非调质中碳钢晶内铁素体形核影响因素的研究

研究了非调质中碳钢晶内铁素体形核的影响因素。运用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备,从夹杂物的尺寸、分布和种类三方面探究其对晶内铁素体形核长大的作用,进一步为高质量洁净钢冶炼提供理论依据。试验结果表明,夹杂物成分为Al2O3、Ti N、VN等时最佳诱导等轴型铁素体的尺寸为2~4μm;等轴型铁素体包裹夹杂物的分布最有利于铁素体的生长;Mn S析出于Ti N表面非常有助于诱发晶内铁素体。     

氧化物冶金技术应用及进展

氧化物冶金是利用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术。应用氧化物冶金技术已成功开发出了高强度高韧性的非调质钢和低碳钢。文章讨论了氧化物冶金类型钢的显微组织特征,分析了钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理,简述了氧化物冶金技术的应用前景。利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢有效的技术途径。     

微量钛镁复合处理对低碳钢中夹杂物和组织的影响

对低碳钢进行钛镁复合处理,通过SEM-EDS和金相显微镜表征钢中夹杂物的特征(种类、尺寸、分布)和微观组织变化,探讨夹杂物诱导形核的可能机制。结果表明:钛镁复合处理后,钢中77%的夹杂物尺寸小于4μm,单位体积的夹杂物数量提高了48%;(Ti,Mg)Ox-MnS型复合杂物具有促进晶内铁素体形核的能力;贫Mn区是(Ti,Mg)Ox-MnS型复合夹杂物诱导晶内铁素体形核的可能机制。     

等温处理对高级别管线钢晶内铁索体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

等温处理对高级别管线钢晶内铁素体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

基于氧化物冶金的微合金化研究

介绍了国内外氧化物冶金技术的进展情况;分析了微合金体系中各元素的协同及交互作用以及夹杂物、第二相粒子析出、演变对钢的相变、组织结构和性能的影响规律;阐述了冶炼、凝固过程中“有益”夹杂物析出的热力学、动力学研究现状,分析了夹杂物性质、尺寸、分布等对诱发晶内铁素体形核的影响;综述了热加工和焊接过程对组织演化、晶粒细化、晶内铁素体优先析出及提高母材钢和焊接热影响区强韧性机制。总结了氧化物冶金研究工作进展及存在的问题,结合课题组研究的成果,提出了基于氧化物冶金的微合金化思想并比较了其与传统微合金化的异同;展望了基于氧化物冶金的微合金化理论方面需要进一步开展的研究工作。      

奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒。为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆。利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异。结果表明,随着奥氏体化温度从1250 ℃增加至1400 ℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6 μm 增加至279.8 μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350 ℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5～3 μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理。奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加。      

晶内铁素体的形核机理

系统地研究了MnS、CuS及其复合物附近的微区在晶内铁素体形核过程中的成分变化,未发现诱导晶内铁素体形核的MnS、CuS及其复合物附近的微区锰含量有明显的变化。夹杂物诱导晶内铁素体形核的机理是：夹杂物作为一种惰性介质具有较高的惰性界面能,它对诱导晶内铁素体形核起主要作用。夹杂物造成其附近有较高的应力-应变能,夹杂物与铁素体的错配度较小均促进晶内铁素体的形核、长大。     

低合金高强钢微观组织转变机制

摘要：通过高温激光共聚焦显微镜原位观察低合金高强钢（Q345R）在热循环过程中微观组织演变规律，并结合扫描电镜和纳米压痕，研究不同类型铁素体形核、长大机制及硬度。结果表明，铁素体可在晶界、亚晶界及夹杂物上形核，多边形铁素体及链状晶界铁素体主要在晶界上形核，而侧板条铁素体可在晶界及亚晶界上形核，而针状铁素体则主要在夹杂物及已形成的铁素体上形核，且奥氏体晶界及晶内亚结构尺寸控制了铁素体尺寸；讨论了夹杂物特征参数对针状铁素体形核的影响规律，Al、Mg、Ca、S等元素的含量达到一定比值且尺寸在5μm以下的复合夹杂物更容易成为针状铁素体的诱导核心；硬度实验结果表明，不同类型铁素体组织硬度存在差别，针状铁素体硬度最大可达到4GPa。     

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.     

Ti对大线能量焊接焊缝组织和性能的影响

对不同Ti含量的气电立焊焊缝组织及力学性能进行了对比研究。结果表明,Ti的质量分数在0.028%~0.038%范围内时,焊缝中获得大量细小的针状铁素体,焊缝组织及低温韧性得以明显改善。当Ti过量时,焊缝中的针状铁素体减少,组织以贝氏体为主,低温韧性相应下降。焊缝组织中观察到块状和条状的M-A组元,随着焊缝Ti含量增加,其总量增加。焊缝夹杂物多为以氧化物为核心,外层包裹着MnS的复合夹杂物,并随夹杂物Ti含量的增加,由Mn-Si-Al-O型向Ti-Mn-Al-O型转变,有利于促进针状铁素体形成。而当焊缝中Ti过量时,主要夹杂物又转变为对针状铁素体形核无效的Ti-Al-O型,促进了贝氏体转变。     

应用氧化物冶金技术开发非调质钢的研究

从氧化物冶金机理分析入手,结合合金元素对钢组织的影响,对氧化物冶金型非调质钢进行了实验研究.结果表明:冶炼过程中添加合金元素(V、N)后,可形成细小、弥散分布的、高熔点的碳、氮化物小颗粒,并以此作为晶内铁素体的形核核心,析出了大量的以细小的夹杂物为核心的晶内铁素体,明显细化了组织,提高了钢的力学性能.     

Al对稀土处理C-Mn钢连续冷却组织转变的影响

研究Al预脱氧对Ce处理钢夹杂物和显微组织的影响,利用热力学计算、带能谱的扫描电镜和DIL805A热膨胀仪检测进行了对比研究。得到如下结论:Ce处理后钢中的主要夹杂物从MnS转变为Ce2O2S+MnS,Al脱氧能使Ce处理钢中夹杂物转变为CeAlO3+Ce2S3+MnS。Ce处理C-Mn钢连续冷却过程有利于获得晶内铁素体的冷速为2~8℃/s。Al脱氧能改变诱导晶内铁素体形核的核心夹杂物种类,诱导铁素体形核的能力降低,且Al能够使Ce处理钢连续冷却组织转变(CCT)曲线向左上方移动,促进铁素体在晶界形核,不利于Ce处理后晶内铁素体的形成。Al脱氧Ce处理C-Mn钢在冷速为2~5℃/s时,由于夹杂物核心成分的改变与Al合金化作用导致晶内铁素体含量较未用Al脱氧Ce处理钢少。     

Tailoring the Microstructure of Coarse-Grained HAZ in Steel for Large Heat Input Welding: Effect of Ti–Mg–Ce–V Inclusion/Precipitation Particles

In this study, a novel Ti–Mg–Ce–V-treated steel was designed for large heat input welding. The addition of Ce in Ti → Mg deoxidation process ensured sufficient Ti–Mg–Ce oxide inclusions in steel. The complex precipitation of V further improved the nucleation ability of ferrite. At simulated heat input of 500 kJ/cm, significant austenite pinning effect and intragranular ferrite nucleation were realized concurrently. A fine-grained microstructure with high impact toughness was obtained.

     

X120管线钢中含镁夹杂物对形变奥氏体及γ-α相变的影响

 对微镁处理X120管线钢轧制工艺进行热模拟,发现含镁夹杂物可以在形变奥氏体细化与再结晶时起到形核核心的作用,同时晶界夹杂物还有晶内铁素体诱导的双重作用。含镁夹杂物还可以在小于20µm甚至10µm的形变奥氏体内直接诱导晶内铁素体形核,部分夹杂物也有在形变奥氏体内间接诱导晶内铁素体形核的作用。     

Effect of SiMg alloy on inclusions and microstructures of 16Mn steel

Abstract

The effects of cooling methods and Mg content on the inclusions and microstructures of 16Mn steel were observed, and the mechanism of intragranular ferrite nucleation induced by Mg containing inclusions is discussed. The results show that trace amounts of Mg in steel can induce intragranular ferrite nucleation. With increasing Mg content, the percentage of intragranular ferrite increases, while the optimum Mg content is ～0·0048 wt-%. The appropriate cooling methods are furnace cooling to 1473 plus water cooling and water cooling. The lattice disregistry among MgAl₂O₄, MgO and ferrite–Fe phase is very small, and there is a Si enriched zone on the inclusions, which both contribute to the nucleation of intragranular ferrite.     

低碳微合金钢中的晶内铁素体及组织控制

回顾和评述了晶内铁素体的发现、发展及其与组织控制的关系.介绍了晶内铁素体的形核机制和影响晶内铁素体形成的因素,讨论了晶内铁素体的三维形态和长大动力学,并从以上几方面分析了晶内铁素体对低碳微合金钢组织细化的重要作用和影响.