Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响.结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用.这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的.钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用.细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响。结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用。这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的。钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用。细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性。     

增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响

用热膨胀仪测定了3种不同钒、氮含量试验钢的CCT曲线,观察了在不同冷速下的组织,分析了钒的析出行为,计算了各形核基底与铁素体的晶格平面点阵错配度,研究了增氮对钒微合金化钢连续冷却相变行为的影响。结果表明,增氮促进了铁素体的形成,提高了试验钢的相变开始温度,也提高了形成全贝氏体组织的临界冷却速率;在冷速0.8-1.6℃/s范围内,低氮钢的显微组织为粒状贝氏体+板条贝氏体,而在增氮钢内则有大量的针状铁素体;在低氮钢中钒主要在相变前后析出,析出物以VC为主,增加钒含量只能提高其析出量,不能改变析出温度和析出物的成分;而增氮后钒在奥氏体内析出,以VN为主;在900℃,奥氏体、VC和VN与铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89%和1.55%,VN与铁素体存在近似共格的低能界面,能作为铁素体优先形核位置,有效促进铁素体形成。     

特超级双相不锈钢CD3MWN的组织和性能研究

研究了不同固溶处理温度对特超级双相不锈钢CD3MWN的组织及性能的影响。结果表明,在铸态下其组织中出现了大量的析出相;在1 060℃固溶处理时,σ相不能完全消除;在1 080～1 120℃固溶处理时,铁素体含量可以达到55%～57%;当固溶温度从1 060℃提高到1 100℃时,拉伸强度和硬度逐渐降低,冲击性能逐渐增强;当固溶温度从1 100℃提高到1 140℃时,拉伸强度和硬度逐渐增加,冲击性能逐渐降低;CD3MWN钢的耐点蚀性能和耐缝隙腐蚀性能优于CD3MN钢和CN7MS钢的。     

热处理对21-2N钢层状析出的影响

研究了不同热处理制度对21-2N钢层状析出的影响,试验表明,不同固溶温度处理,21 2N钢的层状析出量不同.不同固溶温度处理后,在750℃长时时效后的层状析出量、析出大小、形态、分布也不同.     

Q460FRW耐火钢的组织稳定性

采用Thermo-Calc热力学软件计算Q460FRW耐火钢的平衡态析出相。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察和分析Q460FRW耐火钢600℃保温处理前后的基体与析出相演变。结果表明:600℃下的平衡态析出相由M7C3,M23C6(M=Fe,Cr,Mo,Mn)和MX(M=Nb,Ti;X=C,N)构成。热机械控制工艺下,组织主要由粒状贝氏体和针状铁素体构成。600℃保温处理后,粒状贝氏体中的M/A组元逐渐分解,针状铁素体逐渐转变为块状铁素体。随600℃下保温时间的延长,富Cr/Mn的M7C3相尺寸持续增加,富Nb/Ti的MX相尺寸在小幅度增加后保持稳定,未发现M23C6型析出相。在保温过程中,Mo主要以固溶态存在,其对耐火性能的作用主要为固溶强化。     

钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx组织和性能的影响

研究了钨含量对新型高铬锰氮双相不锈钢Cr29Mn12Ni2N0.6Wx(x=1,2,3)显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:Cr29Mn12Ni2N0.6Wx不锈钢固溶处理后具有典型的铁素体+奥氏体双相组织,铁素体含量在45%~60%范围内;随着钨含量的增加,合金中σ相的析出倾向增强,铁素体含量增加,合金的耐腐蚀性能降低,屈服强度和抗拉强度升高;经1 050℃固溶处理30 min后,该系列双相不锈钢中不再有σ相析出,其屈服强度大于650 MPa,抗拉强度大于900 MPa,断后伸长率大于30%,作为高强度资源节约型超级双相不锈钢具有潜在应用前景。     

高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性研究进展

在钢铁材料中加入一定量的氮元素所制备的高氮钢往往具有优异的力学性能和化学性能.自从氮元素被视为有益元素大量加入钢铁材料中以来,人们对高氮钢的研究主要集中在以下几点:(1)氮元素可以有效替代镍元素来扩大奥氏体相区,提高钢中奥氏体的稳定性;(2)提高材料的可加工性/成形性,使强塑性协调;(3)第二相析出对材料的强化以及失稳的影响,高氮马氏体钢沉淀硬化等.高氮奥氏体钢优良的综合性能在很大程度上取决于氮元素以固溶态存在于奥氏体FCC结构的八面体间隙中,但是高氮钢在热处理过程中,氮、碳元素往往会和材料中的其他合金元素形成第二相析出物,而多数析出产物对高氮钢的热加工性能有着较大的负面影响.为此,人们探索了大量工艺手段并加以改善,涉及第二相析出的探究、热变形模拟实验以及实验室热轧工艺探究,取得了丰硕成果.氮在钢中短程有序排布和降低层错能的特点,使高氮奥氏体钢具有较高的加工硬化指数.同时,高氮奥氏体钢具有常规奥氏体钢不常见的韧脆转变行为,韧脆转变温度随氮含量的增加而升高,极易导致高氮奥氏体钢在冷加工时处于脆性区域.针对这一问题,研究者提出了各种解决办法以及相应的理论解释,但各种说法各具特色,争议较大,有待进一步研究.本文归纳了高氮奥氏体钢的塑性加工变形特性,分别介绍了高氮钢的定义、氮元素在钢中的作用以及第二相析出对高氮奥氏体钢热变形的影响,并综述了相关热加工变形研究进展,分析了高氮奥氏体钢冷变形所面临的问题及改善方式,以期为后续的高氮奥氏体钢塑性加工研究提供参考.     

含1．12％Cu高纯钢的时效

研究铜在钢中的沉淀强化规律具有重要意义。应用JEM-2010高分辨电镜和QUANTA-400型扫描电镜研究了含1.12％Cu的钢过饱和固溶体时效时发生的组织结构变化。发现固溶处理后在650℃时效，在时效峰处，在铁素体基体上析出含铜过渡相，在过时效阶段逐渐析出ε-Cu颗粒。     

4Cr14Ni14W2Mo钢中的碳化物

本文研究了4Cr14Ni14W2Mo 钢中碳化物的性态,溶解和析出规律及其对性能的影响。指出,该钢中存在球形、立方体形和六方柱体形等多种形态碳化物,但均为 M_(2(?))C_6。较低温度时效析出的碳化物为立方体形,细小弥散,与基体共格,有明显强化作用。未溶碳化物和较高温度二次固溶后析出的碳化物多为球状和六方柱体形,尺寸较大,与基体不共格,强化作用有限。二次固溶沿晶界择优析出的粗大链状碳化物和时效沿晶析出的网状碳化物易导致沿晶断裂。     

超快冷条件下含Nb钢铁素体相变区析出及模型研究

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了超快冷条件下含Nb钢在铁素体相变区的析出行为。考虑Nb(C,N)在铁素体中的固溶度积和Nb元素在铁素体中的扩散系数,给出了超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出模型。结果表明:轧后超快冷至650℃(铁素体相变区)可抑制Nb在奥氏体中析出,实现Nb在铁素体相变区中的析出;与在奥氏体中析出行为相比,Nb在铁素体中析出物数量明显增加,尺寸显著细化,析出物粒子密度由79个/μm2增加到373个/μm2,析出物尺寸由12.9nm细化到8.1nm,有利于发挥Nb的析出强化效果;该含Nb实验钢在铁素体中析出时最大形核率温度为620℃,最快沉淀析出温度为700℃,且计算与实测的析出相体积分数吻合良好,说明该模型可以用来模拟超快冷条件下Nb在铁素体相变区的析出行为。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响EI北大核心CSCD

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

再加热温度对Nb微合金化钢筋连续冷却相变及组织与性能的影响

利用热模拟试验机以再加热温度为1 000～1 100℃的条件对Nb微合金化钢筋形变奥氏体在不同冷却速率下的组织和相变规律进行研究,获得动态CCT曲线。研究结果表明,再加热温度的提高会降低铁素体相变温度,使珠光体、贝氏体相区向右移动。同时,再加热温度提高降低了铁素体组织的比例,使其硬度提高。在冷却速率小于2℃/s时,实验钢均得到均匀的铁素体+珠光体组织。不同实验条件下的析出相分析结果表明,由于再加热温度的提高有利于Nb的固溶,大颗粒未溶相含量降低,沉淀析出相尺寸减小、数量更多,有利于发挥沉淀强化作用,提高钢筋性能。     

稳定化处理对Super304H奥氏体耐热钢晶间腐蚀敏感性的影响

用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电解萃取法、草酸电解实验、X射线衍射(XRD)和双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)等方法,研究了固溶和稳定化处理工艺对Super304H钢的显微组织(包括晶粒度,析出相分布、数量和类型)及晶间腐蚀敏感性的影响。结果表明,经过1150℃×15 min固溶处理后Super304H钢的晶粒度维持在7-10级;经不同温度的稳定化处理后析出相的数量较固溶态明显增加,其中950℃仍为敏化温度,有大量M23C6(M=Fe,Cr)沿晶界析出;随着稳定化温度的升高Nb(C,N)的析出数量随之增加,抗晶间腐蚀性能不断提高;当温度达到1100℃时Nb(C,N)的析出量达到最多,其抗晶间腐蚀性能较固溶态有明显提高;1100℃处于Super304H钢的固溶温度范围,明显高于传统1Cr18Ni9Ti型不锈钢的稳定化温度900℃,说明Super304H钢供货态的固溶处理工艺实际上兼顾了固溶与稳定化的双重作用。     

氮含量对钒微合金钢粗晶热影响区组织和韧性的影响

采用焊接热模拟的方法,研究了氮含量对实验钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)显微组织和韧性的影响规律。结果表明:随着氮含量的增加,CGHAZ的组织从晶界铁素体、贝氏体和侧板条铁素体转变成针状铁素体、多边形铁素体和少量的贝氏体,且铁素体晶粒细化;CGHAZ韧脆转变温度(FATT₅₀)先降低后升高,屈服强度升高。氮含量从0.004 4%增加到0.009 4%时,有效晶粒尺寸减小,导致CGHAZ的FATT₅₀降低;氮含量从0.009 4%增加到0.019 0%时,CGHAZ中固溶氮、屈服强度增量对FATT₅₀的综合作用大于晶粒的细化作用,导致FATT₅₀升高。      

硼元素对18Ni合金在固溶处理中析出行为的影响

本文研究了硼元素对18Ni(2400MPa 级)马氏体时效钢在固溶处理加热和保温过程中,析出行为的影响。研究结果表明,硼元素不仅促进合金在固溶化加热过程中第二相质点从α相中析出,而且在奥氏体状态下保温时,也发生硼化物的析出,聚集长大和重新溶解过程。     

Si对9Cr型铁素体/马氏体钢析出相和力学性能的影响

研究了Si含量对9Cr型铁素体马氏体(F/M)钢析出相和力学性能的影响。结果表明：在不同Si含量的9Cr型F/M钢中析出相均为M₂₃C₆、MX和Laves相，Si能促进Laves相和M₂₃C₆型碳化物的析出。Si含量为0.9%～1.2%的这种钢其拉伸强度和延伸率略有降低，冲击性能维持稳定；Si含量为1.2%～1.8%时，Si的固溶强化和析出相的沉淀强化使钢的拉伸强度提高。但是，随着Si含量的进一步提高Laves相和M₂₃C₆型碳化物大量析出，使其冲击功显著衰退。     

固溶时效对1Cr21Ni5Ti双相不锈钢组织的影响

本工作以1Cr21Ni5Ti双相不锈钢为原材料,对1 000~1 350℃固溶30 min+650~1 000℃时效1~1 440 min后的显微组织及σ析出相进行观测,描述了不同处理条件下的组织特征,绘制出σ相析出TTP曲线图。结果表明:随着固溶温度的升高,铁素体含量增加,奥氏体含量减小,双相不锈钢组织发生再结晶和晶粒长大。铁素体与奥氏体中Cr、Ni元素发生均匀化,各相中的含量差异降低。σ相优先在铁素体与奥氏体相界处形核,随着时效温度的升高和时效时间的延长,σ相长大、粗化并向铁素体基体延伸;时效时间越长,析出相越多;当温度达到750℃,σ相析出速度最快,之后随着温度的升高而降低。σ相析出温度范围为650~850℃,析出鼻尖温度为750℃。     

δ铁素体对ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢持久强度的影响

通过对不同淬火温度的ZG1Cr10MoWVNbN耐热钢试样进行高温蠕变持久试验和金相分析,研究了δ铁素体对其持久强度的影响。结果表明:该耐热钢中的δ铁素体呈带状分布,降低了马氏体基体的连续性,使得该钢持久强度下降,并且δ铁素体含量越高,试样持久试验时间则越短;同时由于δ铁素体中固溶了大量合金元素,降低了马氏体基体中的合金元素含量,减弱了马氏体耐热钢的固溶强化和沉淀强化作用,这也会降低该钢的高温持久强度。