超高Ti耐磨钢第二相粒子的析出行为研究

超高Ti耐磨钢(w(Ti)=0.2%～0.6%)中第二相粒子的类型、形态、尺寸、分布及数量等对其性能具有重要影响,但是在生产过程中很难精准控制。为此,利用金相显微镜、扫描电镜SEM、电子探针EPMA、夹杂物自动分析仪ASPEX等对超高Ti钢中第二相粒子的析出行为进行了研究分析。结果表明：超高Ti钢中第二相粒子主要有两种类型,一种为长条状形态的Ti+Mo+C粒子,另外一种为方形或三角形等规则形状的TiN粒子;连铸坯原始枝晶大小决定了第二相粒子分布的均匀性,原始枝晶尺寸越小,第二相粒子分布就越均匀,如果第二相粒子均匀分布在枝晶间,团簇状现象会减轻,因而需要对连铸工艺严格控制,以防止粗大的枝晶;第二相粒子析出过程中,Ti和N元素首先析出形成TiN相,然后Ti和Mo元素以含Mo的Ti+Mo+C粒子形式析出;Ti+Mo+C粒子析出方式有两种,一种是直接以先析出的TiN粒子为核心外延生长,另一种是单独析出形核长大。     

高Nb高强度低合金耐候钢中Nb、Ti析出相的特征

用光学显微镜、热场发射扫描电子显微镜以及透射电子显微镜对高Nb高强度低合金耐候钢中的Nb、Ti析出相特征进行了观察分析。结果表明,试验钢中的Nb、Ti析出相为面心立方结构,大部分为Nb、Ti相一起析出,且尺寸较大,主要分布于晶界。单相有两种,一种为立方TiN,尺寸较大,另一种为富Nb或者富Ti的Nb,Ti碳氮化物,大部分尺寸超过50 nm;复合析出为以富Ti析出(Ti, Nb)C为基形成的“核心”和以富Nb析出(Nb, Ti)C为边缘形成的“帽子”,平均尺寸为150 nm。     

Nb和Ti对超纯铁素体不锈钢凝固组织及表面起皱的影响

通过真空感应炉浇注实验和热力学软件分析研究了Nb、Ti稳定化元素和C、N间隙元素含量对超纯铁素体不锈钢凝固组织及晶粒簇的影响。结果表明,添加稳定化元素后实验钢的结晶区间变宽,通过控制稳定化元素和间隙原子含量使实验钢在凝固过程中析出较多TiN粒子,可以有效的提高凝固组织的等轴晶率。在充分退火条件下,与Ti单一稳定化实验钢相比,Nb、Ti复合稳定化实验钢中的晶粒簇较弱并具有较小的晶粒尺寸,有利于带钢的抗起皱性能。     

CSP汽车高强钢280VK研制开发

采用CSP生产线的热轧钢带为基料,通过罩式退火工艺生产冷轧汽车高强钢带280VK,分析了C、Mn、Nb、Ti元素及退火温度对280VK冷轧钢带显微组织、第二相粒子及力学性能的影响。结果表明,主要冶炼成分为0.065%C、0.70%Mn、0.025%Ti及0.020%Nb生产的280VK并采用630℃冷点温度及670℃热点温度进行罩式炉退火后的冷轧钢带铁素体晶粒大小分布均匀,尺寸为10~15μm,第二相粒子为Ti C与NbC复合析出的Ti(Nb)C粒子为主,得到的280VK冷轧钢带力学性能优异具有较低的屈强比及良好的表面质量,同时生产成本得到大幅度降低。     

Nb-Ti处理超低碳烘烤硬化钢的析出行为

通过物理化学相分析试验和热力学平衡计算,分析了Ti、N原子比大于1、等于1、小于1的3种Nb-Ti处理ULC-BH钢板的第二相析出规律.相分析和热力学计算结果表明,3种成分钢板析出相主要为(Ti,Nb)(C,N)、MnS,试验钢中未发现Ti4C2S2和TiS相;Ti、Nb元素的氮化物主要在A,温度以上析出,而碳化物主要在铁素体相区析出.在热轧板经卷取保温后,Nb、Ti元素接近完全析出形成M(C,N);短时退火后,M(C,N)相有少量回溶.当Ti、N原子比接近1时,N主要与Ti结合,C单独由Nb固定,有利于预估钢中固溶c含量.钢中增加酸溶铝含量有利于避免形成A120,夹杂.     

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。     

微合金化S355钢的第二相析出行为

采用Thermo-Calc软件,分析了S355钢连铸坯在200~1600℃温度范围内第二相粒子的析出行为,并利用扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)观察确认了S355钢铸坯中析出物的形貌、类型与析出位置。结果表明:S355钢中含Ti、含Nb以及含V的第二相析出温度依次降低,且氮化物析出温度普遍高于碳化物;S355钢在高温阶段易形成典型的Nb Ti复合析出相,在低温阶段易在晶界与位错附近形成纳米级Nb C;S355钢析出相的开始析出温度分别为:1388℃(Ti N)、1100℃(Nb N/Nb C)、1080℃(Ti C)、936℃(Al N)和900℃(VNC).     

连续退火过程中过时效段对Ti+Nb IF钢析出物的影响

通过Gleeble-1100热模拟试验机研究了时效温度对Ti+Nb IF钢冷轧后第二相的影响。设定不同时效温度的连续退火试验,并测定了钢中Nb、Ti的固溶与析出,分析了连续退火过程中过时效段影响IF钢第二相的原因。结果表明:过时效段的存在增加Nb的析出量,使含Nb的第二相粒子增加,进一步固定了C、N原子,增加析出相的体积量,提高析出强化的作用,因此Ti+Nb IF钢连续退火过程中需要增加过时效段。     

X100管线钢中Nb和Ti碳氮化物复合析出行为

通过观察萃取复型试样和薄膜试样,分析X100管线钢中析出相;结合析出相析出动力学模型,讨论在先析出TiN相界面形核和位错线形核动力学特征。结果表明:X100管线钢析出相多呈复合析出,先析出的TiN相周边附着许多富Nb的细小析出相,更加细小的椭圆形析出相富含Nb,方形析出相富含Ti。Nb(C,N)析出动力学计算结果表明:Nb(C,N)在TiN相界面形核较位错线形核具有较大的临界形核半径、更高的最大相对形核率温度和析出鼻点温度,形变储能对鼻点温度的影响近似线性关系。     

Nb-Ti微合金钢中第二相的溶解行为

利用碳萃取复型、TEM和EDX分析,研究了低碳Nb-Ti微合金钢在1 300℃等温过程中第二相粒子的溶解行为。实验结果表明:钢中有两类尺度存在显著差异的析出颗粒,其一为尺寸在50 nm以上的富钛相(生成于钢液凝固阶段),其二为尺寸小于20 nm的富铌相(形成于奥氏体变形过程)。在1 300℃保温2 h后,应变诱导析出相基本消失,而凝固过程中形成的析出相在保温48 h后,还存在含Nb的(Nb,Ti)(C,N)复合相。在微合金钢中含Ti的情况下,碳氮化物的稳定性大幅提高。这些结果表明,析出相的形成和热稳定性在很大程度上取决于Nb和Ti原子的相互作用。     

Nb-V-Ti和V-Ti微合金钢中碳氮化物的回溶行为

采用TEM和EDX技术,研究了低碳微合金钢中Nb,V,Ti的碳氮化物在不同温度保温后的回溶行为.结果表明,Nb-V-Ti微合金钢中存在尺寸明显不同的两类析出,较大的析出颗粒平均尺寸在80 nm以上,其心部为(Nb,V,Ti)(C,N),而边部为(Nb,Ti)(C,N),较小的析出颗粒平均尺寸在20 nm以下,其类型为(Nb,Ti)(C,N).两类析出物中Nb/Ti原子比均随回溶温度的升高而减小.V-Ti微合金钢中,Ti的存在对V的回溶具有拖曳作用,提高了V的碳氮化物的热稳定性.Nb-V-Ti微合金钢中,由于Nb,V,Ti之间综合作用,使得析出相中V具有更高的热稳定性.     

微合金元素Nb,Mo在应变诱导析出过程中的相互作用

运用热模拟技术和透射电子显微镜,研究了C-Mo、C-Ti-Mo和C-Nb-Mo三种简单成分钢奥氏体变形后松弛过程中微合金元素Nb、Mo在析出物中的相瓦作用.结果表明:在850℃变形后松弛1000 s.三种钢均保持了奥氏体状态,但C-Ti-Mo和C-Nb-Mo钢有析出发生,能谱分析显示析出颗粒分别是Ti(C,N)和含Mo的Nb(C,N).微合金元素Mo与Nb有较强的相互作用,在Nb(C,N)析出后,Mo可能溶入Nb(C,N)的析出颗粒之中.     

Precipitation of carbonitrides and high-temperature strength in heat-affected zone of high-Nb containing fire-resistant steel

The morphology and structure of precipitates in the heat-affected zone (HAZ) of fire-resistant steel were studied by transmission electron microscopy, while the simulated elevated temperature strength studies were carried out to elucidate the effect of precipitation state on strength at high temperature. The precipitates were identified as (Nb,Ti)(C,N) with FCC structure. A high density of fine (Nb,Ti)(C,N) precipitated in subcritical HAZ. As the peak temperature of thermal cycle was increased, the density and size of particles were observed to decrease. During austenisation, precipitates were dissolved mostly in the coarse-grained heat-affected zone and dissolved totally in the fusion line. The higher strength at 600?°C was present in coarse-grained heat-affected zone and lower in intercritical heat-affected zone. The different precipitate condition in sub-HAZs led to the different evolution behaviour of carbonitrides on heating and thus high-temperature strength.     

Ti-V-Nb微合金钢焊接热影响区中的沉淀物

本文对5种含Ti-V-N_b的微合金钢埋弧自动焊焊接热影响区中沉淀物溶解、沉淀及晶粒长大进行了考察。焊接线能量为3和6 kJ/mm.Ti钢(0.014% T_i)焊接中TiN粒子变化很少,与焊接热循环中TiN很有限的溶解计算结果相吻合.低Ti-V钢(0.002% Ti,0.093% V)和低Ti-Nb钢(0.002% Ti,0.029% Nb)中富V和富Nb粒子分别在母材中溶解,富Ti沉淀物在热循环的加热段形成,而富V粒子和富Nb粒子又在冷却段再沉淀.Ti-V钢(0.014% Ti,0.080% V)和Ti-V-Nb钢(0.016% Ti,0.082% V,0.027% Nb)中沉淀物粒子成分分布在较宽的范围内.焊接时富Ti立方体状沉淀物不溶解而富V、富Nb球状粒子溶解了.这两种钢冷却时无明显再沉淀。研究的5种钢的这些不同表现是与母材中沉淀物的溶解及冷却时发生的再沉淀可获得的热力学动力分不开的.     

轧后冷速对X120管线钢组织和强度的影响

研究了X120管线钢模拟控扎后冷却速度对组织性能的影响。扫描（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察结果表明,提高控轧后冷速可以得到有效晶粒尺寸细小的板条贝氏体,有利于提高大角度晶界百分比,并结合力学性能测试结果,得出细小的板条贝氏体和大角度晶界有利于提高管线钢强度。利用透射电镜和能谱分析研究了实验钢中Nb、Ti等微合金元素的析出规律,冷速越大析出相粒子越细小弥散,沉淀析出强化效果越好。细晶强化、晶界强化和析出相强化等都是管线钢强化的主要方式。     

氮含量对含Ti-Nb的X70管线钢焊接热影响区组织及冲击韧性的影响

采用中频真空感应炉冶炼了两种不同N含量的X70管线钢。利用Gleeble-2000热模拟研究了两种钢焊接热影响区的组织及冲击性能。采用三丝埋弧焊对两种钢分别进行了焊接,随后采用光学显微镜和冲击试验研究了两种钢的焊接接头组织及冲击韧性。结果表明:在N含量高的钢中发现了尺寸为20~50 nm、弥散分布的(Ti,Nb)(C,N)粒子,而N含量低的钢中只存在少量尺寸为50~100 nm的(Ti,Nb)(C,N)粒子。细小、弥散的(Ti,Nb)(C,N)粒子抑制了晶粒的长大,细化了晶粒,对稳定试验钢的热影响区冲击韧性有利。     

800 MPa级热基镀锌复相钢的开发

设计了一种Nb、Ti微合金化低碳复相钢,采用SEM、TEM及力学性能测试等方法研究了退火镀锌过程中热轧复相钢显微组织、析出相和力学性能的演变规律,进行了800 MPa级热基镀锌复相钢工业试制。结果表明,热轧复相钢的显微组织主要由铁素体、马氏体和马/奥岛构成。退火镀锌过程中,马氏体和马/奥岛分解形成高温回火马氏体,铁素体内可动位错密度降低,同时析出纳米级Nb、Ti和Mo的复合碳化物,导致抗拉强度降低、屈服强度和扩孔率显著提高。热基镀锌复相钢的显微组织主要由铁素体和高温回火马氏体构成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和烘烤硬化值分别为769 MPa、852 MPa、14.5%和43 MPa,扩孔率达到53%,具有良好的力学性能和局部成形性能。     

STRAIN INDUCED PRECIPITATION OF Ti(V)N(C)IN HIGHCARBON STEEL

The precipitation of Ti(V)N(C)in high-carbon steel PD_3 during thermomechanicol treatmentat austenitic temperatures after deformation has been observed.The average size ofTi(V)N(C)particles may reduce with the increase of strain and the decrease ofthermomechanical treatment temperature,and vise versa.The growth of Ti(V)N(C)particlesat 920°C is found to be controlled by the interface reaction between precipitated particles andmatrix.     

Influence of Ti addition on the hydrogen induced cracking of API 5L X70 hot-rolled pipeline steel in acid sour media

In this study, Hydrogen Induced Cracking (HIC) testing of high strength API 5L grade X70 linepipe hot rolled steel containing Ti was performed to investigate the effects of (Nb, Ti, V)(C, N) particles on HIC susceptibility. By controlling chemical composition and hot rolling parameters, experimental steel with Bainitic ferrite and Bainite microstructures was fabricated. HIC testing was carried out within an acidic condition (pH=2.7±0.1) according to NACE standards with test results showing cracking propagated along coarse (Nb, Ti, V)(C, N) particles at mid-thickness. This is mainly due to centerline segregation and hydrogen blistering between matrix and coarse (Nb, Ti, V)(C, N) particles without external stress.