V(C,N)在V- N微合金非调质钢奥氏体中的析出动力学

在Gleeble-3500热模拟试验机上采用应力松弛法，研究了38MnSiVS非调质钢在750～950℃、10%～40%变形量条件下的析出-时间-温度(precipitation-time-temperature, PTT)曲线。基于Dutta和Sellars提出的应变诱导析出模型(DS模型),建立了等温析出动力学模型，计算得到理论PTT曲线。通过与试验PTT曲线比较，得出模型对钢的析出鼻尖温度、析出开始时间和结束时间的预测较为精准。采用“时间补偿法”建立了连续冷却析出动力学模型，计算出连续冷却过程析出相的体积分数和平均尺寸，与透射电子显微镜和能谱分析结果基本一致，而且冷速的增大可抑制钒的析出，细化析出相，表明模型可以准确地预测钒微合金非调质钢的连续冷却析出过程。最后，通过析出强化增量计算得出，V(C,N)析出强化对38MnSiVS非调质钢强度的贡献较大。     

Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的动力学

根据多元复合析出相的固溶析出理论和经典形核长大动力学理论,计算了Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在奥氏体(γ)和铁素体(α)中沉淀析出的形核参量、析出-时间-温度(PTT)曲线、形核率-温度(Nr T)曲线,并探讨了奥氏体中形变储能和形变诱导析出量对(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出动力学的影响。结果表明,复合析出相(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的PTT曲线呈典型的"C"曲线形状,而Nr T曲线表现为典型的反"C"曲线形状,(Ti,V,Mo)C在γ中的最快析出温度为1020~1050℃。增加γ的形变储能,使(Ti,V,Mo)C在γ中沉淀析出的PTT曲线向左上方移动。增加γ中(Ti,V,Mo)C沉淀析出的形变诱导析出量,使(Ti,V,Mo)C在α中沉淀析出的Nr T曲线向右下方移动,经计算可知,(Ti,V,Mo)C在α中的最大形核率温度在630~650℃,理论计算结果和实验结果吻合较好。     

微合金元素Nb对高碳合金钢动态再结晶行为的影响

为研究微合金元素Nb对高碳合金钢动态再结晶行为的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次压缩试验,测定了高碳合金钢在变形温度为950~1150 ℃、应变速率为0.01~5 s^-1的流变应力曲线,利用Zeiss光学显微镜观察了奥氏体动态再结晶晶粒形态,通过回归计算获得了相应的再结晶激活能,建立了热变形方程。结果表明:较高的变形温度和较低的应变速率有利于含铌高碳合金钢发生动态再结晶;含铌高碳合金钢的动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,当变形温度为1050 ℃时,含铌高碳合金钢已大量出现动态再结晶晶粒;0.040%铌加入到高碳合金钢中,在应变速率为0.1 s^-1,变形温度为1150 ℃时推迟了钢的动态再结晶开始时间约2.23 s,动态再结晶形变激活能增加了52.26 kJ/mol。     

开轧温度对含铌微合金钢粗轧后析出相影响的模拟

为了优化热轧工艺降低能耗,采用热/力模拟实验技术分析了开轧温度对铌微合金钢多道次高温变形后性能的影响,并通过应力松弛实验对Nb（CN）的应变诱导析出行为进行了研究。结果表明：当开轧温度由1141℃降低为1111℃时,基体中Nb（CN）的析出量明显增加,由于析出相粒子的析出强化作用,试样的硬度和强度相应提高。     

临界区变形致低碳微合金钢晶粒的超细化

通过热模拟试验对临界区变形实现低碳微合金钢的晶粒超细化进行了研究,并结合SEM、应力应变曲线和EBSD对超细晶组织进行了表征和分析。结果表明,采用临界区变形工艺制备了有效晶粒尺寸约1μm的超细组织,该组织由超细晶铁素体和细晶粒状贝氏体组成。本试验中,随着临界区变形温度的降低,晶粒细化的程度在670℃时达到极限。此晶粒细化是变形诱导铁素体相变和先共析铁素体动态再结晶共同作用的结果,其中变形诱导铁素体相变起主要作用。     

V(C,N)在V-N微合金钢铁素体中的析出动力学

V-N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加.实验得到的开始析出点是在750 ℃时的10 s左右,含C量不同的4种钢得到的形核率-温度(NrT)曲线和析出-温度-时间(PTT)曲线单调变化的趋势相同.热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C,N)形核驱动力非常接近,其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化.实验与计算均证实,实验钢的C含量在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.     

PRECIPITATING KINETICS OF V(C, N) IN FERRITE OF V–N MICROALLOYING STEEL

V--N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%---0.30%范围内变化时, V(C, N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加. 实验得到的开始析出点是在750 ℃时的10 s左右, 含C量不同的4种钢得到的形核率--温度 (NrT)曲线 和析出--温度--时间 (PTT) 曲线单调变化的趋势相同. 热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C, N)形核驱动力非常接近, 其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化. 实验与计算均证实, 实验钢的C含量在0.05%---0.30%范围内变化时, V(C, N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.     

温度和形变对V-Ti微合金钢中碳氮化物溶解与析出的影响

针对V-Ti微合金钢,采用透射电镜分析了不同加热温度下微合金碳氮化物的溶解,未形变与形变奥氏体在不同冷却温度下碳氮化物的析出.结果表明,钒的碳氮化物在860～900℃时大量溶解,钛的碳氮化物在900℃以上逐渐溶解：随着冷却温度的逐渐降低,析出相逐渐增多、尺寸减小,在1200～950℃时主要是微合金元素钛的碳氮化物析出;奥氏体区的高温形变促进微合金碳氮化物的析出,使奥氏体内的析出量增多、尺寸细小.     

温度和形变对V-Ti微合金钢中碳氮化物溶解与析出的影响

针对V-Ti微合金钢,采用透射电镜分析了不同加热温度下微合金碳氮化物的溶解,未形变与形变奥氏体在不同冷却温度下碳氮化物的析出。结果表明,钒的碳氮化物在860￣900℃时大量溶解,钛的碳氮化物在900℃以上逐渐溶解;随着冷却温度的逐渐降低,析出相逐渐增多、尺寸减小,在1200￣950℃时主要是微合金元素钛的碳氮化物析出;奥氏体区的高温形变促进微合金碳氮化物的析出,使奥氏体内的析出量增多、尺寸细小。     

铌、钛微合金化仿晶界型铁素体/粒状贝氏体复相钢的形变诱导铁素体相变的研究

以仿晶界型铁素体型/粒状贝氏体复相钢为对象,研究了铌、钛微合金化对其形变诱导铁素体相变的影响以及以仿晶界铁素体/粒状贝氏体为基本组织的复相钢形变诱导铁素体相变规律.研究表明,仿晶界铁素体/粒状贝氏体复相钢进行微合金化,会使其形变诱导铁素体相变受到抑制而推迟;同时因为微合金元素的加入,细化了相变中诱导析出的铁素体晶粒,有利于复相钢中粒状贝氏体的形成.形变参数对相变过程有着显著的影响,奥氏体化温度决定了奥氏体原始晶粒尺寸同样影响着形变诱导铁素体相变过程.采用合适的形变参数和奥氏体温度都可以促进形变诱导铁素体相变的进行从而细化铁素体晶粒.     

形变和冷却工艺对X70HD管线钢形变诱导铁素体相变的影响

为使X70HD管线钢中的铁素体晶粒得到细化,在轧制过程中产生一定比例的形变诱导铁素体,并尽量避免先共析铁素体生成,本文制定了2种仅第二阶段变形温度、应变速率不同的两阶段大变形的热压缩工艺,研究了热形变参数对形变诱导铁素体含量及晶粒尺寸的影响,对热压缩后的试样采取不同的冷却工艺,分析得出压缩变形后以25 ℃/s的速度冷却至终冷温度350 ℃时晶粒大小及微观组织构比较合理可实现晶粒细化。随冷却速度的增大,形变诱导铁素体晶粒平均直径逐渐变小,贝氏体形态也更加理想,对改善组织构成具有重要意义。     

高性能海底管线钢的铁素体相变规律

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机研究了高性能海底管线用钢的铁素体相变组织演变特征,观察不同变形温度、变形量和开冷温度对铁素体相变规律的影响。结果表明,增加变形量和降低变形温度均会促进形变诱导铁素体相变,加快铁素体析出,细化铁素体晶粒;降低开冷温度,铁素体转变量增加,但开冷温度过低时,铁素体晶粒会明显长大。为了获得细小弥散的铁素体组织,试验钢奥氏体未再结晶区变形温度应控制在780℃左右,变形量≥50%,开冷温度控制在700~660℃之间。     

用应力松弛方法研究低碳贝氏体钢的析出过程

和其它测试方法相比,应力松弛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对物理现象的理解。用应为松弛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的低碳贝氏体钢为试验材料,试验温度范围为800～950℃。试件经固溶处理,固溶温度为1250℃,松弛前施加20％的预应变,应变速率为10~(-1)/s。试验结果用Stress Vs.Log(time)曲线表示,但与一般应力松弛曲线不同。当有析出物出现时,应力松弛曲线上出现了由两个拐点形成的平台,第一个拐点(P)表明了析出过程的开始,第二个拐点(P)表明了析出过程的结束。根据不同温度下的析出开始时间与结束时间,可绘制出C状的PTT曲线。用透射电镜萃取复型技术可观察到析出物Nb(CN),证明了上述结论的正确性。     

Ti-Mo微合金钢铁素体中的析出物

用MMS-300热力模拟机研究了变形量、保温温度及保温时间对钛钼微合金钢铁素体基体上析出物尺寸的影响规律,获得了铁素体区析出动力学特征。结果表明,实验钢铁素体基体中析出物主要为钛钼的碳氮化物,其中尺寸较大析出物为圆形、方形或长条形,随机分布;尺寸细小析出物为圆形或椭圆形,其析出形态为排列整齐的相间析出及弥散析出,当保温温度较高时,其分布形式主要为相间析出;随着变形量的增加及保温时间的延长,析出物尺寸减少,随着保温温度的升高,析出物尺寸先增加后减少,铁素体区析出动力学曲线中600℃和700℃为最小尺寸析出温度。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢形变诱导铁素体相变

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次等温热压缩试验,分析研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在不同温度、不同应变量和不同应变速率下的组织演变和铁素体晶粒细化机制。结果表明,Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在875℃变形时铁素体的析出机制为形变诱导相变(DIFT)。随应变量增加,铁素体转变量先缓慢增加后急剧增加再缓慢增加的S形曲线特征;铁素体晶粒尺寸随应变量增加而减小,当应变为1.6时,铁素体平均晶粒尺寸最小,大约为3μm。在0.01~30 s-1的应变速率下,随应变速率增加,铁素体转变量增加,铁素体晶粒尺寸减小,当应变速率为30 s-1时,铁素体平均晶粒尺寸最小,约为1.9μm。Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在875℃变形时,铁素体晶粒细化机制为形变诱导铁素体相变和铁素体的动态再结晶。     

铌钒微合金钢的动态再结晶行为

针对柴油机喷油管用Nb、V微合金钢,采用热模拟压缩试验,研究了高温形变条件下,微合金钢的动态再结晶行为。结果表明,试验钢在1100℃、变形量60%、变形速率0.1 s-1条件下,可得到均匀细小的晶粒组织,试验钢动态再结晶激活能为349.451 kJ/mol;在较高温度和较低应变速率下,试验钢易于发生动态再结晶,而在较低温度和较高应变速率下易于发生形变诱导铁素体相变。     

形变温度对含ZrC粒子的20Mn2钢晶粒细化的影响

采用热模拟单向压缩试验，研究了含碳化锆粒子的20Mn2钢在不同温度（850～1150℃）和不同形变量（30％～80％）下的晶粒细化行为。组织分析表明，ZrC粒子起到形变核心和再结晶核心的作用，提高了奥氏体动态再结晶形核率，即使在1150℃和1050℃的高温形变状态下，晶粒也能细化至3～4μm；同时因为ZrC作为形变核心的作用，增大了奥氏体内的局域集中形变程度，使得形变诱导铁素体相变能够在较高的温度（950℃）下提前发生；并因为晶粒的细化提高了获得马氏体组织的临界冷却速度，使得各温度下的形变淬火态组织发生了由马氏体向贝氏体乃至形变诱导铁素体的演变过渡。硬度分析表明，晶粒细化及应变产生的硬化作用不仅足以抵消因马氏体或贝氏体的减少和消失带来的硬度降低，还能够进一步提高20Mn2钢的硬度值，并且晶粒细化产生的硬化幅度更大。应力应变分析表明，由于奥氏体再结晶引起了1150℃和1050℃下的形变应力下降，同时由于形变诱导铁素体相变及其再结晶降低了950℃及其以下各温度的形变应力。     

ZrC粒子对C-Mn钢形变诱导相变晶粒细化的影响

采用外部压入法制备含ZrC粒子的低碳钢,分析了ZrC粒子在试验钢中的固溶析出特点,研究了ZrC粒子对奥氏体晶粒长大及形变诱导相变铁素体晶粒细化的影响.结果表明:试验钢中存在一定数量尺寸较大弥散分布的ZrC粒子,这些粒子具有很高的稳定性,在热加工过程中,这些粒子能明显改变奥氏体晶界的状态,细化初始奥氏体晶粒,显著地阻止奥氏体晶粒的长大;在应变条件下,外加ZrC粒子能够提高形变诱导相变开始温度约40℃,ZrC/奥氏体相界面由于成为了聚集形变能的缺陷,因而加速形变诱导相变的进程,提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;在相同的变形条件下,添加了ZrC粒子的试验钢较未加ZrC粒子的钢有更好的晶粒细化效果.     

轧制工艺对铁素体基Ti-Mo微合金钢纳米尺度碳氮化物析出行为的影响

采用SEM,TEM和物理化学相分析等方法对铁素体基Ti-Mo微合金钢在2种不同轧制工艺下的析出相分布和粒度进行了观察和统计,结合热力学和动力学计算研究了γ相区变形过程中形变储能对诱导析出的影响,分析了γ相区形变诱导析出量对后续γ→α相变以及相变后α相基体中继续析出时析出相的临界晶核尺寸、相对形核率和相对沉淀开始时间的影响.结果表明,在总变形量相同的情况下,与γ相再结晶区和未再结晶区两阶段轧制相比较,采用γ相再结晶区单阶段轧制更有利于获得析出量大、尺度分布均匀的个位纳米级碳氮化物,这类碳氮化物占析出物总量的75%(质量分数).     

微合金钢碳氮化物的应变诱导析出研究

在Gleeble3500热模拟机上采用应力松弛法,研究了一种微合金非调质油井管用钢在600～ 950℃内含钒碳氮化物的应变诱导析出行为.结果表明:该实验钢的PTT(析出-温度-时间)曲线具有双“C”特征,碳氮化物析出孕育期最短的温度分别约为850℃和650℃.析出相形貌主要为球形.