变形量和回火工艺对高强钢厚板组织性能的影响

研究了轧制变形量和回火工艺对高强钢厚板微观组织和力学性能的影响。结果表明,第Ⅰ、Ⅱ阶段变形量从0.64/0.50变为0.52/0.62,比降低30℃终轧温度对提高钢板屈服强度和抗拉强度的贡献更大。回火后,钢板的强度由位错密度降低导致的位错强化减弱和细小析出物析出导致的析出强化增强交互影响决定,钢板强度降低。     

超快冷终冷温度对含Nb-V-Ti微合金钢组织转变及析出行为的影响

以复合添加Nb,V和Ti的低碳微合金钢为研究对象,采用热模拟试验机模拟高温轧制+超快速冷却+缓冷工艺,采用OM,HRTEM和显微硬度计等对超快冷至不同温度实验钢的组织转变和析出规律进行研究.结果表明,随着超快冷终冷温度的升高,显微组织由贝氏体向珠光体和铁素体转变,碳化物形核位置从贝氏体转变为铁素体,铁素体中的析出物密度大于贝氏体中的,且在620℃达到最大.超快冷至不同温度时析出物的尺寸均小于10 nm,纵横比均接近于1,即析出物形态更接近于球形,且随终冷温度的降低,析出物尺寸逐渐减小.利用Orowan机制计算了析出强化增量,得出在620℃析出强化对屈服强度的贡献最大,可达到25.6%.     

薄板坯连铸连轧工艺生产的Nb、Ti复合微合金化热轧带钢的强化机制

对具有高、低屈服强度的薄板坯连铸连轧工艺生产的Nb、Ti复合微合金化钢的热轧板进行了组织分析,研究了强化机制.组织分析表明,板卷均为铁素体组织.但具有高屈服强度的板卷铁素体呈现出非多边形特征,位错密度较高,晶粒明显小于低屈服强度的板卷.两类板卷中的复合型星形析出物较多,平均尺寸140-150 nm,消耗了钢中50%的Nb.强化机制研究表明,铁素体晶粒细化强化是主要强化机制,占总屈服强度的(43-46)%;两类板卷的析出强化效果微弱,只占总屈服强度的(4-6)%.位错强化与晶粒细化强化是板卷具有高屈服强度的原因.     

650MPa级V-N微合金化汽车大梁钢强化机制研究

采用OM,SEM和TEM对V微合金化钢与V-N微合金化钢的组织与析出相进行了分析,研究了强化机制.结果表明,V微合金化钢与V-N微合金化钢的显微组织主要为铁素体与少量珠光体的混合组织.随着卷取温度的升高,V-N微合金化钢的强度呈现出先增加后下降的规律,600℃时获得了最优的力学性能,其屈服强度与抗拉强度分别达到了605与687 MPa,延伸率为24.5%.与V微合金化钢相比,V-N微合金化钢的铁素体晶粒更细小,平均晶粒尺寸达到4.5 mm,析出相更细小弥散,尺寸在3~50 nm之间,平均尺寸达到8.0 nm,以及更高的位错密度.晶粒细化、析出强化与位错强化是V-N微合金化钢具有高屈服强度的主要原因,其中细晶强化是最主要的强化机制,占总屈服强度的43.05%,析出强化与位错强化对屈服强度的贡献高达34.44%.     

退火温度对Nb-Ti微合金化高强无取向电工钢析出物及性能的影响

研究了退火温度对Nb-Ti微合金化高强无取向电工钢析出物、力学性能和磁性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,含Nb,Ti高强无取向电工钢中的(Nb,Ti)C析出物发生回溶和粗化,(Nb, Ti)C颗粒尺寸增大和分布密度降低,其抗拉强度与屈服强度先增大后减小,磁感B_(50)先增大后减小,铁损P_(1.5/50)和P_(1.0/400)逐渐降小;此外,还添加了微量稀土(Ce),用于控制的析出物形态,改善磁性能;经860℃×5 min退火后试验钢的强度和磁性能匹配最佳。     

温度参数对Ti/Ti-Mo微合金钢力学性能及强化机制的影响

对Ti、Ti-Mo微合金钢进行了热轧及离线回火实验,研究了终轧温度、终冷温度及回火温度对实验钢力学性能的影响,并定量分析了相应的强化机制。结果表明,当终轧温度较高时,Ti、Ti-Mo微合金钢的热轧态力学性能较优,经过回火处理后,对应的屈服强度升高,分别达到了715 MPa和710 MPa。回火工艺处理后,Ti、Ti-Mo微合金钢的最大屈服强度增量分别为29 MPa和161 MPa,最大抗拉强度增量分别为7 MPa和88 MPa。实验钢铁素体基体上均存在相间析出与弥散析出,其中弥散析出所占比例较大,在不同工艺下Ti、Ti-Mo微合金钢中析出强化量占屈服强度的比值分别为20%～51%和26%～48%,对应最大析出强化量分别为364 MPa和342 MPa。     

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。     

热轧工艺参数对建筑钢屈强比的影响

研究了终轧温度和终冷温度对建筑用钢力学性能的影响,并在此基础上优化了适宜的轧制制度,考察了冷却速度和晶粒尺寸对建筑用钢屈强比与组织的影响。结果表明,随着终轧温度的升高,建筑用钢的抗拉强度逐渐上升,而屈服强度变化幅度不大,屈强比逐渐减小;随着终冷温度的上升,建筑用钢的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,且断后伸长率和屈强比也呈现逐渐降低的趋势;通过控制热轧工艺参数使得组织中硬相和软相的含量可以对建筑用钢的屈强比进行很好的调节。     

终轧温度对热轧双相钢组织细化的影响

研究了终轧温度对高强热轧双相钢组织细化和力学性能的影响。通过光镜、透射电镜分析以及拉伸实验可以发现,终轧温度对显微组织细化、马氏体体积分数以及力学性能的影响较大,同时双相钢具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散强化、亚晶结构等强韧化机制。结果表明,终轧温度的降低,使过冷度加大,铁素体的形核驱动力加大,形核率增加,使晶粒明显细化。在实验室条件下,通过控制终轧温度,可以使热轧双相钢的屈服强度达到500MPa、抗拉强度在850MPa以上,并且伸长率在20%左右。     

Cr-Mo微合金冷镦钢的显微组织、力学性能及强化机制

采用OM、SEM、TEM、拉伸实验和硬度测试等方法,对Cr-Mo微合金化冷镦钢在不同控轧控冷(TMCP)工艺下的组织与力学性能进行了表征和测试,并分析了强化机制。结果表明,TMCP工艺参数对Cr-Mo微合金化冷镦钢的组织与力学性能有显著影响,随着终轧温度的升高及冷速的增加,钢中铁素体及珠光体的复相组织逐渐向贝氏体铁素体转变,位错密度逐渐增加,抗拉强度呈现单调上升的规律,而延伸率呈起伏趋势。在终轧温度为935℃时,显微组织主要为均匀分布的短棒状和粒状贝氏体相,其间存在位错缠结,该工艺下具有最佳的强韧性匹配,其抗拉强度和延伸率分别达到了925 MPa和20%,距淬火端部7 mm (J7)处的硬度为53.1 HRC。终轧温度为900℃时,细晶强化是最主要的强化机制,占总强度的31%～36%;终轧温度在935℃以上时,位错强化为主要强化机制,占总强度的35%～38%。淬透性结果表明,Cr-Mo微合金化冷镦钢的淬透性不受显微组织及力学性能的影响,保持着良好的淬火性能,同时建立了Cr-Mo微合金钢的端淬曲线的模型,实现了淬透性的预测。     

终轧温度对Si-Mn系热轧双相钢组织和性能的影响

文章研究了在采用低温区大变形和轧后连续冷却工艺时,终轧温度对传统Si-Mn系热轧双相钢组织和性能的影响。结果表明,在试验工艺条件下,试验钢的最终组织均为铁素体+马氏体的双相组织。随着终轧温度(770℃~850℃)的升高,试验钢的屈服强度由415MPa急剧降低到335MPa,而抗拉强度变化不大,约为690MPa;随着终轧温度的升高,铁素体晶粒尺寸逐渐均匀,平均晶粒尺寸先增大,后减小,铁素体含量约为88%;试验钢的n值和延伸率,则随着终轧温度的升高而升高,在温度850℃时,n值达到0.23,延伸率达到28.7%。     

终轧温度对热轧双相钢组织细化的影响

研究了终轧温度对高强热轧双相钢组织细化和力学性能的影响。通过光镜、透射电镜分析以及拉伸实验可以发现．终轧温度对显微组织细化、马氏体体积分数以及力学性能的影响较大，同时双相钢具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散强化、亚晶结构等强韧化机制。结果表明，终轧温度的降低，使过冷度加大，铁素体的形核驱动力加大．形核率增加，使晶粒明显细化。在实验室条件下，通过控制终轧温度，可以使热轧双相钢的屈服强度达到500MPa、抗拉强度在850MPa以上，并且伸长率在20％左右。     

直轧条件下含Nb钢筋中Nb(C,N)的析出强化机理及控冷工艺优化

为了解决方坯直轧工艺生产含Nb钢筋出现的强化效果不显著问题,通过经典形核理论计算了Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出动力学行为特点,并通过现场控冷工艺试验验证了理论计算的结果。结果表明,加热炉轧制生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以晶界形核为主,方坯直轧工艺生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以位错形核为主;在含Nb钢筋的成分体系下,Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出过程中的晶界形核和位错形核C曲线鼻尖点温度分别约为1000 ℃和900 ℃;方坯直轧工艺生产含Nb钢筋可以在精轧机架间设置多段预穿水,以保证足够低的终轧温度,来获得Nb(C, N)沉淀析出的最佳强化效果。     

卷取温度对热轧高扩孔540HE钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机研究了卷取温度对工业生产的高扩孔540HE钢微观组织、力学性能及扩孔率的影响。结果表明:卷取温度变化可显著改变试验钢的铁素体晶粒尺寸、(Ti,Nb) C析出相形态和贝氏体含量,从而影响其力学性能及扩孔率。随着热轧卷取温度的降低,试验钢的屈服强度及抗拉强度升高,断后伸长率降低,扩孔率略有增加。低温卷取时铁素体晶粒尺寸较小,贝氏体含量增加,贝氏体细小且分布均匀;(Ti,Nb) C析出相细小弥散分布,可显著强化铁素体基体从而减小其与贝氏体硬度差异,有利于扩孔率的提升。     

Ti微合金化对耐火建筑钢组织和性能的影响

采用低Mo及Ti的复合微合金化,设计3种试验钢配以合理的控轧控冷工艺,成功开发出低成本460 MPa级耐火钢。力学性能测试及显微组织分析结果表明,控轧控冷后水冷,试验钢板获得耐火钢的理想组织:粒状贝氏体和M/A岛。随Ti含量的增加,3种试验钢的平均晶粒尺寸递减。3种试验钢的室温屈服强度都大于460 MPa,600 ℃保温3 h的高温屈服强度都大于307 MPa,具有良好的高温力学性能。在相变强化、析出强化、细晶强化及位错强化的共同作用下,不同Ti含量的试验钢获得了良好的高温力学性能。0.07%Ti含量试验钢的YS值(600 ℃屈服强度/室温屈服强度)为0.68,完全满足耐火钢的使用标准。     

热连轧过程复合微合金碳氮化物析出的定量计算

以微合金元素的析出热力学和析出动力学为基础,针对Fe-Nb-V-Ti-Al-C-N合金系,定量计算了热连轧过程中(Nb,V,Ti)(C,N)和AlN在奥氏体中的析出行为,并进一步分析了热轧制温度对析出行为的影响。计算结果表明,对所研究的钢种成分和工艺条件,在加热过程中(Nb,V,Ti)(C,N)就已经析出,在粗轧阶段,(Nb,V,Ti)(C,N)析出粒子平均半径逐渐减小,在精轧阶段,(Nb,V,Ti)(C,N)基本达到平衡析出量,终轧后析出粒子平均半径保持在23 nm左右。轧制时的热变形增大了形核率,促进了析出,使析出粒子的平均半径减小。随加热和轧制温度的降低,(Nb,V,Ti)(C,N)的析出量有所增加,粒子平均半径减小。     

500MPa级海洋平台用钢热轧工艺及析出物研究

采用微合金化和控轧控冷工艺开发了500MPa级海洋平台用钢,分析了热轧工艺参数对其组织性能的影响,通过降低终轧温度,针状铁素体中M/A岛的数量减少,可以提高钢的低温韧性.利用透射电镜对析出物的形貌、尺寸、成分进行了分析,发现Nb、Ti复合添加时析出物的特点,即富Nb的(Nb、Ti)C以富Ti的方形(Ti, Nb)(C, N)为核心形成帽状物.     

Ti微合金化超高强度工程机械用钢研制

在实验室研制了不同Ti、Nb含量的热轧钢板,并对钢板进行了轧后冷却试验,研究了Ti、Nb微合化和热轧工艺对钢板组织和力学性能的影响。在实验室研究基础上,采用微合金化工艺路线,通过控轧控冷工艺,终轧后层流冷却工艺(卷取温度采用590℃),成功试制了700 MPa级工程机械用钢。结果显示,试验钢的屈服强度大于700 MPa,抗拉强度大于785MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能。试验钢的组织为铁素体+少量珠光体+微量马氏体,同时,在铁素体的基体上存在大量纳米级的弥散析出或相间析出的(Nb,Ti)(C,N)析出相,有效提高了试验钢的强度。     

Mo-Ti微合化热轧高强钢的组织与性能

对一种Mo-Ti微合金钢进行了热轧实验,研究了不同工艺条件下的组织特征、析出行为及低温冲击性能。结果表明,随着终轧温度及终冷温度的降低,实验钢的屈服强度和抗拉强度均有所升高;当终轧温度较高时,细小的析出物主要在冷却及模拟卷取过程中产生,当终轧温度较低时,细小的析出物主要由应变诱导析出及冷却、模拟卷取过程的析出物组成;实验钢的组织以铁素体为主,随着终轧温度及终冷温度的降低,晶粒尺寸明显细化,同时,组织中渗碳体及钛的碳化物等岛状物的尺寸也变小,大角度晶界比例增加,低温冲击裂纹由脆性断裂变为韧性断裂;当终轧温度为800~810℃,终冷温度分别为615℃和500℃时,实验钢的屈服强度分别为738 MPa及768 MPa,抗拉强度分别为857 MPa和872 MPa,伸长率为18%~19%,其韧脆转变温度低于-70℃,实验钢具有良好的强度及韧性指标。     

Nb/V/Ti微合金化对20MnSi钢组织和力学性能影响

采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和室温拉伸测试等研究了Nb、V、Ti微合金化元素对20MnSi钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：Nb、V、Ti微合金化及其所形成的第二相粒子可以阻碍试验钢的晶界迁移、细化晶粒尺寸，经热轧-空冷后晶粒明显细化，晶粒尺寸可达12级，综合力学性能明显优于20MnSi穿水钢筋，并达到新国标中400 MPa级钢筋所要求的性能指标。根据理论模型计算，晶界强化、固溶强化和位错强化增量分别约占屈服强度的54%、22%和17%,而由于微合金化元素含量较低且所形成的第二相粒子体积分数较低，析出强化增量在试验钢屈服强度中的占比仅约7%,表明Nb、V、Ti微合金化设计而导致的晶粒细化对试验钢力学性能提升所产生的贡献十分显著。