含Nb高碳钢的奥氏体晶粒长大模型

通过热处理试验和组织观察,研究了在1123~1523 K内加热温度和时间对含Nb高碳钢奥氏体晶粒尺寸变化的影响,分析了奥氏体化过程Nb的析出状态,并推导了含Nb高碳钢等温加热过程的奥氏体晶粒长大模型。结果表明:随着加热时间的延长,在低温区(1123~1423 K)加热时,晶粒长大速率较慢;在高温区(1423~1523 K)加热时,晶粒发生快速长大。所建立的模型适合奥氏体化过程晶粒尺寸演变的计算。     

铌对微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大的影响

研究了铌对钒微合金化高碳钢在不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律的影响。结果表明,含铌A钢在1100℃以下具有较好的抗晶粒粗化能力,组织中存在大量以Nb C为主的析出物,其奥氏体晶界迁移能仅为44.2 k J/mol;而不含铌B钢,不具有某一温度下的抗晶粒粗化能力,同时组织中仅发现较少量VC析出物,其奥氏体晶界迁移能高达197.2 k J/mol;在高碳钢中,同一奥氏体温度下,V降低Nb C完全溶解温度。     

82B高碳钢奥氏体晶粒长大行为

利用直线截点法计算各试样的奥氏体平均晶粒尺寸,得出82B高碳钢的奥氏体粗化温度为950℃,通过Thermo-calc热力学计算和能谱分析可知,晶粒粗化的主要原因是950℃时V、Ti、Nb碳氮化物数量的大大减少,即析出相粒子钉扎作用的减弱和消除.随着加热温度的升高和保温时间的延长,82B高碳钢奥氏体晶粒尺寸增大,其生长模型的公式为D=6.82×104t0079 exp(-8.04×104/RT).当加热温度为1000℃,保温时间为60～90 min时,82B原奥氏体晶粒尺寸小于67μm,晶粒细小均匀,且微合金元素V充分溶解在奥氏体中.     

Nb元素对中碳钢加热过程中晶粒长大的影响

通过金相显微镜、透射显微镜以及热力学软件研究了Nb元素在加热过程中对中碳钢奥氏体晶粒长大的影响。结果表明:由于Nb溶质原子的拖曳和含Nb析出物钉扎的综合作用,相同加热条件下含Nb钢的奥氏体晶粒尺寸要小于无Nb钢。随着加热温度的升高,无Nb钢的奥氏体晶粒尺寸基本呈线性增加,含Nb钢在1200℃以下晶粒生长较慢,当加热温度高于1200℃时,由于含Nb析出物的溶解以及生长驱动力突然增加,晶粒生长速度突然提高。     

Nb对高碳钢高温回火组织与性能的影响

通过在不同温度高温回火,研究了回火温度对含Nb高碳钢力学性能的影响;对比分析在演变过程中Nb对其组织与性能的影响.结果表明:高碳淬火组织为板条马氏体和孪晶马氏体,随回火温度的升高,逐渐转变为大尺寸的渗碳体+等轴铁素体.强度和硬度都随回火温度升高而逐渐降低,而伸长率和断面收缩率则随回火温度的升高而逐渐增大;含Nb高碳钢的塑性和强度都要优于不含Nb的高碳钢.原因是添加Nb可以通过细化晶粒(原奥氏体晶粒和马氏体亚结构尺寸、再结晶铁素体晶粒大小)、抑制位错回复提高位错密度的形式提高强度,同时也因细化晶粒,促进碳化物析出而提高塑性.     

Nb含量对20CrMnTiH钢奥氏体晶粒长大行为的影响

研究了不同Nb含量的20CrMnTiH齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为。采用光学显微镜和透射电镜分析了试验钢分别加热到950~1200℃奥氏体化保温1 h后的奥氏体晶粒变化和析出相情况。结果表明,随着Nb含量的增加,晶粒粗化温度不断提高。保温时间为1 h的情况下,每增加0.03%Nb,晶粒粗化温度提高50℃;超过晶粒粗化温度后,含Nb析出相的数量因溶解而大大降低,对晶界的钉扎作用消失,奥氏体晶粒长大。     

1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强度钢加热制度研究

采用OM、TEM和EDS分析技术,研究了1000 MPa级Nb-Ti微合金化超高强度钢在不同加热温度下保温不同时间时奥氏体晶粒粗化行为与微合金元素碳氮化物溶解行为。结果表明,铸坯中存在尺寸与形状明显不同的3类析出物:尺寸大于1μm的方形Ti N粒子;尺寸在500 nm以下的球形、椭球形或方形Nb、Ti复合析出物;少量方形或椭球形Ti S或Ti(C,S)析出物。随着温度的升高,原始奥氏体晶粒尺寸呈现出单调增大的趋势,当加热温度超过1200℃时奥氏体晶粒发生快速长大,而析出物数量不断减少、尺寸逐渐增大、Ti/Nb原子比逐渐升高,EDS显示均为Ti、Nb复合析出。随着保温时间的延长,原始奥氏体平均晶粒尺寸呈抛物线规律长大,小尺寸的球形、椭球形的析出物逐渐溶解,大尺寸方形析出物数量逐渐增加且棱角变得模糊。综合考虑加热温度和保温时间对Nb、Ti微合金元素的固溶行为和奥氏体晶粒粗化行为的影响,1000 MPa级Nb-Ti微合金化超高强度钢的加热温度和保温时间分别为1250℃和80 min较合适。     

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。     

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℃。     

感应加热对铌微合金化 C95油井管用钢组织与性能的影响

研究了Nb在快速感应加热条件下对C95油井管用调质钢显微组织的影响。将不同Nb含量的试验钢感应加热到850℃～1000℃后立即淬火,结果表明,不含Nb试验钢奥氏体晶粒尺寸与淬火温度服从 Arrhenius关系（D＝8．98×102 exp（-5．8×103/T））,而含Nb试验钢存在一个临界温度Tc ,且Nb含量增加Tc升高,超过临界温度Tc 后服从Arrhenius关系,Tc 以下Nb显著抑制奥氏体晶粒长大。扫描电镜分析表明,Nb不仅减小了奥氏体晶粒尺寸同时还减小了马氏体板条束尺寸,650℃回火后含Nb试验钢的回火硬度较高,不含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度的升高而明显下降,而含Nb试验钢的回火硬度随淬火温度升高变化不大。     

Nb、V微合金钢筋高温热塑性及奥氏体长大规律

在实验室采用Gleeble 3500与箱式电阻炉分别对试验钢的高温热塑性及奥氏体晶粒长大规律进行了测试,研究了Nb对V微合金化高强钢筋高温热塑性与奥氏体长大规律的影响。结果表明：Nb的加入使V微合金化高强度钢筋的高温低塑性区扩大至1035 ℃,并使800~1000 ℃范围内的塑性减小,但对650 ℃以下的塑性有所改善。奥氏体平均晶粒尺寸变化曲线表明,与保温时间相比,加热温度对晶粒尺寸的影响更大;不含Nb试验钢奥氏体晶粒异常长大的温度为1050 ℃,含Nb试验钢奥氏体晶粒异常长大的温度为1100 ℃;当加热温度≥1050 ℃时,含Nb试验钢的晶粒尺寸比不含Nb试验钢细小,减小20 μm左右。     

X80M管线钢奥氏体晶粒粗化及Nb/Ti的固溶析出行为

研究了一种X80M管线钢在不同奥氏体化温度下,奥氏体晶粒的长大规律以及Nb、Ti的固溶析出行为。研究结果表明,随着奥氏体化温度的升高,Nb、Ti的固溶量逐渐增加。1120~1150℃时,奥氏体晶粒细小均匀且增加缓慢;1165℃时,局部奥氏体晶粒发生粗化现象;1180℃时,奥氏体平均晶粒尺寸显著增大,且出现明显不均匀现象;1195~1210℃时,奥氏体晶粒不均匀现象更明显,晶粒更加粗大。     

淬火工艺及Nb元素对30MnB5钢原奥氏体晶粒度的影响

利用光学显微镜(OM),研究了淬火工艺及Nb元素对30MnB5钢的原奥氏体晶粒度的影响。结果表明:含Nb的30MnB5钢在淬火温度860~920 ℃,保温时间不超过60 min时,原奥氏体晶粒度具有良好的稳定性;当淬火温度达到950 ℃时,保温时间超过30 min后,原奥氏体晶粒尺寸随着保温时间增长逐渐变大;因此,淬火温度低于950 ℃时,Nb元素对30MnB5钢热处理过程中原奥氏体晶粒生长具有抑制作用;当淬火温度达到1000 ℃时,Nb元素仅在30 min以内对原奥氏体晶粒生长有轻微抑制作用,当淬火保温时间超过60 min时,Nb元素完全失去对原奥氏体晶粒生长的抑制作用。     

铌对20CrMnTi钢渗碳过程中晶粒粗化行为的影响

通过模拟渗碳试验,研究了Nb对齿轮钢20Cr Mn Ti晶粒粗化行为的影响。结果表明,由于析出含Nb析出相,Nb能显著提高在模拟渗碳过程中的晶粒粗化温度。晶粒粗化温度由析出相的体积分数和析出相的尺寸决定。当模拟渗碳温度较低时,时间对析出相尺寸影响不明显;当渗碳温度较高时,延长时间析出相明显粗化。因此,对于Nb含量较低的试样,1 h和6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度接近;而对于Nb含量较高的试样6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度比1 h的低。     

SWRS87B-T高碳钢奥氏体晶粒长大规律的研究

利用高温激光共聚焦显微镜研究了含V高碳钢SWRS87B-T在不同加热温度与保温时间下奥氏体晶粒的长大规律,并建立了奥氏体晶粒长大预测模型。结果表明,奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高呈指数规律长大,且在温度超过1050℃时,奥氏体晶粒开始粗化。奥氏体晶粒长大随着保温时间的延长呈近似抛物线规律,保温时间低于30min时晶粒长大较快,随着保温时间的延长,晶粒长大速度逐渐趋于平缓。建立了奥氏体晶粒长大预测模型,预测值与实测结果吻合较好。     

加热温度对含Nb中碳钢奥氏体晶粒长大的影响

利用微合金析出物与临界晶粒尺寸的定量关系,研究了Si含量较高的中碳Nb微合金钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大规律。结果表明,随着加热温度的升高,试验钢中奥氏体晶粒逐渐长大,当温度高于1100℃时,晶粒开始粗化。由经验模型可得,随着温度的升高,析出相的体积分数逐渐减少,而颗粒半径逐渐增大,由于二者的共同作用导致了奥氏体晶粒在高于1100℃时迅速粗化;在实验的基础上,得到了适用于试验钢的晶粒长大模型。     

微量Nb元素对DT300钢奥氏体晶粒长大的影响

在不同温度下对Nb微合金化DT300钢进行奥氏体化保温,研究了该试验钢奥氏体平均晶粒尺寸和硬度随温度的变化规律,得到了Nb微合金化DT300钢的晶粒长大激活能,并且确定了该钢的晶粒粗化温度tGC.在相同温度、保温时间条件下,与不含Nb元素的DT300钢相比,Nb微合金DT300钢的晶粒尺寸明显小于不含Nb元素DT300钢,这主要是由于碳化物NbC在奥氏体晶界的弥散析出,对奥氏体晶界起到了钉扎作用,抑制了奥氏体晶粒的长大,并通过透射电镜观察了DT300钢中析出的NbC碳化物形貌.     

高碳钢奥氏体晶粒的长大行为研究

研究了82B高碳钢在不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒的生长规律。结果表明,在800¹ 100℃范围内,随着温度的增加,高碳钢奥氏体晶粒尺寸从18.2μm增加到116.3μm,其中950℃为其晶粒粗化温度。在950℃保温601 100℃范围内,随着温度的增加,高碳钢奥氏体晶粒尺寸从18.2μm增加到116.3μm,其中950℃为其晶粒粗化温度。在950℃保温60⁹0 min后,可获得细小均一的奥氏体晶粒。最后,通过公式计算了高碳钢奥氏体晶粒的长大规律,与实验结果吻合。     

Q370qE-HPS钢轧制加热温度优化研究

针对新一代低碳铌微合金化Q370qE-HPS高性能桥梁钢的生产,为了兼顾钢坯加热时Nb的溶解与原始奥氏体晶粒的细化以实现成品钢板良好的综合性能,借助热力学计算、模拟加热、组织观察等方法,研究了加热温度对Nb的溶解-析出行为与含Nb第二相粒子的影响,以及对原始奥氏体晶粒的影响,并据此来优化加热温度制度。结果表明,随着加热温度的升高,Q370qE-HPS钢中Nb的固溶量增加、原始奥氏体晶粒长大;加热温度为1 200 ℃时,Nb的溶解量超过80%、原始奥晶粒尺寸小于100 μm,是理想的加热温度。