Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁素体+晶界块状铁素体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiO_x+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.      

Mg处理高钢级管线钢焊接热影响区晶内铁素体形核机制研究

采用热模拟技术,EBSD技术和透射电子显微镜对镁处理高钢级管线钢的焊接热影响区(HAZ)晶内铁素体(IGF)的形核现象和机制进行了试验研究。结果表明:镁处理钢中形成大量的Al、Ti、Mg复合氧化物夹杂,其颗粒大小为0.5~3μm。在粗晶热影响区(CGHAZ)中,含Mg复合氧化物具有促进晶内针状铁素体形核的能力。对Mg处理高钢级管线钢焊接热影响区晶内铁素体的形核机制进行了探讨。     

钢中铝对钛氧化物及针状铁素体形成的影响

通过热力学计算及实验,研究了Al含量对含Ti钢中的夹杂物和凝固组织的影响.研究发现:ω(Al)＞0.003%时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物,该类夹杂物不能促进针状铁素体的形成,组织由平行排列的侧板条铁素体组成.ω(AI)＜0.003%时,钢中形成大量的Ti、Al、Ca、Si、Mn复合氧化物夹杂,其颗粒小于3μm.复合Ti的氧化物具有促进针状铁素体形核的能力,组织由大量的针状铁素体组成.     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La₂O₂S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La₂O₂S+TiO_x+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.      

低合金钢焊接粗晶区连续冷却铁素体相变规律

 利用焊接粗晶区连续冷却淬火方法,对比分析了钛处理钢和普通C Mn钢焊接粗晶区连续冷却不同阶段的相变组织,研究了铁素体相变规律。结果表明,C Mn钢焊接粗晶区主要为晶界铁素体+魏氏组织铁素体;钛处理钢焊接粗晶区主要为晶界铁素体+魏氏组织铁素体+晶内铁素体组织。在钛处理钢中,晶界铁素体、魏氏组织铁素体和晶内铁素体的相变开始温度相同,但各自长大的动力学条件不同。当晶内铁素体和魏氏组织铁素体竞争发生相变时,晶内铁素体在晶内弥散分布氧化物夹杂上的非均质形核抑制了魏氏组织铁素体向晶内的长大。     

钙处理钛合金化钢中TiN析出行为

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效球化钢中的夹杂物和还原夹杂物中的TiOx,还原的Ti逐渐向夹杂物表层扩散积聚,促进了TiN在复合氧化物表面局部析出。钢中细小氧化物及氮化物的数量随Ti含量增加而增加,因此,钙处理较高Ti含量钢有助于促进细小的复合氧化物+TiN夹杂物的形成,并延迟凝固过程中TiN均质形核时间,细化TiN颗粒的尺寸。2~3μm的TiN不仅能诱导多边形铁素体析出,也能诱导针状铁素体析出。TiN及MnS在复合氧化物表面局部析出有助于互锁的针状铁素体诱导析出。     

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。      

Mg含量对焊接热影响区夹杂物及组织的影响

通过焊接热模拟试验研究了钢中Mg含量对焊接热影响区夹杂物及组织的影响。研究结果表明,随着钢中Mg质量分数由0增加至27×10-6再到37×10-6,氧硫化物复合夹杂类型变化为Al_2O_3-Mn S→MgO+Al_2O_3+Ti2O3-Mn S→MgO-Mn S;氧硫化物复合夹杂数量增加、尺寸减小。焊接热影响区组织变化为晶界铁素体+魏氏组织+侧板条铁素体→晶界铁素体+晶内针状铁素体→块状铁素体。利用Mg脱氧工艺生产的钢板经过400 k J/cm大线能量焊接后热影响区的-20℃冲击功都在100 J以上。     

原位观察TiN粒子对低合金高强度钢模拟焊接热影响区粗晶区晶粒细化作用

采用高温激光共聚焦显微镜原位观察和电子背散射衍射技术研究TiN粒子在低合金高强度钢模拟大线能量焊接热循环过程中晶粒细化效果.研究发现合理的Ti和N含量能形成大量细小弥散分布的纳米级TiN粒子,在焊接热循环过程中有效钉扎热影响区粗晶区奥氏体晶界,抑制晶粒粗化.同时,TiN附着在Al₂O₃表面析出,在冷却过程中有效促进针状铁素体形核,得到有效晶粒尺寸非常细小的由少量针状铁素体和大量贝氏体构成的复合组织.      

镁处理对钢中夹杂物以及HAZ组织和性能的影响

 近年来镁处理的氧化物冶金技术研究非常活跃,为了总结镁处理氧化物冶金研究的最新成果,综述了镁处理对钢中夹杂物以及HAZ组织和性能的影响研究。通过镁处理形成的微米级含镁氧化物和硫化物复合夹杂物可以诱导晶内针状铁素体析出;镁处理过程中形成的纳米析出物,通过对奥氏体晶界的钉扎作用可以抑制原奥氏体晶粒长大,钉扎粒子多为300 nm以下的TiN、在MgO表面析出TiN形成的MgO+TiN复合夹杂和镁的氧化物或硫化物及其复合夹杂物。这两种氧化物冶金作用机理都有助于提高厚钢板的大线能量焊接热影响区的低温冲击韧性。镁处理可以同时对钢中氧化物和硫化物进行改性,改变了硫化物的组成和形态,生成以含镁夹杂物为核心,外围包裹MnS的复合夹杂物抑制了树枝状MnS的生成,促进钢中生成细小、球状分布的MnS夹杂物,进而改善钢的可加工性能;并且形成的含镁复合夹杂物之间的作用力约为Al₂O₃夹杂物之间作用力的1/10,作用距离约为Al₂O₃夹杂物最大作用距离的2/5,呈现弥散分布状态。     

Nb-V-Ti微合金钢中奥氏体两相区变形过程组织演变

利用循环加热-淬火工艺制备超细晶奥氏体的基础上,将超细晶奥氏体快冷至两相区实施不同应变速率下的单道次变形,分析其在两相区的动态组织演变特征。结果表明：奥氏体晶粒尺寸为1～3μm的Nb-V-Ti微合金,在两相区不同应变速率变形下可获得尺寸小于500 nm铁素体晶粒,且变形过程中铁素体由初始的不均匀条带状分布逐渐演变为均匀弥散化分布。     

Effect of Aluminum and Titanium Treatment on Non-Metallic Inclusions and Microstructures of CGHAZ in HSLA Steel

The Effect of A1 and Ti treatment on non-metallic inclusions and microstructures of coarse-grain HAZ in HSLA stee1 was investigated in this paper based on experiments and thermodynamic calculations.The results showed that the inclusions in A1 treated steel were mainly aluminum oxides and titanium nitrides which could not promote the formation of acicular ferrite microstructures.Microstructure of coarse-grain HAZ in A1 treated steels consists of heavy grain boundary ferrite and ferrite side plate.The inclusions in Ti treated steel were A1,Ti,Mg,Ca composite oxides with size in the range of 0.5-3μm and titanium nitrides with size less than 0.3μm.Ti composite oxide could promote the formation of acicular ferrite and microstructures of coarse-grain HAZ in Ti treated steel consists of grain boundary ferrite,small amounts of ferrite side plate and large amounts of intragranular acicular ferrite.The size of grain boundaries ferrite was increased and the amount of ferrite side plate was decreased with the increase of soaking time at the peak temperature.The amount of grain boundary ferrite and the size of acicular ferrite were also increased with the increase of cooling rate during ferrite phase formation.     

直轧过程中奥氏体和铁素体晶粒尺寸变化规律

在Gleeble-1500热模拟试验机上通过对普通碳素钢Q345进行不同温度制度和变形制度的试验，研究了不同工艺条件对奥氏体和铁素体晶粒大小的影响，并对直接轧制Q345钢的组织进行了研究。结果表明，模拟直接轧制板坯在终轧后其奥氏体晶粒尺寸由边部到中部是逐渐增大的，而其冷却后得到的室温铁素体组织也呈现同样的趋势，并且在直轧中部还出现了针状铁素体。     

形变参数对低碳钢形变诱导相变的影响

低碳钢在略高于Ar3温度大变形会发生形变诱导铁素体相变（DIFT）,通过热模拟实验方法考察了变形参数（变形前冷速、变形温度和应变速率）对形变诱导铁素体晶粒尺寸的影响规律。结果表明,大变形的条件下,形变诱导铁素体晶粒尺寸随着相变前冷速和应变速率的提高、变形温度的降低而减小。且通过变形参数对相变驱动力和晶粒长大的影响讨论了其对诱导铁素体晶粒尺寸产生影响的机制。     

超细晶粒钢的显微组织

分析了以普碳钢成分生产的超细晶粒钢的显微组织。结果表明：工业生产的超细晶粒钢的显微组织由铁素体和珠光体组成,铁素体的晶粒尺寸为4—5μm,组织中珠光体所占体积分数较低。珠光体中渗碳体以短棒状或颗粒状存在,细小的铁素体晶粒使晶粒内的位错塞积密度减少,有利于提高钢的强度和韧性。     

低碳微合金钢晶界铁素体三维形态及形成机理

为了更好地研究低碳微合金钢晶界铁素体的三维形态及形成机理,利用配有电子背散射衍射(EBSD)的聚焦离子束场发射扫描电子显微镜构建了低碳微合金钢不同析出位置的晶界铁素体三维形貌,通过高温激光共聚焦显微镜原位观察技术计算了晶界铁素体在试验条件下的生长速率,最后利用Matlab建立了试样钢成分下不同温度下溶质元素的扩散模型,...     

奥氏体未再结晶区变形对铁素体晶粒尺寸影响的数值计算

以软件Thermo-Calc所得到的热力学参数为基础，并考虑变形存储能的影响，编制了一个奥氏体连续冷却却相变分析程序，它可用于预制奥氏体非体结晶区变形和以不同冷却速度冷却时的转变过程中及最终组织，利用这一程序的计算结果与实验数据比较吻合。     

超 细 晶 粒 钢 的 制 备 原 理 及 技 术

 介绍了国内外超细晶粒钢的发展情况;阐述了晶粒细化对钢铁材料综合性能的影响,从微合金化、形变诱导相变、热处理和新型机械控制轧制技术及磁场或电场处理等方面介绍了获得细化晶粒钢的关键技术,最后从实际应用角度出发,提出了超细晶粒钢生产及应用中存在的问题。     

氧化物冶金技术的最新进展及其实践

文中介绍了氧化物冶金技术提出的背景,该技术的主要内容和采用该技术对钢的组织、性能的影响.总结了该技术近十几年来在利用夹杂物钉扎晶粒的高温长大和形核晶内铁素体(特别是其机理探讨)方面的相关研究,介绍了国外一些钢铁公司在大线能量焊接过程中所开发的该领域的新技术和新应用,同时介绍了氧化物冶金技术在焊接以外的凝固、压力加工、非调质钢和厚板生产等过程中的研究和应用的最新进展.文末展望了该技术的发展趋势.