冷温度的降低,软相组织减少、硬相组织增多,试验钢的强度升高。随着出超快冷温度的降低,多边形铁素体体积分数逐渐减少且晶粒更为细小,针状铁素体体积分数增多,试验钢强度得到提高,断后伸长率略有降低。以上结果为超快冷工艺条件下开发低成本含Nb钢奠定了理论基础。

含Nb低碳钢相变温度A_(r3)预测模型

根据热膨胀实验测定的4种不同Nb含量低碳钢在不同连续冷却条件下先共析铁素体相变温度(A_(r3)),建立了一个新的铁素体形核和长大模型,用来预测含Nb低碳钢的A_(r3),模型中考虑了Nb的溶质拖曳作用.结果表明,先共析铁素体相变形核长大的临界碳浓度随钢中Nb含量的增加而呈线性增大,但对温度和冷却速率的变化不敏感;在连续冷却过程中钢中Nb含量的增加会降低先共析铁素体形核温度,但当Nb含量大于0.023%之后形核温度并不会继续降低;固溶Nb会抑制铁素体相变的发生,NbC的析出会促进铁素体形核;本模型适合于Nb含量低于0.04%的低碳钢,使用该模型预测的A_(r3)与实测值吻合.

超快冷条件下含Nb钢铁素体相变区析出及模型研究

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了超快冷条件下含Nb钢在铁素体相变区的析出行为。考虑Nb(C,N)在铁素体中的固溶度积和Nb元素在铁素体中的扩散系数,给出了超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出模型。结果表明:轧后超快冷至650℃(铁素体相变区)可抑制Nb在奥氏体中析出,实现Nb在铁素体相变区中的析出;与在奥氏体中析出行为相比,Nb在铁素体中析出物数量明显增加,尺寸显著细化,析出物粒子密度由79个/μm2增加到373个/μm2,析出物尺寸由12.9nm细化到8.1nm,有利于发挥Nb的析出强化效果;该含Nb实验钢在铁素体中析出时最大形核率温度为620℃,最快沉淀析出温度为700℃,且计算与实测的析出相体积分数吻合良好,说明该模型可以用来模拟超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出行为。

含Nb钢应变诱导析出过程的动力学模拟

以热力学和动力学为基础,对Fe Nb C N系统在奥氏体中的析出行为进行模拟,预测了奥氏体在等温和冷却过程中的析出动力学,分析了变形工艺和冷却制度对碳氮化物析出体积分数、析出开始和结束时间等动力学参数的影响·结果表明,在900℃左右的鼻子区,析出动力学过程明显加速;变形大大促进了碳氮化物的析出,缩短了析出的开始时间;随着冷却速率的增大,连续冷却析出的开始温度和结束温度均有所降低,并且析出变得越来越不充分·用该方法进行的计算机模拟结果和实验结果吻合良好·

变形温度对含Nb双相钢显微组织的影响

通过单道次压缩及连续冷却实验,研究了变形温度(810—720℃)对具有超细原始奥氏体晶粒的含Nb双相钢显微组织的影响.实验结果表明:实验钢最终组织为铁素体加马氏体的双相组织.压缩过程中,实验钢应力-应变曲线上出现峰值,且峰值应力随变形温度的降低先增大后减小;随着变形温度的降低,铁素体的含量先增大再减小,但增减幅度不大,在最低变形温度(720℃)时,铁素体晶粒尺寸降低到2.8μm,弥散分布于铁素体晶界上的马氏体含量达到22.7%;随着变形温度的增加,铁素体晶粒硬度减小,最低可降至230 GPa;EBSD取向分析显示,随着变形温度的降低,组织中小角度晶界增多.

含Nb管线钢动态再结晶特性的实验研究

为了消除利用CSP技术生产管线钢时较易出现的混晶缺陷,在Gleeble - 15 0 0热模拟实验机上对X6 0含Nb管线钢进行了高温压缩变形实验,研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响,从而为利用CSP技术生产X6

含Nb微合金钢Q345E静态再结晶行为研究

利用Thermecmastor-Z热模拟机进行双道次压缩试验,研究了含Nb微合金钢Q345E在不同变形温度和道次间隙时间内的静态再结晶(SRX)行为。结果表面:不同变形温度下静态再结晶软化分数呈典型的S型曲线,符合Avrami规律。当变形温度较低时,静态再结晶进行较慢,完成的时间较长;在高变形温度条件下,静态再结晶进行较快,完成的时间较短。通过回归法计算的Avrami指数n平均值为0.94,预测的软化分数和测量的软化分数较吻合。

基于FTSR热轧含Nb钢的铁素体相变实际转变温度模型

采用Gleeble—2000热/力模拟试验机研究了FTSR薄板坯连铸连轧工艺轧制含Nb钢的铁素体相变行为。考虑热力学平衡温度、相变前奥氏体晶粒尺寸、冷却速度以及固溶Nb含量的影响,建立了热变形条件下奥氏体向铁素体相变实际转变温度(Ar_3)模型,并与实测结果比较,两者吻合较好。

含Nb管线钢织构和强化机制的研究

利用透射电镜、X射线和化学相分析等方法研究热连轧轧后冷却和卷取过程中板卷组织和性能的变化。发现:晶粒细化为主要强化项,位错亚结构次之;铌的加入主要抑制奥氏体的再结晶。用X 射线线形分析法来估算位错亚结构的变化,提出了位错亚结构强化项用 K_DR_Z(?)^(-1/2)来表示,代替了位错强化项σ_d 和亚晶强化项CK_Sl^(-1/2),式中:K_D 为位错亚结构强化系数;R_z为强化取向因子,(?)为平均位错胞尺寸(即相干散射区尺寸)。进一步提出了估算屈服强度新的表达式:σ_y=σ_i+σ_s+[σ_p^2+(K_DR_Z(?)^(-1/2)]^(1/2)+K_(yd)^(-1/2)

超快冷对含Nb钢相变行为的影响

为揭示超快冷对含Nb钢相变行为的影响机制,利用MMS-300热/力模拟试验机研究超快冷+层流冷却条件下含Nb钢的相变行为。研究结果表明:实验钢于680℃处于铁素体相变区;当冷却速度大于20℃/s时,实验钢于600℃处于针状铁素体和贝氏体相变区。实验钢变形后冷却至铁素体相区后,随着保温时间的延长,铁素体含量逐渐增加;当保温时间超过76.5 s时,超快冷工艺下的铁素体含量高于层流冷却工艺下的铁素体含量。当前段冷却速度达到30℃/s时,组织中出现硬相组织,继续增大冷却速度,对最终相变组织影响不大。

薄板坯连铸连轧含Nb钢变形抗力模型研究

利用本钢Gleeble-2000热/力模拟试验机结合本钢薄板坯连铸连轧生产线生产低碳含Nb钢X46的生产工艺,对不同Nb含量的低碳钢进行单道次压缩实验。考虑了钢中Mn和Nb的影响,回归了变形抗力模型。现场数据和热模拟实验结果表明:管线钢X46的再结晶终止温度为981.3℃。薄板坯连铸连轧粗轧阶段的动态软化率接近于1。考虑动态再结晶以及未再结晶区的应变累计,计算的变形抗力与现场实测的变形抗力吻合良好。表明该模型能够预测薄板坯连铸连轧生产线生产低碳含Nb钢的变形抗力。

含Nb热轧多相钢板厚度方向显微组织的研究

通过热轧实验研究了控轧控冷工艺和化学成分对两种含Nb微合金化钢厚度方向显微组织的影响。结果表明,从试样芯部到1/4厚度位置,再到表面层,铁素体晶粒和贝氏体束尺寸越来越小,相应位置处的铁素体量逐步增多,而M-A量则经历了先增加后减少的过程,并在1/4厚度位置处达到了峰值。在控轧控冷工艺参数相近的情况下,在厚度方向同一位置处,Nb-Ti钢的铁素体晶粒、贝氏体束以及M-A组元尺寸更小,并且厚度方向不同位置处的组织差异较Nb钢小,对减小厚度效应更为有利。

含Nb微合金钢静态应变时效行为研究

采用扫描电镜、透射电镜及多功能内耗测量仪,研究了C-Mn型钢及含Nb微合金钢在应变时效过程中的微观组织结构变化以及内耗行为。结果表明:在应变时效过程中,宏观组织没有发生明显的变化,组织稳定;应变时效处理后,C-Mn型钢和含Nb微合金钢的硬度均提高,冲击韧度下降,韧脆转变温度升高;微合金元素Nb能有效地降低钢板的应变时效敏感性;两种钢板在250℃加热时均有冷加工内耗峰存在,这与游离态的碳原子钉扎位错和脱钉有关,而含Nb微合金钢在室温没有内耗峰存在。

含Nb细晶高强IF钢热变形行为的析出热力学

以新型含Nb细晶高强IF钢为研究对象,运用规则溶液亚点阵模型计算了实验钢从均热(1523K)冷却至室温(293K)的各个工艺过程中碳氮化物析出相的平衡体积分数、析出相的组成成分、各组元的平衡质量分数。计算结果表明,从均热到冷却至室温(1523K^293K)的过程中,随着温度的降低,固溶于基体中的Nb、C、N元素的质量分数逐渐减小,析出相平衡体积分数先增大后减小,NbN在析出相中比例逐渐降低,NbC在析出相中比例逐渐增加。至室温(293K)时,Nb和N元素几乎全部析出,碳氮化物不再继续析出。

基于人工神经网络的含Nb微合金钢薄板坯CSP连轧过程流变应力预报

在Gleeble-3500热模拟实验机上对含Nb微合金钢进行了一系列热压缩实验,用以模拟含Nb微合金钢的薄板坯紧凑式热带生产(CSP)连轧过程。变形温度分别为950、1 000、1 050、1 100、1 150℃,变形速率分别为1、5、10s-1,应变量为70%。基于实验得到的流变应力数据,利用Matlab软件建立了描述流变应力和变形温度、变形速率和应变量之间关系的人工神经网络模型。实验结果表明:预测值和实际值的相关系数和平均相对误差分别为0.989和2.41%,证明所建立的人工神经网络模型可以准确地预测含Nb微合金钢热变形过程中的流变应力值。该研究结果对提高含Nb微合金钢的热塑性变形能力及优化CSP连轧工艺具有指导意义。

含Nb微合金钢Q345E热变形行为研究

通过Thermecmaster-Z热模拟机研究了(%)0.084C-1.05Mn-0.026Nb-0.003Ti-0.007Mo-0.003V微合金钢Q345E,在变形温度1 000～1 100 ℃,变形速率1～10 s-1时,单道次变形时变形温度和变形速度对临界应变和动态再结晶的影响,以及在变形温度950～1 050 ℃,变形速率10 s-1双道次变形时变形温度和停留时间对静态再结晶的影响.试验结果表明,单道次变形时高的变形温度促进钢的再结晶,但高的变形速度加速钢的硬化;双道次变形时,停留时间延长和变形温度升高均增加静态再结晶百分率.