V-N微合金化非调质钢的组织和力学性能

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究一种V-N微合金化非调质钢,分析了V(C,N)的形变诱导析出特性,绘制了析出-温度-时间(Precipitation-Temperature-Time, PTT)曲线;设计了一种形变热处理工艺,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征了微观组织,利用万能拉伸试验机测试力学性能。结果表明,在应力松弛过程中,V(C,N)的鼻尖析出温度在800℃左右,保温12 s后开始析出,90 s后析出结束。试验钢在800℃的变形量由15%提高到30%时,屈服强度和抗拉强度均逐步提高,分别提高了30 MPa和45 MPa,伸长率在11%~12%的范围内变化,冲击吸收能量由19.5 J提高到了25 J;随着等温变形量的增加,基体晶粒内部的位错密度显著增加,析出相数量增多并且分布更为弥散,晶内和晶界处均发现了长度在50~150 nm、宽度在20~50 nm尺寸范围的析出相。

氮在非调质钢中的作用

介绍了氮在非调质钢中所起的有益作用。在Nb ,V ,Ti三种微合金化元素中 ,钒有较高的溶解度 ,是非调质钢最常用也是最有效的强化元素。钒在钢中通过形成细小析出相起细化晶粒和沉淀强化作用。与碳相比 ,氮与钒有更强的亲和力 ,且氮化物更稳定 ,因此 ,氮对控制钒的析出起更重要的作用。大量研究结果表明 ,非调质钢中增氮改变了钒在相间的分布 ,促进V(C ,N)析出 ,使析出相的颗粒尺寸明显减小。因而氮增强了非调质钢中钒的沉淀强化作用 ,大幅度提高钢的强度。氮通过促进V(C ,N)析出 ,有效地钉扎奥氏体 -铁素体晶界 ,细化了铁素体晶粒。细小的V(C ,N)析出相促进晶内铁素体的形成 ,进一步细化了铁素体组织。对微钛处理非调质钢 ,增氮还提高TiN颗粒的稳定性 ,更有效地阻止奥氏体晶粒长大。充分利用廉价而丰富的氮 ,在保证一定的强度水平下 ,可节约贵重钒合金 ,进一步降低非调质钢的成本。因此 ,氮是非调质钢中经济有效的微合金化元素。