用应力松驰方法研究低碳贝氏体钢的析出过程

和其它测试方法相比，应力松驰试验是研究析出过程的最好方法。用力学方法研究冶金现象是当今流行的方法，二者的结合将有利于优化冶金过程并加深化对物理现象的理解。用应力松驰方法研究低碳贝氏体钢的析出过程，就是一个实例。文中选用含Ｍｎ，Ｎｂ和Ｂ的低碳贝氏休为试验材料，试验温度范围为８００－９５０℃。试件经固溶处理，固溶温度为１２５０℃，松驰前施加２０％的预应变，应变速为１０＾－１／ｓ。试验结果用Ｓｔｒｅｓｓ     

超低碳贝氏体H型钢再结晶行为的研究

用应力松弛方法研究超低碳贝氏体H型钢在850、900、950、1000和1050℃,变形速率15s-1条件下,经过10%和50%预变形后等温应变诱导析出行为,由于这些析出行为终止静态再结晶过程,试验结果表明超低碳贝氏体H型钢再结晶停止温度在950℃。根据应力松弛方法研究结果研究了不同非再结晶区变形量条件下材料组织和性能的变化,结果表明非再结晶区的变形量越大对组织性能越有利,非再结晶的变形量应不少于40%。     

稀土La对高铌钢应变诱导析出行为的影响

在未加镧和添加镧两种成分高铌钢的基础上,应用Gleeble-1500D热模拟试验机进行压缩试验,得到了试验钢在900℃等温弛豫时的应力松弛曲线。运用Thermo Icap6300电感耦合等离子体原子发射光谱仪、ZEISS Supra55型场发射扫描电子显微镜和Tecnai F30场发射透射电子显微镜,研究了试验钢弛豫淬火后铌的固溶量、含铌相析出行为的变化规律。结果表明,La抑制了含铌相在900℃(奥氏体区)的析出动力学过程,延长了含铌相在900℃(奥氏体区)的应变诱导析出开始时间(约14 s)及结束时间(约36 s)。当加热温度为1250℃时,La使加热过程中铌的固溶量百分比提高30.6%。等温弛豫后,La使等温弛豫过程中铌的析出量百分比增加了29.6%,析出物颗粒尺寸有所粗化。     

一种Cr-Mo-Ni系贝氏体钢的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500D热模拟实验机进行热压缩实验,研究一种Cr-Mo-Ni系贝氏体钢在变形温度为850~1150℃和应变速率为0.01~10 s-1条件下的动态再结晶行为。结果表明,试验钢中添加合金元素Cr、Mo、Ni,由于固溶原子拖曳及析出物的钉扎作用,显著抑制动态再结晶;动态再结晶开始时间与变形温度的关系曲线(RTT曲线)分析表明,变形温度降低及变形速率加快均延长动态再结晶开始时间tc,温度补偿应变速率因子(Z因子)变大,愈难发生动态再结晶软化;通过线性回归计算了动态再结晶激活能Q,建立了形变Z因子模型,并回归了峰值应力、峰值应变、临界应变与Z因子的关系式,最后利用Avrami方程和应力-应变曲线建立了Cr-Mo-Ni系贝氏体钢的动态再结晶动力学模型。     

Nb微合金化对20CrNiMoH齿轮钢淬透性的影响

在20CrNiMoH钢中添加了0.03%的Nb,通过末端淬火试验、物理化学相分析以及热膨胀试验等研究Nb对试验钢在950和1200℃淬火时对其淬透性的影响。结果表明：当淬火温度为950℃时，Nb主要在析出相中，由于Nb的添加细化了晶粒，含铌钢的淬透性低于不含铌钢。当淬火温度为1200℃时，NbC析出相发生回溶，Nb固溶到奥氏体晶粒中，含铌钢的淬透性高于不含铌钢。热膨胀试验结果表明固溶Nb具有降低试验钢的临界冷却速度，提高M_s点以及推迟珠光体铁素体转变，扩大马氏体贝氏体相区的作用，从而提高其淬透性。     

铌对取向硅钢中沉淀析出的影响

应变诱导析出过程中应力的测量常应用弛豫法,通过Gleeble-3500热模拟试验机,采用应力弛豫试验测定了含Nb和不含Nb取向硅钢的沉淀析出动力学PTT曲线。结果表明:PTT曲线均呈现"C"形,鼻尖温度在900~950℃。含Nb试验钢的PTT曲线比不含铌试验钢的PTT曲线偏左上方,即铌的加入加速了第二相的沉淀析出,缩短了孕育期。     

Q550D超低碳贝氏体钢动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Q550D超低碳贝氏体钢进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～0.1 s-1条件下的流变行为。通过应力-应变曲线研究了Q550D钢的动态再结晶规律,并采用硬化率-应变(θ-ε)曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变。利用Avrami方程和应力应变曲线建立Q550D钢动态再结晶动力学模型。并通过线性回归分析计算出Q550D超低碳贝氏体钢变形激活能Q,获得了Q550D超低碳贝氏体钢高温条件下的流变应力本构方程。     

钢中Ti-Nb-N-C系四元第二相平衡固溶的热力学分析及其工程应用

根据钢中处于固溶态的元素要符合固溶度积以及各元素的含量保持物料平衡条件,建立了钢中多元第二相平衡固溶的热力学分析模型,对Ti-Nb-N-C系微合金钢在不同成分与不同温度下的固溶析出情况进行了分析,并介绍了其在管线用厚板钢产品开发中的工程应用。结果表明：随着不同元素C、N、Nb、Ti质量分数的增加,其全固溶温度都是增大的,尤其是元素Ti、N的影响更明显;固溶Nb量随钢中Nb质量分数的增大而增大,随钢中C、N、Ti元素质量分数的增大而减小,在1350～950 ℃范围内,Nb元素固溶量急速减少。固溶Ti量随钢中Ti质量分数的增大而增大,随钢中C、N、Nb元素质量分数的增大而减小,在全固溶温度～1200 ℃范围内,Ti元素固溶量急速下降;0.03%C-0.004%N-0.10%Nb-0.015%Ti系管线用18 mm厚板钢产品其全固溶温度为1506.23 ℃,理论分析表明当加热温度为1250 ℃时,阻止奥氏体晶粒粗化的第二相析出物为Nb_0.31998923Ti _{0.68001074C0.26386306,轧后采用快速冷却,并保持终冷温度约500 ℃,可有效发挥固溶元素在铁素体区的析出强化作用,大幅提升其力学性能。}N_0.73613691     

应力松弛法研究低碳贝氏体钢的静态软化行为

在Gleeble 1500热模拟试验机上,通过应力松弛实验研究了低碳贝氏体钢在不同工艺条件下奥氏体的软化行为,得到了不同温度、不同变形速率下的再结晶动力学曲线.同时,采用常规的双道次压缩实验得到了变形温度1000 ℃,应变速率0.1 s-1时,不同变形间隔的静态软化率,与应力松弛实验结果吻合得很好.说明应力松弛法是测试静态软化率的一种有效方法,可以大幅度地减少实验工作量.     

回火工艺对铌钛低碳贝氏体钢组织与性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜和力学性能检验,研究了回火温度对TMCP型铌钛微合金化低碳贝氏体钢微观组织结构、第二相析出及力学性能的影响。结果表明,回火后力学性能非单调变化,归因于铌钛微合金化钢在回火过程中,贝氏体内位错亚结构回复软化与第二相析出强化及碳的脱溶机制综合作用。400～500℃回火,Nb、Ti第二相持续析出强化,随回火温度的升高,板条贝氏体回复作用逐渐加强并逐渐达到回复稳定状态。回火温度≥500℃时,M/A岛组织发生分解,贝氏体板条合并、组织粗化,析出相聚集长大,固溶元素脱溶,组织演变为贝氏体和铁素体,强度持续降低,但韧塑性得到改善。550℃回火后钢板具有最佳综合力学性能:抗拉强度为790 MPa,屈服强度为740 MPa,伸长率为16.5%,-20℃冲击吸收能量为250 J。     

加热温度对高Nb-Ti新能源汽车用无取向硅钢第二相固溶行为的影响

利用差示扫描量热分析(DSC)、等离子体质谱仪、透射电镜对新能源汽车无取向硅钢不同加热温度下的第二相固溶情况进行了研究。结果表明,加热至1076.2 ℃时,试验钢发生明显相变。在保温40 min的条件下,随着加热温度的升高,Nb、Ti元素固溶量逐渐增加,析出量相应减少,并发现析出物多为(Nb,Ti)C复合型析出。不同加热温度下,析出物平均尺寸有所不同,且随试验温度升高呈上升趋势。     

保温温度对含Ti低碳贝氏体钢组织性能及析出相的影响

利用扫描电镜、透射电镜和能谱仪等试验方法,研究了保温温度对低碳贝氏体钢组织性能及析出相的影响。结果表明:在350~520℃,随保温温度的升高,试验钢组织由板条贝氏体逐渐演变为粒状贝氏体;试验钢的强度逐渐降低,伸长率提高;析出相体积分数有所增加。在奥氏体向贝氏体转变结束后在贝氏体铁素体基体上沉淀析出的细小析出相,其平均尺寸为4~6 nm;析出相与基体呈共格或者半共格关系,其界面能较小,具有较强的热稳定性。     

Nb微合金化低碳贝氏体圆钢的组织细化

通过热模拟试验研究了Nb微合金化在长材低碳贝氏体钢中的作用机理。研究表明对该成分的低碳贝氏体钢采用线棒材轧制时,形变诱导析出Nb(CN)抑制再结晶主要发生在轧后过程中,抑制了轧后相变前的奥氏体晶粒长大,同时抑制了贝氏体板条束的长大。变形后在空冷条件下,3 s后开始发生明显的析出,在900℃以下变形,在贝氏体相变前,可获得约10μm的均匀细小的奥氏体晶粒。     

稀土对低碳高铌钢奥氏体晶粒尺寸及Nb、Ti固溶的影响

研究了稀土对低碳高铌钢奥氏体化行为的影响,采用激光共焦显微镜观察了低碳高铌钢的奥氏体原始组织,采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定了不同加热温度下Nb、Ti的固溶量,通过扫描电子显微镜观察未固溶颗粒的大小及分布情况。结果表明,稀土能提高低碳高铌钢原始奥氏体晶粒的均匀性,细化该钢的原始奥氏体晶粒,降低钢中Nb、Ti的固溶温度。加入稀土后,在1250℃加热时奥氏体平均晶粒尺寸由未添加稀土时的36.18μm减小到23.16μm。加热温度为1250℃时,稀土使Nb、Ti的固溶百分含量分别提高了54.1%和44.9%;加热温度为1280℃时,稀土使Nb、Ti的固溶百分含量分别提高了25.6%和13.7%。     

Nb微合金化9310钢中碳化物析出规律研究

通过理论计算不同Nb含量9310钢中碳化物析出相的体积分数和颗粒半径,并对比验证相应的金相组织,研究了Nb微合金化9310钢中碳化物的析出规律。结果表明,随加热温度的升高,钢中Nb的固溶量逐渐增多,析出相NbC的体积分数逐渐减小,同时发生Oswald熟化。当温度为1050℃时,含Nb钢中析出相颗粒半径不小于50 nm;当温度高于1150℃时,钢中0.047%的微量Nb才能够完全固溶;含Nb钢中细小的NbC颗粒钉扎晶界,有效抑制了奥氏体晶粒的粗化,可使晶粒粗化温度从1000℃提高到1150℃。     

高氮低镍奥氏体不锈钢的力学性能及析出相

通过对高氮低镍奥氏体不锈钢(0Cr25Ni2Mn17Mo1NbN)进行1100℃固溶处理,水冷,利用万能拉伸试验机测试其力学性能并和316L奥氏体不锈钢进行对比。将高氮低镍奥氏体不锈钢在不同温度(700、750、800℃)时效2 h,利用光学显微镜和洛氏硬度计,观察不同温度下时效2 h试验钢的析出状况和试验钢的硬度,利用扫描电镜、透射电镜来观察和分析试验钢800℃析出物的形貌及种类。试验结果表明,高氮低镍奥氏体不锈钢在1100℃固溶处理后有良好的力学性能,高氮低镍奥氏体不锈钢在800℃大量析出相为σ相,其次是Cr2N,伴有少量Cr23C6析出,还有微量Nb(C,N)析出。析出相形态有胞状、短棒状和片状布满整个基体。试验钢时效后的硬度值要比时效前(固溶态)的硬度值高,且试样随时效温度升高其硬度值呈现上升趋势。     

奥氏体化温度对30CrNiMoNb钢析出相的影响

对30CrNiMoNb钢不同奥氏体化温度下析出相进行了研究,结果表明,钢在热轧态时Nb C大量析出有效地防止晶粒长大,使基材获得细小原始奥氏体晶粒。钢淬火时,当淬火温度低于1050℃时,Nb C析出相部分固溶于奥氏体,但未固溶Nb C可起到钉扎作用,抑制奥氏体晶粒长大,保证30CrNiMoNb钢获得细晶组织;当温度高于1050℃,Nb C部分固溶于奥氏体,未固溶部分出现明显长大,对奥氏体晶粒的钉扎作用减弱,导致奥氏体晶粒长大。     

Nb对低碳微合金钢组织与性能的影响

以低中高三种含Nb的低碳微合金钢作为试验钢,研究了Nb低碳微合金钢钢组织、碳氮化物析出相和性能之间的关系。结果表明,试验钢的热处理组织为低碳板条贝氏体+多边形铁素体。随着铌含量增加,试验钢组织中板条贝氏体含量和碳氮化物析出相数量明显增加,组织明显细化,试验钢强度显著提高。当Nb含量超过0.05%后,试验钢的强度增加不明显。因此,在低碳微合金钢中Nb的合理添加量在0.05%左右。     

Nb和Mo对矿用磨球用钢微结构和相变的影响

对不同合金成分磨球用钢样品进行高温激光共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和JMatPro软件模拟计算,研究了Nb、Mo元素对其热处理过程中微结构和相变的影响。结果表明,试验钢中添加0.051%Nb元素的原奥氏体平均晶粒尺寸最小(38.8 μm),添加0.079%Mo元素的次之,无添加的最大,可达74.1 μm。添加Nb元素时,析出物类别主要为Nb(C, N)和MnS,析出物的数量最多,显著阻碍了高温奥氏体晶粒长大。添加Mo元素时,析出物类别主要为MnS和AlN,析出物数量次之,对奥氏体晶粒长大有一定的阻碍作用。Nb和Mo元素的添加均有利于扩大贝氏体转变区,增加贝氏体转变量,提高马氏体转变开始温度。     

低碳贝氏体高强钢的析出行为及强化机理研究

制备了低碳贝氏体高强钢,观察了其第二相粒子的析出行为,并对该钢的综合强化机理进行了研究。结果表明,所制备的钢屈服强度达610 MPa、抗拉强度达720 MPa、伸长率为20%,低温韧性良好。此次制备的钢析出粒子有Nb(C,N)、Ti(C,N)、Ti C、Nb C等,析出粒子尺寸均较小,以粒径在50 nm以下的析出粒子最多。细晶强化对低碳贝氏体高强钢的屈服强度贡献值占比为36%;析出强化对屈服强度的贡献值占比为25%;相变强化对屈服强度的贡献值占比约为15%;固溶强化及其他强化方式对屈服强度的贡献值约占比为24%。