热处理工艺及Nb微合金化对9Ni钢组织性能的影响

为了适应LNG燃料罐、储罐使用需要,对9Ni钢进行冶炼、轧制关键工艺控制,研究两相区热处理工艺及Nb微合金化对组织性能的影响。结果表明,随着亚温淬火温度的升高,屈服强度、抗拉强度、屈强比先降低后升高。随着回火温度的升高,屈服强度与抗拉强度逐渐降低,伸长率升高;当回火温度为600℃时,屈服强度与抗拉强度达到最低值,伸长率达到最高值。亚温淬火态组织呈现大、小晶粒并存状态,有助于降低钢板屈强比。Nb微合金化9Ni钢板成品组织主要为回火索氏体组织及3%~8%残余奥氏体。0.015%Nb的加入使9Ni钢平均屈服强度提高约50 MPa,抗拉强度提高约40 MPa,-196℃横向夏比V型冲击吸收能提高约40 J。

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。

Nb微合金化建筑钢筋微观组织与屈服行为的关系

采用力学拉伸试验、显微组织观察等手段,对屈服平台长度不同的Nb微合金化建筑钢筋进行了金相组织定量分析,并对无屈服平台的试样进行了时效处理。结果表明:贝氏体含量影响着钢筋屈服平台的变化;随贝氏体含量的增大,钢筋屈服平台长度逐渐缩短直至消失;一定温度下,长时间的时效保温处理可使得钢筋的屈服平台得以恢复。在此基础上,讨论了贝氏体的影响机理、生成原因以及改善措施。

Nb微合金钢析出行为的热力学计算

以析出热力学为基础,对Fe-Nb-C-N系统中奥氏体/碳氮化物的热平衡过程,计算了不同温度下碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力、各组元的原子分数及奥氏体组分等．结果表明,随着温度的降低,析出相的平衡摩尔分数增大,溶解在奥氏体中的各组元的摩尔分数降低,析出相的化学驱动力增大．在低温条件下,Nb和N元素已基本析出．碳化物在析出物中所占的比例主要取决于钢的成分和温度．对于同一成分的钢种,这一比值随着温度的降低而增大．

Nb微合金化Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的组织与力学性能

向Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加0.35%的Nb,提高钢中C元素含量至0.1%,并配合适当热处理工艺以提高TWIP钢的屈服强度。结果表明:改进后的Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的屈服强度由原来的320 MPa提高至445 MPa,均匀伸长率则由65%降低至55%。Nb元素的添加会强烈阻碍TWIP钢的再结晶晶粒的长大,显著细化TWIP钢的奥氏体晶粒,并且添加的Nb、C元素经退火处理后主要以纳米级Nb C沉淀相的形式弥散分布于奥氏体基体上,这些细小的沉淀相将通过Orowan机制进一步提高TWIP钢的强度。此外,Nb、C元素的添加并未显著改变室温下Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的塑性变形机制,应变诱发孪晶仍然是Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的主要变形机制,奥氏体基体仍然维持着较低的层错能。通过细晶强化和沉淀强化的双重作用显著提高Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的强度,同时奥氏体基体的TWIP效应保证了改进后的TWIP钢仍具有良好的塑性。

Nb微合金化对NM550耐磨钢力学性能和组织的影响

通过光学显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析以及力学性能测试,研究了不同热处理工艺及Nb元素的加入对NM550耐磨钢的组织和力学性能的影响.结果表明:在200℃回火时,随着淬火温度的提高,不含Nb钢的晶粒长大比较明显,强度和硬度下降,韧性提高;含Nb钢中Nb的析出物抑制了晶粒的长大,同时Nb的回溶提高了奥氏体中的合金浓度、减小了析出物尺寸,在固溶强化、析出强化和细晶强化的共同作用下,含Nb钢展示了更优异的力学性能。当回火温度从200℃升高到250℃时,由于碳化物的粗化,两种钢的力学性能都出现不同程度的下降,应当避免在此温度回火.

预应变对Nb微合金化09MnNiDR低温钢高温塑性的影响

利用光学和电子显微镜观察断口组织,并测定断面收缩率来研究预拉伸应变对Nb微合金化低温钢09MnNiDR高温塑性的影响。当试样进行5%变形量预拉伸,800℃时断口组织主要为铁素体,晶界处有网状先共析晶界铁素体,断面收缩率为63%;900℃时断口组织主要为贝氏体和针状铁素体以及大量碳氮化物,断面收缩率降至35%;1000℃时断口组织主要为板条马氏体,断面收缩率升至95%。与未进行预应变试样相比,在800～920℃的温度区间,断面收缩率显著降低,预应变明显恶化了Nb微合金化09MnNiDR钢的高温塑性,这主要与预应变促进了尺寸为十几纳米至几十纳米Nb碳氮化物的沿晶界析出有关。

时效处理对Nb微合金化钢筋屈服的影响

采用光学显微镜和电子透射显微镜观察等方法,研究了时效处理对Nb微合金化钢筋组织与性能的影响,并着重分析了Nb微合金化钢筋屈服点不明显的原因。研究表明,在200℃下进行45 h以上时效处理后的试样,由于时效促进了固溶碳原子的扩散,使相当数量的碳原子偏聚到刃型位错下方形成柯氏气团,使钢筋的屈服点得到恢复。

Nb微合金化对热轧700 MPa超高强耐候钢组织和性能的影响

试验超高强耐候钢(/%:0.062～0.065C、0.29～0.30Si、1.23～1.27Mn、0.49～0.52Cr、0.19～0.20Ni、0.29～0.31Cu、0～0.20Mo、0.035～0.060Nb)由50kg真空感应炉熔炼,在实验室锻成60mm×60 mm方坯并热轧成4 mm板材,末道次温度880℃,水冷至600℃炉冷。用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机研究了Nb和Nb-Mo微合金化对该钢组织和力学性能的影响。试验结果表明,0.060%Nb钢较0.035%Nb钢晶粒更细,强度提高～70 MPa,但伸长率相同;与未加Mo的0.035%Nb和0.060%Nb钢相比,0.035%Nb-O.20%Mo钢M/A相明显增加,并出现大量贝氏体组织,抗拉强度增加,但屈强比和伸长率降低。

过弛豫对含Nb微合金钢时效行为的影响

运用热模拟技术,通过硬度测量及透射电镜(TEM)观察,分析了含Nb微合金钢奥氏体变形后长时间弛豫对低温(525℃)时效行为的影响。结果表明,硬度值在时效初期一直下降,到120min后,开始缓慢回升,到1200min基本保持不变。高温析出的Nb(C,N)粗化后即使长时间时效,颗粒并没有明显长大。时效后期的硬度值上升是由于Nb在α相中再析出造成的。比较过弛豫试样与未变形直接淬火试样的硬度值,发现两者变化趋势类似。

Nb微合金化冷轧双相钢DP980的试制研究

采用C-Si-Mn-Cr-Nb合金系,采取两种热轧、退火工艺,在实验室试制Nb微合金化冷轧双相钢DP980。结果表明,两种试制钢的抗拉强度分别为1034 MPa和1048 MPa,屈服强度分别为534 MPa和499 MPa,伸长率分别为11.2%和11.3%,n值分别为0.28和0.27,屈强比分别为0.52和0.48;试制钢的热轧组织为F+P,连续退火后的组织为F+M,退火后的应力应变曲线表现出连续屈服的特点。

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。

Nb微合金化低碳贝氏体钢的再结晶和应变诱导析出

通过Gleeble-2000热模拟试验机研究了850～1050℃双道次变形(第1道次60%,20 s^(-1),第2道次20%,10 s^(-1))及不同道次间隔时间(10～50 s)对含铌低碳贝氏体钢(%:0.21C、1.50Cr、0.20Mo、0.047Nb)再结晶的影响和应变诱导析出Nb(CN)与热变形奥氏体再结晶的相互作用。结果表明,该钢在1000～900℃变形10 s后,开始应变诱导析出Nb(CN),延迟静态再结晶过程;通过双道次变形,可获得≤10μm奥氏体晶粒。

高Nb微合金钢连续冷却转变行为的研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机,测定一种高Nb微合金钢的变形前后及变形弛豫后的CCT曲线,并测定了奥氏体化、变形弛豫前后钢中固溶Nb的含量,分析了变形及弛豫对CCT曲线及组织的影响,结果表明:变形促进相变,使CCT曲线向左上方移动,并细化室温组织。变形后弛豫过程中,由于回复、再结晶的发生,降低了奥氏体的形变储能,降低了变形对组织的细化作用,使室温组织粗化。此外,Nb的析出降低了奥氏体中固溶Nb、C的含量,从而减弱了对相变的抑制作用,使相变温度升高。

TSCR生产Nb微合金化管线钢控轧工艺研究

控轧工艺是用薄板坯连铸连轧流程生产Nb微合金化管线钢的技术关键;通过对粗晶奥氏体再结晶规律的研究,以及对薄板坯连铸连轧流程再结晶控轧和未再结晶控轧的工艺研究,成功地开发出组织均匀、细化的Nb微合金化X52、X56和X60管线钢。

低温变形Nb微合金钢铁素体相变的数学模型

以热力学和动力学理论为基础,研究了 Nb 微合金钢热变形过程中铁素体相的形核及长大过程,在形核速率计算中引入变形储能、晶界凸阶及微合金元素的作用,建立了低温变形诱导铁素体相变的动力学模型,分析了热变形参数和化学成分对相变分数和晶粒尺寸的影响．变形温度的降低和变形程度的增加,促进了α相变过程,相变体积分数增加,晶粒得到细化．C 与 Mn 含量增加的效果则相反．模型应用于热轧带钢生产过程的模拟,计算结果和实测结果吻合良好．

含Nb微合金钢中固溶Nb与非固溶Nb的定量测定与应用

提出了一种Nb微合金钢中固溶Nb和非固溶Nb定量测定的方法。该方法包括化学溶解、过滤分离和电感耦合等离子光谱分析等步骤。结果表明:利用该方法可以准确地分析钢中固溶Nb的含量。该方法可以用于研究Nb在加热过程的溶解行为、热变形过程中析出行为,为定量研究Nb在钢中的作用提供一个有效的途径。

Nb微合金化高Mo热作模具钢的热力学研究

利用Thermo-calc热力学计算软件和TCFE-3数据库,对含Nb高Mo热作模具钢成分进行了优化。探讨了Cr、Mo元素含量对富Cr的M23C6型碳化物固溶温度的影响,得到元素Cr、Mo合适的质量分数分别为4.0%和2.5%。此外,还讨论了元素Nb对(V、Nb)C型碳化物的固溶温度的影响趋势,当添加0.03%Nb时可将固溶温度由1150℃提高至1240℃。热力学计算显示钢中有大量的Mo2C型碳化物生成,计算结果同文献有良好的一致性。提出了质量分数为0.39C-0.6Si-0.4Mn-4.0Cr-2.5Mo-0.9V的热作模具钢具有高热疲劳寿命和抗回火软化能力及高温强度的潜力。

CSP线Nb微合金化HSLA钢试验研究

为在CSP生产线利用Nb微合金化技术生产HSLA钢,通过在试验室建立了CSP铸坯模拟和CSP轧制模拟的试验方法,研究了Nb微合金化试验钢的组织和性能。结果表明试验室CSP铸坯模拟和CSP轧制模拟技术上是可行的。试验钢的铁素体晶粒尺寸为3.7μm,屈服强度为535MPa,延伸率为30%。

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。