轧制冷却工艺对低合金超高强钢Q1300组织性能的影响

以开发屈服强度大于1 300MPa低合金超高强结构钢为目的,采用不同的轧制及冷却工艺并进行再加热淬火和回火处理,研究了轧制冷却工艺对低合金超高强钢组织性能的影响规律。结果表明,试验钢经控制轧制后奥氏体晶粒被拉长成扁条状,水冷至600℃后再空冷至室温所得到的粒状贝氏体组织较直接空冷至室温的组织细小,高温连续轧制后空冷至室温得到的组织为粒状贝氏体+板条贝氏体;相比高温热轧工艺,采用控轧控冷工艺能增大轧态组织的原奥氏体晶界面积,能有效细化再加热原始奥氏体晶粒,晶粒尺寸可减小3.5μm;经控轧控冷及调质热处理后,钢板具有较好的强韧性,屈服强度为1 345MPa,抗拉强度为1 590MPa,-40℃冲击功为44J,各项性能指标均达到相关标准要求。     

基于Nb-Mo-Ti成分大厚度高韧性管线钢工艺研究

研究了基于Nb-Mo-Ti成分的大厚度高韧性X65~X80管线钢关键工艺控制因素。通过控制Nb、Ti含量和加热制度,优化轧制规程以细化粗轧板坯心部奥氏体晶粒和实现精轧后的完全动态再结晶。采用与轧制工艺和成分设计最佳配合的冷却工艺,可以得到心部细化的相变组织和弥散细小分布的析出物,改善了心部韧性。研制的基于Nb-Mo-Ti成分的X65~X80管线钢,可以满足APL 5L标准最大厚度32 mm,最低温度-20℃的落锤撕裂试验(DWTT)韧性要求。     

热处理对Ti微合金化马氏体钢强度的影响

对Ti微合金化马氏体钢经不同工艺热处理后的屈服强度进行了研究,并分析了其强化机制。研究表明,Ti微合金化使钢中形成细小的TiC析出相,可以提高马氏体钢的屈服强度。经过回火与再加热淬火工艺处理后,可形成1～10 nm的TiC析出相,使得马氏体钢晶粒细化到约8μm。理论计算与实验数据关于TiC提供的析出强化与细晶强化效果良好吻合,即通过Ti微合金化及回火再加热工艺,由TiC析出相提供的析出强化达到188 MPa,TiC钉扎晶界使得晶粒细化而产生的细晶强化效果为80 MPa。     

直接淬火工艺对Q690钢组织和性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、常温拉伸和-20℃低温冲击实验,分析了直接淬火(DQ)和再加热淬火(RQ)工艺对Q690钢组织和性能的影响。结果表明,直接淬火实验钢保留了变形组织,被拉长的奥氏体晶粒沿着轧制方向分布,而再加热淬火钢中出现奥氏体晶粒呈等轴状。直接淬火工艺可显著细化马氏体板条尺寸,板条内存在大量变形位错和变形带,为碳化物析出提供了更多的形核质点,促进了回火过程中碳化物的细小弥散析出,使直接淬火钢具有更高的高温回火抗性和强韧性匹配。     

热处理工艺对1500MPa级低碳Nb-Ti低合金钢组织及性能的影响

通过低成本成分设计,在控制轧制的基础上,分别采用直接淬火(DQ)、直接淬火+回火(DQ+T)以及再加热淬火+回火(RQ+T)工艺成功制得了抗拉强度1500 MPa级经济型低合金高强高韧钢。对比研究了DQ、DQ+T和RQ+T 3种工艺钢的微观组织和力学性能。结果表明:DQ工艺钢的微观组织为板条马氏体+少量铁素体及残留奥氏体的复相组织,其抗拉强度和屈服强度分别为1750 MPa和1300 MPa,-40℃下冲击吸收功为37 J。200℃回火1 h后,试验钢位错密度降低,大量细小ε碳化物在板条内析出。DQ+T工艺钢屈服强度达到1400 MPa,-40℃下冲击功为43 J。试验钢直接淬火后再加热至880℃,获得了平均晶粒尺寸为5.7μm的细小等轴奥氏体。相比于DQ及DQ+T工艺钢,RQ+T工艺钢获得了更高的韧性,冲击功达到56 J。研究发现,未溶的(Nb,Ti)(C,N)粒子能有效抑制奥氏体晶粒长大。组织细化及残留奥氏体是RQ+T工艺钢获得高韧性最主要的原因。     

热装工艺对含铌微合金钢铸坯再加热奥氏体晶粒细化影响

组织细化是控制连铸坯表面裂纹、提升轧材性能的重要手段。针对连铸坯表面裂纹问题,采用热模拟试验的方法,首先获得模拟铸坯进加热炉之前的奥氏体组织,进一步研究了含铌低碳钢SCX400在冷却-加热过程中的晶粒细化潜力。研究结果发现进行一次γ→α→γ相变处理,当铁素体析出量超过85.9%时,最终粗大的奥氏体边缘处出现了许多尺寸为40μm左右的细小晶粒,混晶现象严重,推测是由于Nb(C,N)钉扎原奥氏体晶界,粗大的初始晶粒得到保留;而通过多次γ→α→γ相变可以有效细化奥氏体晶粒,从而对热装热送过程中的表面裂纹控制及最终产品性能的提升产生积极影响。     

TiC纳米析出相对低碳马氏体钢的韧化机理

采用SEM、EBSD、TEM、SAXS、XRD及相分析等方法,对经过相同轧制及热处理工艺的含Ti与无Ti低碳马氏体钢组织及冲击韧性进行分析对比。结果表明:含Ti钢经900℃油淬后,析出大量5～36 nm尺寸范围内的TiC。析出相有效钉扎晶界,马氏体组织得到显著细化,有效晶粒尺寸达到4.6μm;同时TiC的大量析出还使得含Ti钢位错密度下降,弹性模量明显提高。经900℃油淬后,含Ti钢冲击韧性明显改善,冲击吸收功由无Ti钢的53 J大幅提高至265 J。     

热处理钢轨的组织参数对性能的影响

本文论述了影响热处理钢轨性能的组织参数——奥氏体晶粒尺寸、珠光体片间距、渗碳体片厚度等。指出奥氏体晶粒尺寸主要受加热温度(考虑到电感应加热速度快,保温停留时间短)的控制,而珠光体片间距和渗碳体片厚度主要取决于过冷奥氏体的转变温度和冷却速度,当然也受合金元素的加入及其含量影响。同时指出,珠光体钢的强度主要受珠光体的片间距的控制,而钢的韧性则主要取决于奥氏体晶粒尺寸的大小。珠光体片间距越细则强度越高,而奥氏体晶粒尺寸越小则钢的韧性越高,且钢的脆性转变温度越低。 钢轨热处理必须选择最佳工艺参数,细化轨钢的组织参数,达到强韧化目的。     

SXQ500/550D钢奥氏体晶粒长大行为及其影响因素

采用光镜和电镜相结合的方法,研究SXQ500/550D钢再加热奥氏体化后晶粒长大行为以及温度、第二相粒子、原始组织及亚温淬火工艺对奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明:试验钢的晶粒粗化温度为1020℃,故奥氏体化时温度最好低于1020℃。当在870～970℃之间淬火时第二粒子数量较多,奥氏体晶界几乎完全被钉扎,奥氏体晶粒的生长速度较慢;随着温度不断升高,第二相粒子数量减少,钉扎作用被削弱甚至失效,在温度达到1020℃时奥氏体晶粒快速长大。原始组织越均匀细小,碳化物弥散度越大,则奥氏体晶粒越细小。试样经单相区淬火处理后再进行一次亚温淬火处理,晶粒得到明显细化,组织也变得均匀。     

Ti微合金化700 MPa级集装箱用耐候钢的组织性能

采用变形热膨胀相变仪测定了700 MPa级集装箱用耐候钢的奥氏体连续冷却曲线,并对实验钢进行轧制及周期浸润腐蚀实验,研究了实验钢的奥氏体连续冷却转变行为,轧制工艺对组织性能的影响以及实验钢在工业大气环境下的腐蚀行为。结果表明,所制备的高强耐候钢综合性能优异,屈服强度在770 MPa以上,抗拉强度在840 MPa以上,伸长率达到16%。实验钢的组织为均匀细小的贝氏体,第二相粒子主要是TiC,尺寸在100 nm以下,纳米级含Ti析出相起到了良好的细化组织和析出强化效果。实验钢具有良好的耐大气腐蚀性能,其相对Q345B的腐蚀速率为50.7%,与Q345B相比,耐候钢在腐蚀过程中所生成的锈层更加均匀致密,与基体结合更加牢固,对基体具有更强的保护能力。     

铸态奥氏体晶粒粗化与热装再加热中晶粒的演化

为了探讨铸坯表层粗大奥氏体晶粒的形成机制,研究了奥氏体晶粒在不同保温条件下的粗化行为。发现由于析出相的影响,高温保温时不同钢种间晶粒生长规律存在差异,且晶粒的进一步粗化在1 250 ℃以下难以有效进行。在此基础上,为了明确装炉温度对加热后奥氏体晶粒结构的影响,对模拟热装再加热过程中的晶粒结构演变进行了试验探究。结果表明,高于珠光体形成温度热装时,轧前奥氏体晶粒结构与冷却前一致;而低于此温度热装时,在奥氏体化后出现大量的新生细小晶粒。后者得到的混晶结构在继续加热至均热温度的过程中发生反常晶粒生长,导致最终组织较冷却前更为粗大。     

Influence of Ti(C,N) precipitates on austenite growth of micro-alloyed steel during continuous casting

Austenite grain size is an important influence factor for ductility of steel at high temperatures during continuous casting. Thermodynamic and kinetics calculations were performed to analyze the characteristics of Ti(C,N) precipitates formed during the continuous casting of micro-alloyed steel. Based on Andersen-Grong equation, a coupling model of second phase precipitation and austenite grain growth has been established, and the influence of second precipitates on austenite grain growth under different cooling rates is discussed. Calculations show that the final sizes of austenite grains are 2.155, 1.244, 0.965, 0.847 and 0.686 mm, respectively, under the cooling rate of 1, 3, 5, 7, and 10 ℃·s~(-1), when ignoring the pinning effect of precipitation on austenite growth. Whereas, if taking the pinning effect into consideration, the grain growth remains stable from 1,350 ℃, the calculated final sizes of austenite grains are 1.46, 1.02, 0.80, 0.67 and 0.57 mm, respectively. The sizes of final Ti(C,N) precipitates are 137, 79, 61, 51 and 43 nm, respectively, with the increase of cooling rate from 1 to 10 ℃·s~(-1). Model validation shows that the austenite size under different cooling rates coincided with the calculation results. Finally, the corresponding measures to strengthen cooling intensity at elevated temperature are proposed to improve the ductility and transverse crack of slab.     

00Cr12NiNbTi不锈钢热轧中析出行为

对00Cr12N iNbTi铁素体不锈钢进行加热、粗轧、精轧及卷取过程的模拟实验,应用扫描电镜、透射电镜、化学相分析及热模拟等方法对试样中析出物进行了定性定量分析。结果表明:加热到1140℃,保温0、45和90 m in后,粒子主要为TiN,Ti的固溶率为66.3%,N的固溶率为1.3%;从粗轧到精轧,微米级的小颗粒减少,大颗粒增多,颗粒平均尺寸由1.8μm增大到3.2μm,有聚集长大现象;在热轧过程中微米级粒子形貌为方形或球形,基本保持稳定;纳米级的(Nb,Ti)C颗粒在精轧阶段开始析出,卷取保温及缓冷至室温过程中大量析出,多分布于晶界及晶内处,在较高温度下卷取会析出较多的纳米级(Nb,Ti)C颗粒。     

荒管再加热前冷速对E470钢管在线常化工艺的影响

通过分析在线常化工艺生产的E470钢管在两种不同的荒管冷却速度下出现的性能异常情况,结果发现:当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度超过贝氏体临界冷却速度时,因在奥氏体冷却过程中未完全形成铁素体+珠光体而存在部分过冷奥氏体组织,在随后的再加热过程中未转变的过冷奥氏体继续长大形成粗大晶粒,并在随后的冷却中形成了贝氏体组织,最终组织为粗大的贝氏体+铁素体+珠光体,从而大大地降低了材料的冲击韧性。但当在719~600 ℃温度区间荒管冷却速度未超过贝氏体临界冷却速度时,最终组织为细化的铁素体+珠光体组织,获得了良好的强韧性匹配。据此提出为了确保在线常化的效果,应把荒管脱管后的冷却速度作为在线常化工艺的一个重要工艺参数进行控制。     

In situ observation of bainite to austenite transformation of microalloyed high strength steel during simulated welding cycle

A confocal scanning laser microscope, equipped with a high temperature stage, was used for in situ observation of the bainite to austenite transformation in a microalloyed high strength steel. Austenite grain growth was observed and measured directly from 1040°C to the peak temperature of 1340°C during the heating process, as well as the subsequent cooling down to 1040°C. The grain growth rate versus temperature was analysed. It was demonstrated that the austenite grains grew up simultaneously by means of grain boundary migration and ‘grain swallowing’ phenomena. The variation in grain growth rate was attributed to the presence of impeding precipitates, e.g. carbonitrides Nb,Ti(C,N). The work also showed that coarsening and/or dissolution of carbonitride precipitates, above a certain temperature, led to a fast grain growth. The in situ observation by confocal scanning laser microscope can provide valuable information on the austenite reformation and final microstructure of weldments.     

Static Recrystallized Grain Size of Coarse-Grained Austenite in an API-X70 Pipeline Steel

The effects of initial grain size and strain on the static recrystallized grain size of coarse-grained austenite in an API-X70 steel microalloyed with Nb, V, and Ti were investigated using a Gleeble-3800 thermomechanical simulator. The results indicate that the static recrystallized grain size of coarse-grained austenite decreases with decreasing initial grain size and increasing applied strain. The addition of microalloying elements can lead to a smaller initial grain size for hot deformation due to the grain growth inhibition during reheating, resulting in decreasing of static recrystallized grain size. Based on the experimental data, an equation for the static recrystallized grain size was derived using the least square method. The grain sizes calculated using this equation fit well with the measured ones compared with the equations for fine-grained austenite and for coarse-grained austenite of Nb-V microalloyed steel.     

轧制工艺对800 MPa复相钢组织性能的影响

随着汽车行业的发展,先进高强钢的研究与应用越来越广泛。设计了低C,以Cr、Mn、Si为基本元素,复合添加Ti、Nb、V、Mo等元素的复相(CP)钢化学成分;通过控轧控冷工艺,充分发挥了马氏体和贝氏体相变强化及合金元素的析出强化、细晶强化的复合作用,成功获得了屈服强度大于680 MPa,抗拉强度大于780 MPa,伸长率大于10％的热轧CP钢。研究了不同终轧温度、卷取温度下钢板的组织形貌和析出物大小对其力学性能和扩孔性能的影响,得到了最佳终轧温度为890 ℃,卷取温度为490 ℃。在此工艺下,试制钢板的组织形貌和析出物大小得到了良好的配合,其扩孔率达到47%,扩孔性能最优。     

变形条件和冷却速率对低碳含Nb钢的相变及纳米析出的影响

利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了奥氏体再结晶和未再结晶组织对低碳含Nb钢连续冷却转变行为的影响,并对不同变形温度及冷却速率下Nb(C, N)的纳米析出行为进行了研究。结果表明,未再结晶区奥氏体的变形能够为多边形铁素体提供更多的相变形核点,扩大铁素体相变区,并且能够细化铁素体晶粒;相比于再结晶区1050℃单道次变形,未再结晶区的第二道次变形能够促进Nb(C, N)的析出,其中910℃变形时Nb(C, N)的析出量最多,850℃次之;冷却速率的增大能够抑制Nb(C, N)在奥氏体中的析出,但能够促进其在铁素体中析出;对于本试验钢,10℃/s的冷却速率即可抑制Nb(C, N)的析出;Nb(C, N)的析出粒子平均粒径随着冷却速率的增加而减小。     

热模拟方法确定A537钢临界冷速的研究

在中厚板淬火工艺中,钢的临界冷速是非常重要的参数,是制定冷却工艺的基础。本试验采用热模拟方法,确定了A537美标容器钢的淬火临界冷速。同时,分析了不同冷速下钢的组织形态和性能。此外,通过EBSD分析了不同冷速下的大小角度晶界的比例以及晶粒的平均尺寸,得到了大小角度晶界以及晶粒尺寸随冷速变化的关系。