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.

Nb(N,C)的析出行为对含鈮16MnR钢板性能的影响

通过二组不同的试样 ,分析含 16MnR钢板中Nb(N ,C)的析出行为对钢板性能的影响 。

Ti-Nb微合金化对低碳高强度钢组织和性能的影响

0.153Ti-0.038Nb和0.080Ti-0.062Nb两种Ti-Nb微合金化低碳钢(/%:0.061～0.075C、0.22Si、1.76～1.77Mn、0.002～0.003S、0.006P、0.003Als、0.003 8～0.004 2N、0.004 0～0.004 5O)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成10 mm板,终轧温度880℃,水冷至630℃。试验结果表明,两种Ti-Nb微合金化钢的析出物均为(Nb,Ti)(C,N)复合析出物;当Ti含量由0.080%增加至0.153%,同时Nb含量由0.062%降至0.038%时,钢屈服和抗拉强度分别从558 MPa和653 MPa提高至633 MPa和756 MPa,屈强比、伸长率和断面收缩率变化较小。表明,添加Ti代替部分Nb进行复合微合金化可提高钢材强度,降低生产成本。

TSCR流程Ti微合金化超高强钢的第二相析出行为研究

利用Gleeble-1500D模拟机进行了Ti微合金钢的热模拟试验,研究了其在薄板坯连铸连轧(TSCR)流程下Ti(C,N)沉淀析出行为。结果表明,Ti微合金钢在TSCR流程中存在两类含Ti析出物:正方形的或矩形的TiN和球形或不规则形状TiC。TiN析出物主要在连铸凝固前钢液中和铸坯均匀化加热时析出,在连轧时起到抑制动态再结晶晶粒生长的作用;而TiC析出物主要是在连轧和卷取时析出,对Ti微合金钢起沉淀强化作用。为了提高Ti微合金钢沉淀强化效果,应在TSCR流程中增加TiC的体积分数和减小TiC的尺寸。

V、N含量和热处理对抗腐蚀油套管组织和性能的影响

研究了不同正火温度和不同V、N含量对1%Cr中碳钢的组织和力学性能的影响,结果表明,V、N含量提高,虽然增加了析出强化作用,但材料强度却随之降低,韧性大幅度提高。在950℃正火温度下较高V、N含量V3钢中的铁素体含量是较低V、N含量的V1钢中铁素体的6倍,而在850℃正火温度下V1钢中的珠光体晶粒尺寸是V3钢的3倍。随着正火温度提高,铁素体和珠光体含量均降低,贝氏体含量增加。因此可以看出增加V、N含量以及降低正火温度都有利于铁素体和珠光体组织转变。通过分析可知,未溶解的V(C,N)会阻碍奥氏体晶粒的粗化,并作为先共析铁素体的形核质点促进了铁素体转变,阻碍了贝氏体的形成,从而获得了具有良好抗腐蚀性能的铁素体+珠光体组织结构,并且使材料强度达到80ksi(552 MPa)。

氮含量对500E抗震钢筋20MnVN组织和性能的影响

研究的Ф6．5mm500E抗震钢筋20MnVN（／％：0．19～0．20C，0．23～0．26Si，1．26—1．31Mn，0．016～0．023P，0．006—0．012S，0．10～0．11V，0．0038—0．0163N）的生产流程为50t顶底复吹转炉-LF-160mm×160mm方坯连铸-控轧控冷工艺。结果表明，随着钢中氮含量增加，500E20MnVN钢盘条拉伸断口的韧窝变深，口径增大，组织中铁素体含量由63．6％增加至74．8％；增加氮含量有助于20MnVN钢盘条屈服强度、抗拉强度和伸长率的提高，当氮含量由0．0038％增加到0．0163％时，该钢屈服强度、抗拉强度和伸长率分别由513MPa、650MPa和10．5％提高到571MPa、703MPa和13．0％。分析了V—N微合金化和V（C，N）析出的强韧化机理。

直轧条件下含Nb钢筋中Nb(C,N)的析出强化机理及控冷工艺优化

为了解决方坯直轧工艺生产含Nb钢筋出现的强化效果不显著问题,通过经典形核理论计算了Nb(C,N)在奥氏体中沉淀析出动力学行为特点,并通过现场控冷工艺试验验证了理论计算的结果。结果表明,加热炉轧制生产含Nb钢筋过程中Nb(C,N)的沉淀析出以晶界形核为主,方坯直轧工艺生产含Nb钢筋过程中Nb(C,N)的沉淀析出以位错形核为主;在含Nb钢筋的成分体系下,Nb(C,N)在奥氏体中沉淀析出过程中的晶界形核和位错形核C曲线鼻尖点温度分别约为1000℃和900℃;方坯直轧工艺生产含Nb钢筋可以在精轧机架间设置多段预穿水,以保证足够低的终轧温度,来获得Nb(C,N)沉淀析出的最佳强化效果。

微合金元素Nb和Ti对高强工程结构钢低温冲击性能的影响

通过对比国内某钢厂两种不同成分的Q345E性能发现,添加微合金元素Nb和Ti后Q345E的屈服强度和抗拉强度升高,低温冲击性能降低;利用热力学计算软件Thermo-Calc计算Nb-Ti钢和C-Mn钢的平衡态析出相发现,二者主要区别在于Nb-Ti钢多了(Nb、Ti)(C、N)析出相;同时设计三种不同含量Ti的高强试验钢,进行冲击试验后在扫描电镜下观察断口的微观形貌以及第二相颗粒,发现随着Ti含量的增加,试验钢低温冲击性能降低,断口处存在大量大颗粒第二相粒子聚集分布,能谱分析为(Nb、Ti)(C、N),导致冲击功降低.这说明加Ti后会恶化低合金高强度钢Q345E低温冲击性能,因此需要配合控轧控冷与成分的设计,控制第二相粒子的尺寸.

铌微合金化H13钢中异相形核(Ti,Nb,V)(C,N)相形成机理研究

AISI H13热作模具钢中碳氮化物的析出会对钢的强度、硬度、韧性及耐疲劳等性能产生不利影响。对电渣重熔含铌H13钢锻造棒材中尺寸大于1μm的异相形核析出相的特征进行分析,同时利用热力学软件Thermo-Calc对其形成过程进行合理的解释。棒材中存在的析出相包含3层结构,中心为氧化物核心,主要为氧化铝或镁铝尖晶石,中间层为富Ti-V的碳氮化物相,最外层为富Nb碳氮化物相。2类碳氮化物相成分分布较为集中,富Ti-V相的平均成分为(Ti_(0.477)V_(0.336)Nb_(0.187))C_xN_y,富Nb的平均成分为(Ti_(0.128)V_(0.255)Nb_(0.617))C_xN_y。钢中观察到的析出相的尺寸甚至可以达到10μm以上。Thermo-Calc计算表明,核心镁铝尖晶石及氧化铝在凝固前即已生成,凝固过程中,当固相率达到0.823时,富Ti相依附于氧化物首先析出,随后富V相、富Nb相依次析出。在随后的热处理中,富V相溶解于富Ti相中,形成棒材中观察到的3层(Ti,Nb,V)(C,N)相。

氮对含钒Q345钢组织和力学性能的影响

试验钢为含钒0.080%的Q345钢,氮含量按0%、0.022%、0.034%、0.042%逐渐升高。利用Thermo-Calc软件进行了热力学分析计算,结果表明:钢中不含氮时,V(C,N)在奥氏体中析出温度较低,为933℃,当钢中氮含量为0.042%时,在奥氏体中析出温度1 340℃。通过透射电镜,可以发现含钒Q345钢随着氮含量增高,钢中析出了大量的V(C,N)弥散在钢中,起到析出强化作用和细化晶粒作用。金相组织得到明显细化。增氮后钢的力学性能得到明显增强,不含氮时试验钢的屈服强度486 MPa,抗拉强度686 MPa,当氮含量为0.034%时,试验钢的屈服强度为610 MPa,抗拉强度732 MPa,钢的屈服强度提高了124 MPa。抗拉强度提高了46 MPa。并且通过拉伸断口判断,随着氮含量的增加,Q345钢的塑韧性得到增强。

冷轧压下量对钒微合金化TRIP钢组织性能的影响

研究了冷轧压下量对钒微合金化TRIP钢组织性能的影响。结果表明,增加冷轧压下量,连续退火试样中铁素体体积分数减少,贝氏体体积分数增多;块状残留奥氏体晶粒尺寸有所减小,体积分数增多,达到16.2%,大多弥散地分布于晶界处;直径大多在3~10 nm之间的细小V(C,N)析出粒子弥散分布于基体组织,并与高密度位错交互作用而钉扎位错。冷轧压下量增加至83.6%,强度增加,尤其屈服强度增加了150 MPa;伸长率和强塑积均提高,强塑积达到24603 MPa·%。

钒微合金化中锰马氏体耐磨钢奥氏体晶粒长大行为

利用热模拟试验机、OM和TEM研究了钒微合金化中锰马氏体耐磨钢的奥氏体晶粒长大行为,分析了不同加热温度和保温时间下第二相粒子的形貌、尺寸和粒径分布及其与奥氏体晶粒长大行为的交互作用。结果表明,在820℃保温10 s时,试样的平均奥氏体晶粒尺寸为3.98μm,继续保温3600 s后仅长大1.47μm,具有较强的抗粗化能力。这是因为基体中细小的V(C, N)粒子钉扎奥氏体晶界,抑制了奥氏体晶粒的长大。随着保温温度升高和时间的增加,V(C, N)粒子发生溶解和粗化,钉扎能力减弱,奥氏体晶粒快速长大。利用增加时间指数的新型Sellars模型,通过预设误差函数的新型计算方法,建立了两段奥氏体长大模型,其与传统Beck模型相比,预测精度大幅度提升。

Q550D钒氮钢特厚板组织性能与表面质量

研究了控轧控冷工艺对工业试生产的50 mm厚V-N微合金钢中厚板组织与性能的影响,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机等对试验钢微观组织、力学性能及钢板表面质量进行了观察及分析。结果表明:试验钢在终冷温度为630℃时,显微组织由针状铁素体、多边形铁素体和少量粒状贝氏体组成,可观察到V(C,N)析出粒子。试验钢中部屈服强度达599 MPa,伸长率为20%,-20℃时的冲击吸收能量为199 J。降低钢中Al元素的含量,钢板表面质量得到了明显的改善。

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_(c1)=737℃、A_(c3)=886℃。最终筛选出入精轧温度为810℃、回复段温度为800℃时,可获得的晶粒尺寸达4μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。