普通低碳钢形变诱导铁素体晶内和晶界的析出行为

利用TEM ,萃取和X ray衍射方法分析了利用形变诱导铁素体和铁素体再结晶机制获得超细晶铁素体的晶内和晶界析出碳化物的成分和析出行为。证明晶内以M3C形成弥散析出 。

夹杂物/析出相尺寸对晶内铁素体形核的影响

建立了铁索体在夹杂物/析出相上形核的物理模型,从相变形核热力学和动力学机理出发,研究了品内铁素体在夹杂物/析出相上的形核过程,分析了夹杂物/析出相的尺寸、界面性质等因素对晶内铁素体相变形核的影响,结果表明,与铁素体具有较小接触角的夹杂物/析出相更有利于晶内铁素体形核,当夹杂物与基体的界面性质一定时,铁素体在夹杂物上形核的难易程度主要取决于夹杂物的尺寸(夹杂物的曲率半径),尺寸过小不利于铁素体形核,尺寸过大对形核贡献较小,对任意类型的夹杂物/析出相,给出了其计算最优尺寸的方法,计算结果与实际吻合良好。

晶内析出铁素体非调质钢

综述了国际上近年来新发展的晶内析出铁素体型高强度高韧性非调质钢的组织特征、晶内铁素体的析出机理、力学性能及其应用。通过晶内铁素铁的析出，细化了晶粒，提高了钢的强度与韧性，这对非调质钢的发展具有重要的实际及理论意义。

硅固溶强化铁素体球铁的凝固组织形貌及晶间析出相分析

硅固溶强化铁素体球铁是一种生产工艺简单而力学性能优良的工程材料。借助着色腐蚀方法,在较宽的硅含量范围内,研究了硅固溶强化铁素体球铁的凝固组织演变规律及常见晶界析出相。结果表明,硅固溶强化铁素体球铁的凝固组织由(石墨+奥氏体)共晶团及发源于奥氏体壳的少量的晕圈枝晶组成。随着碳当量的增大,球化率降低,球数减少,球径增大.晕圈枝晶数量减少。凝固末期的残余铁液富含Ti、Mo、Mn、Cr和O元素,经最后凝固形成少量形态不规则的合金碳化物、氧化物、硅铁化合物等物相。

晶内铁素体型高强韧性微合金非调质钢的进展

晶内铁素体型微合金非调质钢成分一般为(%):0.2～0.4C,0.2～0.8Si,1.0～1.7Mn,0.05～0.15V,采用再结晶锻造或轧制、控制相变区间冷却速率以促进形成细小弥散的晶内铁素体组织是提高铁素体珠光体型微合金非调质钢强韧性的重要手段。选择合适的脱氧工艺,获得一定组成的细小、弥散的氧化物,使之成为MnS、VN和V4 C3等的析出核心,利于晶内铁素体析出的氧化物冶金是近来提高该钢强韧性的重要进展。介绍了国内外晶内铁素体型微合金非调质钢的化学成分和生产工艺,并分析了晶内铁素体形成机理。

纳米级析出相对微合金钢组织超细化的影响

为探明纳米级析出相对微合金钢组织超细化的影响,通过对含钒钢进行形变强化相变热模拟试验,分析V(C,N)纳米相在试验钢中的析出特点,并研究了V(C,N)纳米相对增加晶内铁素体的作用。结果表明:在奥氏体晶界、亚晶界、位错等析出的纳米相都能增加晶内铁素体,在奥氏体中析出的纳米相因其异质形核作用亦能增加晶内铁素体,且纳米析出相的粒径与超细晶铁素体体积比及晶粒尺寸有着显著的线性关系。

低碳微合金钢晶界铁素体三维形态及形成机理

为了更好地研究低碳微合金钢晶界铁素体的三维形态及形成机理,利用配有电子背散射衍射(EBSD)的聚焦离子束场发射扫描电子显微镜构建了低碳微合金钢不同析出位置的晶界铁素体三维形貌,通过高温激光共聚焦显微镜原位观察技术计算了晶界铁素体在试验条件下的生长速率,最后利用Matlab建立了试样钢成分下不同温度下溶质元素的扩散模型,从试验结果和理论数据两方面进行了论证与分析。研究发现,晶界面铁素体并非沿着奥氏体母相晶粒生长,而是以一定角度长向晶内,同时只是在奥氏体晶界附近生长,不能生长到太深的位置,其三维形貌正面为扁平状,侧面呈细长条状,伴随着大量凹坑和缺陷;晶界棱铁素体一侧与奥氏体界面固定,尾部较宽呈尖角状向晶内生长,其三维形貌形如具有尖顶的三棱锥状,附着面平滑、整齐,侧面存在很深沟壑。利用原位观察技术计算发现,温度区间在725~775℃析出的晶界铁素体之间生长速率较快,为100~250μm/s,在其余温度区间析出的晶界铁素体生长速率较小。试验测得晶界铁素体的生长速率随温度的变化在局部平衡/准平衡模式下的分布,发现该钢种的晶界铁素生长主要分布在准平衡模式,晶内铁素体的生长速率只受碳的扩散控制。

Q345B低碳高强度钢的高温塑性

使用Gleeble3500热/力模拟机对Q345B低碳高强度钢的高温塑性进行了测定.通过透射电镜、扫描电镜及金相显微镜对析出物形貌、断口形貌和断口组织进行了观察,分析了Q345B钢的断裂机理.结果表明,在1 350-650℃范围内,明显存在3个区间,第I区温度范围为熔点到1 307℃,断裂形式是由S、O等元素偏析引起的沿晶断裂;第II区温度范围为1 307-920℃,由于动态再结晶的发生,断裂形式为穿晶塑性断裂;第III区温度范围为920-650℃,断裂形式是由析出物钉扎晶界以及先共析铁素体析出引起的沿晶断裂.分析结论可为连铸生产提供理论依据.

钒氮非调质钢的组织细化

为研究静态再结晶过程中析出相对组织的细化作用,选取先前研究的V-N非调质钢作为试样,在Gleeble-1500D热模拟机上进行单道次与双道次压缩实验,计算了不同等温时间下的再结晶分数,采用带有STEM附件、INCA能谱仪及GIF能量过滤器的透射电镜JEM-2100F分析了析出相。结果表明:道次等温期间奥氏体中析出相主要为尺寸在55～140 nm的(Ti,V)(C,N);相变冷却期间铁素体中析出相则为细小的长22～100 nm、宽13～39 nm的VC。静态再结晶与析出相相互竞争、共同细化组织。等温时间较短,静态再结晶起主要细化作用;析出相数量随等温时间延长而增加,使静态再结晶出现停滞平台;等温时间较长,奥氏体局部出现的溶质贫乏区促进了晶内铁素体形核,使组织细化。

新型微合金非调质钢的组织与性能

研制了一种新型微合金非调质钢。通过合理设计合金成分,改善熔炼脱氧过程,控制钢中氧化物的组成、分布、形状和尺寸,在研制钢中形成微细的氧化物夹杂作为晶内铁素体最有利的析出位置。晶内铁素体的析出细化了晶粒,提高了钢的强度与韧性。

V、Nb与变形条件对含钒微合金钢形变强化相变的影响

为探明钢中微合金元素(V、Nb)与变形条件对含钒钢形变强化相变的影响规律,为制备含钒超细晶粒钢提供理论依据,通过对含钒钢进行形变强化相变热模拟试验,分析得出V、Nb的影响为:固溶V、Nb不利于形变强化铁素体相变的进行;V(C,N)、V-Nb(C,N)可以在多道次变形中沉淀析出,成为铁素体的异质形核核心,同时析出相对晶界及亚结构的钉扎作用使铁素体晶粒细化。研究表明,多道次变形时,道次间隔时间越短,温度越低,则累积的有效变形量越大,钢的形变强化相变越易进行,含钒钢超细晶铁素体体积分数越大。

基于析出相控制的热轧本质细晶钢技术及应用

针对热轧厚钢板、管型材等产品在高温轧制或焊接条件下组织难以均匀细化的共性问题,开展了基础理论-关键技术-产品工艺的系统研究,通过对已有技术的发展和探索创新,提出基于析出相控制的新型本质细晶钢技术路线。通过“冶炼→连铸→轧制→冷却→焊接”全流程一体化工艺控制,调控钢中高热稳定性微-纳米析出相粒子分布,结合加工工艺优化控制,促进基体和焊接组织均匀细化,突破传统组织性能调控手段及工艺条件限制,显著提升材料综合服役性能,推动实现先进钢材的高性能绿色化制造。采用热力学计算软件分析了低合金钢中部分氮化物和氧化物的析出规律,利用电子探针显微镜和扫描电镜表征了钢中典型高温析出相的结构特征,从析出物的热稳定性及其与基体的交互作用角度说明复合析出相的设计思路。讨论了第二相诱导晶内铁素体形核的贫锰区机制和共格界面机制,采用高温原位表征技术研究了晶内铁素体转变行为,阐述了基于多类型、多尺度复合析出相体系设计的晶界、晶内多重组织细化机制。技术应用于大线能量焊接用钢板、热轧结构钢高温高效轧制、热轧无缝钢管在线组织调控、低成本热轧抗震钢筋等产品和工艺的开发,取得良好应用效果,并在更多产品领域展现出广阔的应用前景。

氮—钒微合金化对低碳耐候钢强韧性的影响

利用真空感应炉冶炼氮—钒微合金化的低碳耐候钢,结合金相显微镜和透射电镜分析了耐候钢的显微组织,并通过拉伸、冲击试验和断口分析表征了实验钢的强韧性。力学试验结果表明,氮—钒微合金化耐候钢具有良好的塑性和强韧性组合。金相组织分析表明,加氮加钒耐候钢中主要组织为等轴铁素体和少量离异型珠光体(体积分数5%),体积分数约30%的铁素体晶粒中有类似粒状贝氏体组织生成;弥散析出的VN质点细化了铁素体晶粒,铁素体平均晶粒尺寸为7.8μm。

非调质钢的研究、应用及其最新进展

综述了国内外非调质钢的研究、应用情况及强韧化机理 ;论述了非调质钢研究方面的最新进展 ,其中包括晶内析出铁素体非调质钢、氮在非调质钢中的作用 ,硫的有益作用。并预测了非调质钢的应用前景。

新型微合金非调质钢的研究

研制了一种新型微合金非调质钢。通过合理设计合金成分,改善熔炼脱氧过程,控制钢中氧化物的组成、分布、形状和尺寸,在研制钢中形成微细的氧化物夹杂作为晶内铁素体最有利的析出位置。通过晶内铁素体的析出细化了晶粒,提高了钢的强度与韧性。将研制的新型微合金非调质钢用于拖拉机的牵引插销是可行且有效的。

600MPa高强度钢在超快速冷却条件下的力学性能

借助层流冷却工艺,对600 MPa高强度钢进行超快冷却,研究其抗拉强度、屈服强度和断后伸长率等力学性能的变化。结果表明,超快冷条件使钢的屈服强度和抗拉强度分别提高了90MPa和60 MPa,强度和韧性得到了提高。

45钢中夹杂物析出行为的热力学研究

针对氧化物冶金技术,从具有较好诱发晶内铁素体形核的夹杂物着手,介绍了诱发形核最为有效夹杂物的热力学和动力学研发进展,系统分析了Ti-Al-O-N系、MnS、VC、VN、V(C,N)析出的热力学条件,从而得出该体系中夹杂物析出时机。并通过试验验证了理论分析的结果,为通过控温控制夹杂物析出尺寸、数量和分布提供依据。

钒微合金化钢的技术进展与应用

介绍了钒微合金化技术的最新进展以及钒钢的开发与应用情况。氮是含钒钢中有效的合金元素,含钒钢中增氮,优化了钒在钢中的析出,显著提高沉淀强化效果。采用钒氮微合金化设计,配合适当的轧制工艺,促进V(C,N)在奥氏体中析出,起到了晶内铁素体形核核心作用,实现了含钒钢的晶粒细化。最新的研究成果表明钒微合金化可以提高双相钢、贝氏体钢、相变诱导塑性钢、孪晶诱导塑性钢、热成型马氏体钢等汽车用先进高强度钢的强度并改善使用性能,显示出良好的应用前景。钒氮微合金化技术在中国高强度钢筋、高强度型钢、非调质钢、薄板坯连铸连轧高强度带钢等产品中获得广泛应用,大大促进了中国钒微合金化钢的发展。

钒钢的技术进展

介绍了V在钢中的应用及V微合金化技术最新进展。通过含V钢中增N,利用廉价的N元素,优化了V的析出,显著提高沉淀强化效果,达到节约V用量及降低成本的目的。V-N钢中V(C,N)在奥氏体中析出,起到晶内铁素体核心作用,明显细化铁素体晶粒。V在贝氏体中的析出起到明显强化作用,提高了贝氏体的强度。V-N微合金化技术在高强度钢筋、高强度型钢、非调质钢、薄板坯连铸连轧高强度带钢等产品中获得广泛应用。

铌微合金化1800 MPa级热成形钢的高温热塑性

在碳中和背景下,以热成形钢为代表的超高强钢在汽车白车身中的应用逐渐增加。微合金化技术有助于提高热成形钢的力学性能,但微合金元素对热成形钢高温热塑性的影响仍待探索。采用Gleeble-3500热模拟试验机评估了铌质量分数为0.04%的1 800 MPa级铌微合金化热成形钢(0.04Nb钢)在不同高温条件下的热塑性,并分析了不同温度区间内0.04Nb钢的断裂失效机制。结果表明,0.04Nb钢具有2个脆性温度区间和1个塑性温度区间。试验数据分析表明,第I脆性温度区间为1 250~1 300℃,试样呈沿晶脆性断裂,原因是高温使晶界结合力减弱,同时可能存在低熔点的硫、磷等夹杂物,进一步弱化晶界结合力;塑性温度区间为850~1 250℃,在这个区间里钢的热塑性较高且断面收缩率均大于60%,虽然在此温度范围内开始有Nb(C,N)析出相的析出,但高温促进晶界和位错的运动以及动态再结晶的发生,保证了0.04Nb钢高的热塑性;第III脆性温度区间为650~800℃,在这个区间里钢的热塑性随温度降低呈下降的趋势,沿晶界呈网状分布的先共析铁素体和在晶界析出的细小Nb(C,N)析出相导致拉伸时产生的应力集中是本阶段诱发脆性断裂的主要原因。0.04Nb热成形钢在实际的连铸过程中,应避开650~800℃的脆性温度区间,而在900℃以上的塑性温度区间进行矫直操作。