热装板坯中微合金元素析出行为研究

正低合金高强度钢用途广泛,涵盖建筑结构、汽车和管线行业。它们由于加入少量合金元素如铌、钒和钛而称为HSLA钢,典型碳含量小于0.1%。合金加入量通常不到0.1%,从而被称作微合金化。微合金化元素通过碳化物、氮化物和碳氮化物的析出,改善HSLA钢的力学性能。析出物尺寸、分布、     

优化生产高强钢筋的工艺技术

<正>目前中国高强钢筋生产主要采用微合金化、超细晶粒和余热处理等3种工艺。微合金化钢筋主要是指通过在钢水中添加微量钒、铌、钛等合金元素,通过这些微量元素的碳化物、氮化物在钢中的沉淀析出,达到细化晶粒和沉淀析出强化的目的,从而改善钢筋性能。通过微合金化工艺生产的钢筋,具有强度高、焊接性能好、抗震性能强的特点,是产品综合性能较好的高强钢筋生产工艺,但由于需要添加钒、铌、钛等合金元素,相应会在一定程度增加生产成本。     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

H13钢中富钒初生碳化物的形成及影响因素

大尺寸初生碳化物是H13钢冲击性能降低的重要原因,利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针等分析碳化物的成分、尺寸分布及形貌。结合热力学和偏析模型分析了H13钢中不同类型的VCx碳化物生成条件以及活度对碳化物生成的影响。结果表明,液相线及以上不能生成VC_x碳化物,枝晶间钒、碳元素的偏析是凝固过程碳化物生成的直接因素。VC_(0.88)是最容易生成的富钒碳化物,在两相区生成,而V_2C可通过共晶反应生成。碳化物尺寸与元素偏析程度、析出临界固相率及枝晶尺寸等有关。通过调整初始钒、碳元素质量分数及凝固冷却条件可以控制H13中的VC_(0.88)的生成,当初始元素质量分数满足w([V]_0)≤0.6%、w([C]_0)≤0.37%时,钢中富钒碳化物生成受到抑制,对于开发新型无碳化物热作模具钢有指导意义。     

热装板坯中微合金元素析出行为研究

正低合金高强度(HSLA)钢用途广泛,涵盖建筑结构、汽车和管线行业。它们由于加入少量合金元素如铌、钒和钛而称为HSLA钢,典型碳含量小于0.1%。合金加入量通常不到0.1%,从而被称作微合金化。微合金化元素通过碳化物、氮化物和碳氮化物的析出,改善HSLA钢的力学性能。析出物尺寸、分布、析出分数及析出物类型都是决定钢的使用性能的重要因素。析出物延迟和/或阻止奥氏体再结晶并在最终基体中产生析出强化,在热轧过程中,     

Ti元素对H13模具钢中一次碳化物的影响

以H13热作模具钢为载体,研究了不同Ti元素添加量对钢中一次碳化物的影响.通过对比试样中一次碳化物的二维和三维特征,得出了合适的Ti元素质量分数.结果表明:一次碳化物在凝固过程中析出,首先析出Ti-V-rich碳化物,随后以Ti-V-rich碳化物为形核核心析出V-rich碳化物.Ti元素质量分数的增加提高了一次碳化物的析出温度,进而使得一次碳化物的三维尺寸增加.一次碳化物的二维特征和三维特征之间存在显著的差别,二维观察将显著地高估一次碳化物的数量密度、低估一次碳化物的尺寸.三维观察更能真实地反映一次碳化物的形貌以及变化规律.     

铌钒微合金化控轧钢的相分析

本文采用电解萃取-化学相分析法配合透射扫描电镜与能谱仪,研究了铌钒微合金化钢的析出相和析出行为。结果表明,在控轧冷却过程中不断地析出一种铌钒复合碳氮化物(Nb,V)(C,N),其中的铌钒比随析出温度而变:高温区形成富铌的碳氮化物;在低温区形成富钒的碳氮化物。经过三阶段轧制后,铌几乎全部脱溶,而钒则大约有一半在固溶体中。定量地研究了应变后等温处理过程中的应变诱导析出和随之而来的回溶现象。     

铌微合金化抗震钢筋形变奥氏体连续冷却转变

 为了研究铌对高强抗震钢筋生产过程中组织转变的影响,通过热模拟试验对比研究了无铌碳素钢筋及铌微合金化钢筋(铌质量分数为0.03%)形变奥氏体在不同冷却速率下的组织和相变规律,获得动态CCT曲线。研究结果表明,添加0.03%铌使试验钢奥氏体连续冷却转变有明显变化。从连续冷却曲线(CCT)可看出,添加铌后,发生先共析铁素体、珠光体相变的冷却速度范围减小,铁素体、珠光体转变温度降低;贝氏体相变的冷却速度区间整体右移。添加铌能细化组织,各冷却速度下含铌钢的硬度均大于无铌钢。利用TEM对不同冷却速度下含铌钢中析出相进行观察,发现Nb(C,N)弥散分布于钢中,随着冷却速度的增加,析出的Nb(C,N)逐渐减少,析出相尺寸呈先减小后增大的规律,2 ℃/s冷却速度冷却得到的析出相尺寸细小且数量较多。     

稀土微合金化及其对钒铌沉淀相析出规律的影响

稀土在钢中有一定的固溶量,可达10^-5－10^-4数量级,起微合金化作用,并对钒铌沉淀相析出规律有影响。     

高Ti-Q550钢中Nb、Ti第二相的析出行为

 采用Thermo-Calc软件、热模拟及扫描电镜研究高Ti-Q550钢中微合金的析出规律。采用Thermo-Calc软件计算不同温度下Nb、Ti的析出规律,钛含量对钢中Nb、Ti析出规律及A3的影响。采用热模拟和扫描电镜研究钢中铌相的析出温度。计算结果表明,钛相的析出温度为1498℃,铌相析出温度为1251℃;随着钢中钛含量的增加,(Nb,Ti)C相析出温度和A3温度升高,但铌在钢中的固溶量降低;当钛的质量分数小于0. 08%时,Ti(N,C)相析出温度随钛含量增加而升高,但当钛的质量分数大于0. 08%时,相析出温度基本不变,钛在钢中的固溶量随钛含量增加而增加。     

微合金高强度钢纳米级析出相的分析

用化学相分析加X-射线小角散射法对微合金高强度钢70A(％:0．05C,1．90Mn,0．01V,0．13Ti, 0．06Nb)和B2C(％:0．06C,2．34Mn,0．03V,0．03Ti,0．04Nb,0．0067B)的析出相结构、质量分数和粒度分布进行了研究。结果发现,微合金化钢亦存在大量纳米级M3C和M23C6碳化物,70A钢中<36 nm的M3C+M23C6碳化物质量分数为0．0664％,同尺寸的MC碳化物为0．0371％;B2C钢中<36 nm的M3C+M₂₃C₆碳化物的质量分数为0.134 1％,同尺寸的MC为0．008 4％。     

Effect of Ti Additions on Micro‐Alloyed Nb TRIP Steel

In the present study, the influence of Ti‐additions on the mechanical properties of Nb‐microalloyed TRIP steel is investigated. Ti micro‐alloying additions to multi‐phase Nb TRIP steel result in a substantial increase of the yield strength and a reduction of strain hardening. The increase of the yield strength can be attributed mainly to grain refinement with a relatively small contribution of precipitation hardening. Based on general principles and well‐known models of alloying strengthening, metallurgical reasons for the observed mechanical behavior of the steel can be formulated. The contribution of precipitation hardening is relatively small as Ti‐addition result in the formation of coarse (Nb,Ti)(C,N) particles. The addition of Ti to a Nb‐microalloyed TRIP steel leads to a pronounced enhancement of precipitation kinetics of (Nb,Ti)(C,N), thereby increasing their phase fraction. The precipitates coarsen and tend to form groups of aggregates of particles rather than single isolated particles with increasing intercritical annealing time. In addition, Ti‐addition to Nb‐microalloyed TRIP steel has a direct influence on the chemical composition of the precipitates, which become Ti‐rich.     

Fe-5Mn-2Al-0.15C中锰钢连铸凝固偏析及粒子析出行为

为研究Fe-Mn-Al-C系中锰钢连铸凝固偏析及粒子析出特性,采用光学显微镜观察Fe-5Mn-2Al-0.15C中锰钢的显微组织,并通过Thermo-Calc热力学软件研究了其凝固模式、溶质元素偏析及粒子析出行为。结果表明,该中锰钢铸锭的显微组织主要为板条状马氏体,且含有少量铁素体;其凝固模式为L→L+δ→L+δ+γ→δ+γ→γ;Al元素的平衡分配系数大于1,发生负偏析,偏聚到δ-铁素体枝晶内部;而Mn、Nb、V、S等溶质元素发生正偏析,均偏聚到枝晶间。AlN主要在枝晶内析出,其析出温度为1 448 ℃;MnS、Nb和V的富集物主要在枝晶间析出,且MnS和Nb的富集物均在1 400 ℃以上开始析出,而V的富集物的析出温度为760 ℃。     

铌微合金化对高铁车轴钢淬透性的影响

 为了研究铌对DZ2高铁车轴钢淬透性的影响规律和机理,通过末端淬透性试验和物理化学相分析等方法,研究了铌质量分数分别为0、0.026%和0.039%的DZ2钢的微观组织、析出相和淬透性。结果表明,距淬火端20 mm以内,铌微合金化车轴钢硬度均高于对比钢,不同铌含量试验钢的淬透性曲线拐点位置均在距淬火端25～30 mm处,总体来看,3种试验钢淬透性相当;随着铌质量分数的增加,奥氏体晶粒尺寸越小,降低了钢的淬透性;铌微合金化抑制了M₃C相的析出,增加了奥氏体中碳、锰、铬固溶量,从而提高了钢的淬透性,弥补了晶粒细化造成的淬透性下降,综合作用下淬透性基本保持不变。     

连铸TP347H钢坯中Nb的偏析现象分析

采用连铸工艺生产的TP347H钢坯存在Nb偏析现象,偏析严重时,经热连轧后的管坯在斜轧穿孔时易产生内壁开裂,导致钢管成材率和综合性能降低。针对偏析现象,通过热力学计算和试验相结合的方法研究含Nb析出相的析出行为,分析影响连铸钢坯Nb偏析的主要因素和一次MX相(碳氮化铌)析出物的特征。结果表明,采用连铸工艺生产的TP347H钢成分优化应以C、Nb元素含量为主;连铸TP347H钢坯Nb的偏析现象存在于钢坯中心区域,导致了钢坯边缘与中心区域的一次MX相析出物形貌、尺寸的差别。     

Cr13系铸造马氏体不锈钢铌和碳的合理配比关系

 铌作为常用的微合金元素，常被用于细化晶粒、改善钢的强度与韧性，而在不锈钢中关于铌与碳化物质量分数的定量关系以及铌和碳的合理配比的研究工作尚不够深入。通过对不同铌质量分数的1Cr13与3Cr13马氏体不锈钢的组织、碳化物质量分数等进行观察和测量，总结出了比较合理的C-Nb关系式以及这两种元素对碳化物质量分数的影响的定量关系，并结合文献提出了铌元素对Cr13系列马氏体碳化物沉淀的影响原理。结果表明，铌会促进碳化物的沉淀并改变碳化物的成分（碳化物中出现铌元素），并且随着铌质量分数的增加，Cr13系列马氏体不锈钢中的碳化物都出现了指数型增长。得出Cr13系列马氏体不锈钢中碳化物的质量分数与碳和铌的质量分数存在指数型关系，同时合理的C-Nb关系配比呈线性。     

H13热作模具钢中液析碳化物的研究进展

从凝固偏析理论、凝固方法、生产工艺及合金设计等方面,综述了H13钢中液析碳化物的研究进展,阐明了H13钢的生产工艺对液析碳化物析出的影响.H13钢中的液析碳化物是由于凝固偏析而在枝晶间区域产生的,根据形貌的不同可分为多边形、长条形、块状及共晶的层片状;根据结构不同可分为MC型、M₆C型、M₇C₃或M₂₃C₆型;根据成分的不同可分为富Mo型、富V型和富Ti、Nb型.H13钢在服役过程中,受外力作用时会在液析碳化物处形成裂纹,严重降低材料的韧性,控制液析碳化物的数量和尺寸可以减小其危害.工业生产条件下控制H13钢中液析碳化物的主要手段有凝固控制、变质处理、铸锭高温扩散和合金成分优化等.其中凝固过程控制及变质处理可以控制液析碳化物的尺寸、数量及在凝固过程中的生成时机,但无法完全避免液析碳化物的产生.对H13钢进行合金成分优化可以改变液析碳化物的稳定性.铸锭高温扩散是控制H13钢中液析碳化物的最主要手段,但工业生产中采用的具体加热温度和保温时间有待进一步研究.      

低碳Nb-Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073~1523 K)下低碳Nb-Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb-Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84)、(Nb_xTi_1-x)(C_yN_1-y)和(Nb_0.5Ti_0.5)(C_0.56N_0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.      

Nb-Ti微合金钢中第二相析出的热力学计算

分析了Nb-Ti微合金钢在液相、凝固过程、奥氏体以及铁素体相中氮化物、碳化物和碳氮化物等第二相析出的热力学条件,计算了钛和铌的碳化物和氮化物在不同温度下的溶度积,由此得出微合金钢在不同相阶段的析出规律。计算结果表明,在该微合金钢中,氮化物、碳化物和碳氮化物不可能在液相中析出;TiC0.03N0.97和TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件;在奥氏体相中,随着温度的降低,氮化物、碳化物及碳氮化物的析出顺序为:NbC0.75N0.25、NbC、TiC、NbN。