碳饱和熔铁中Ti化合物析出规律的研究

利用过饱和析出法,研究了碳饱和熔铁中Ti与TiC、Ti(C,N)的平衡.结果表明,在铁液中与Ti(C,N)平衡的Ti含量远小于与TiC平衡的Ti含量;Ti的溶解度值与温度近似成线性正比关系,与N2分压成反比关系.对实验铁样进行电镜分析发现,Ti沉积物在坩埚底部和侧面较多,而铁液表层和中心部位较少,表明Ti化合物是以非均质形核晶体析出,相比较石墨质耐火材料更有利于Ti化合物的非均质形核.     

济钢ASP线Ti-IF钢析出相及织构演变分析

采用化学相分析及透射电镜(TEM),对ASP线生产的Ti-IF钢析出相进行了定性和定量的研究,并利用ODF分析方法,揭示了生产过程中Ti-IF钢的织构演变规律.结果表明:析出相主要由TiN、Ti2CS、Ti(C,N)和FeTiP粒子组成.热轧后即发现少量FeTiP粒子,呈球状或椭球状,大小在100nm以下.冷轧过程是深冲织构{111}<110>和{111}<112>形成的重要阶段.冷轧织构由较强的α和γ纤维织构组成.退火过程中,γ织构不断增强同时伴随着α织构的不断减弱,最终形成了沿γ纤维的{111}再结晶织构.     

薄板坯连铸连轧生产Ti微合金化钢的强化机理

为了阐明薄板坯连铸连轧生产Ti微合金化钢的强化机理,通过电镜和化学相分析等实验手段对Ti含量不同的集装箱板进行了研究,结果表明,连轧前钢中尺寸为几十纳米的方形TiN粒子已基本析出,连轧及其后的低温阶段钢中形成纳米尺寸的弥散的TiC析出物,降低了Fe3C的质量分数.小于10 nm的TiC粒子是Ti微合金化钢屈服强度显著提高的主要原因.     

Ti含量对热轧带钢组织和力学性能的影响

以普通集装箱板的成分为基础,在CSP生产线上成功开发出Ti微合金化高强度钢,采用扫描电镜、透射电镜、化学相分析等实验手段研究了Ti含量对带钢组织和性能的影响.结果表明:Ti含量变化对铁素体晶粒尺寸影响不大;随钢中Ti含量增加,TiN粒子的尺寸增大,TiC的体积分数增加,而TiC粒子的平均尺寸减小.在Ti含量为0.106%的钢中发现大量尺寸小于5 nm的细小析出物,正是这些析出物的沉淀强化作用显著提高了钢的强度.     

Ti含量对耐磨钢相变行为及强韧性的影响

采用全自动相变仪、扫描电子显微镜、电子万能试验机、宏观硬度计等设备和Thermo-Calc热力学计算软件对比研究了Ti质量分数分别为0.018%和0.55%的2种耐磨钢的相变行为和强韧性，分析了相同轧制工艺、回火工艺下实验钢的显微组织和力学性能的差异。结果表明，0.55Ti钢中由于生成了大量微米级的TiC和少量Ti(C,N)粒子，降低了基体中的固溶C含量，提高了奥氏体化温度，同时致使其淬透性相对于0.018Ti钢有所降低；在930℃温度下淬火时，由于淬透性的下降，组织中出现了部分贝氏体组织。在0.55Ti钢中，由于微米级的TiC和少量Ti(C,N)粒子的存在，降低了实验钢的强度。此外，微米级的粒子作为冲击断裂时微裂纹形核点，促进了微裂纹的形核，降低了钢的韧性。     

Ti微合金化高强耐候钢的析出相观察和物理化学相分析

通过TEM和物理化学相分析手段定量研究了Ti微合金化高强耐候钢中析出相的结构、形貌、粒度和质量分数。研究结果表明：Ti微合金化高强耐候钢中的析出相有Ti（C，N）、TiC、TiN和Ti4C2S2；析出强化的强度随着析出粒子质量分数的增加和粒径的减小而增加，小于10nm的析出粒子对强度的贡献比较大；较低的卷取温度将会抑制TiC粒子的析出，从而降低析出强化的作用。     

Ti与Nb微合金化汽车用钢二相粒子及织构研究

Ti与Nb微合金化汽车用钢中较大的二相析出粒子为方形的TiN,尺寸80~120 nm;较小的二相粒子主要为TiC、NbC及其复合析出物,尺寸12~25 nm;最小的析出粒子尺寸约3 nm,能谱分析为NbC。钢中析出的二相粒子均匀分布在基体中。试验钢的热轧织构主要由{001}110、{112}110、{111}110组分组成,同时也包含有γ和α组分,取向密度≥5。冷轧织构主要由高密度的γ织构和α织构组成,不稳定择优取向比热轧织构少。退火后组织中的α织构强度减弱,而γ织构呈管状分布且强度增加。从热轧到冷轧再从冷轧到退火,其织构具有遗传性。     

TSCR流程生产钛微合金化高强耐候钢中的析出物

运用电子显微镜和化学相分析等多种实验手段研究了Ti微合金化高强耐候钢中的析出物,并在热力学计算的基础上分析了其析出过程.结果表明:钢中主要存在TiC,TiCN,Ti₄C₂S₂,TiN等析出物,连轧前TiN的析出过程已基本完成;大量纳米尺寸的TiC球形析出物粒子在铁素体的位错线上分布;Ti含量增加改变了MC相的粒度分布,小尺寸粒子的体积分数显著增加,增强了沉淀强化的效果.     

Ti-IF和Nb+Ti-IF钢罩式退火析出行为与织构的对比研究

采用X-衍射仪技术并结合金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM),研究了加Nb和不加Nb两种罩式退火的无间隙原子钢的金相组织、析出行为及织构。试验结果表明:Nb没有明显改善再结晶织构,但通过Nb增加Ti在点阵中的有效固溶度,在形成TiN、TiC、TiS析出物的同时增加了TiN的数量和尺寸;Nb作为细化晶粒元素在卷曲过程和再结晶退火过程中抑制了晶粒长大,同时使碳氮化物析出颗粒粗大并且降低了γ纤维中的{111}〈110〉织构组分。     

卷取温度对超低碳T-3CA第二相析出的影响

 为研究卷取温度对超低碳T-3 CA中第二相粒子析出行为的影响,采用金相、TEM等检测手段,分析了580、630、680 ℃ 3个典型卷取温度下超低碳T 3 CA中第二相粒子的析出特性,结果发现卷取温度越高,热轧形成的TiC粒子尺寸越粗大,分布越稀疏。结合相关动力学计算分析了卷取温度对TiC粒子沉淀析出时临界晶核尺寸、相对形核率、相对沉淀析出时间的影响。结果表明,随着卷取温度由580提高到680 ℃,TiC粒子沉淀析出时临界晶核尺寸增大约1.0 nm,相对形核率降低约1.0个数量级,相对沉淀析出孕育时间增大约0.8个数量级。     

钢中第二相诱导铜元素析出的晶体学分析

对钢液凝固温度下钛的化合物、Al2O3、MnS等基底与形核相铜元素的二维点阵错配度进行了计算,并对其成为铜元素非均质形核核心的有效性进行了分析.结果表明:基底与形核相的错配度δ越小,越有利于非均质形核.Ti2O3、MnS和Al2O3与铜元素的错配度较小,具有良好的匹配关系,可以作为铜元素形核的质点并促进其异质形核.Ti2O3和MnS是钢中残余铜元素非均质形核的最有效核心;Al2O3为中等有效核心;TiC、TiN为无效核心.     

卷取温度对Ti-IF钢第二相粒子及晶粒尺寸的影响

采用热模拟技术，研究了卷取温度对Ti-IF钢第二相粒子析出行为及晶粒尺寸的影响，结果表明，卷取温度的变化，对TiN,TiS和Ti4C2S2粒子的影响不大，但对TiC粒子的影响较大，高温卷取有利于TiC粒子的析出，长大，高温卷取有利于铁素体晶料珠长大，碳含量较高，会析出较多的TiC粒子，对退火织构的发展不利。     

CSP流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、物理化学相分析等方法并结合热力学计算,分析了CSP工艺生产的钛微合金化高强钢的析出物特征及析出规律.研究发现:屈服强度700 MPa级高强钢中存在大量球形的纳米级TiC和Ti(C,N)粒子及少量不规则形状、100 nm以上的Ti₄C₂S₂粒子,TiN在连轧前完成析出,TiC主要在卷取和空冷时析出.不含钼钢和含钼钢(0.1% Mo)中MC相的质量分数为0.049%和0.043%,由于钼的加入,含钼钢中Ti的析出量较少,但析出粒子更为细小,并定量得到了不含钼钢和含钼钢的析出强化效果分别为126 MPa和128 MPa.     

薄板坯连铸连轧流程Ti微合金钢含Ti析出物的研究

考察了薄板坯连铸连轧流程Ti微合金钢中TiN、TiC和TiCN粒子的形貌和分布位置,探讨了其析出过程以及沉淀强化的作用,指出:(1)钢中存在TiN粒子尺寸为数百纳米以上;(2)纳米尺寸的TiC析出物在铁素体基体上分布,从体积分数和粒子尺寸考虑可起到显著的沉淀强化作用.     

高Ti耐磨钢TiC析出行为及耐磨机理研究

通过前期试验室研究制定新型耐磨钢的成分配比和工艺参数,利用金相、SEM、EBSD、TEM和激光共聚焦对高Ti耐磨钢生产过程中TiC的析出行为和耐磨机理进行分析。分析结果表明:炼钢过程中由于TiC在凝固前沿析出,析出过程与钢液凝固过程基本一致,电解后在扫描电镜下观察到TiC形貌有棒状、粒状、球状。轧制后钢中的TiC颗粒有明显的沿轧制方向拉长的趋势,在钢板中呈扁球状分布,相比常规耐磨钢,高Ti耐磨钢晶粒尺寸细小,大多数的晶粒尺寸在4μm以下,板条宽度为300 nm左右。试验研究表明高Ti耐磨钢耐磨性能为NM400的1.32～1.37倍,30 mm与20 mm厚度钢板的钢耐磨性相差不大。     

低碳Nb-Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073~1523 K)下低碳Nb-Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb-Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84)、(Nb_xTi_1-x)(C_yN_1-y)和(Nb_0.5Ti_0.5)(C_0.56N_0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.     

冷却工艺对Ti微合金化高强钢组织和硬度的影响

通过热模拟实验,研究了冷却工艺参数对Ti微合金化高强钢组织和硬度的影响。结果表明:当终冷温度为700℃时,随着冷却速度的增大,铁素体和珠光体组织得到了显著细化,实验钢硬度增加;随着终冷温度的降低,多边形铁素体晶粒尺寸呈减小趋势,铁素体和珠光体含量逐渐降低,珠光体片层间距逐渐减小,贝氏体含量增加,相变强化和细晶强化共同作用使得实验钢的硬度逐渐增加;钢中存在少量粗大的TiN和Ti_4C_2S_2粒子,冷却速度由5℃/s增大到30℃/s, TiC粒子的析出数量明显增加,平均尺寸由8.1 nm减小到6.7 nm;终冷温度由700℃降到600℃,第二相粒子TiC的析出数量逐渐减少,平均析出粒子尺寸由6.7 nm减小到5.9 nm。研究结果为Ti微合金化高强钢控制冷却工艺的制定奠定了理论基础。     

HRB500E抗震钢筋中钛化物析出热力学分析

 钢液凝固过程中钛化物在液相、固相的存在形态对固相组织的性能有着重要的影响,其第二相析出起到细化晶粒的作用。为分析HRB500E抗震钢筋钢中TiN、TiC、Ti(C,N)析出物的析出规律,对TiN、TiC、Ti(C,N)析出物进行热力学计算。结果表明,TiN、TiC在钢液成分均质状态下难以析出,TiC_0.19N_0.81在温度为1 843 K时析出;在凝固过程中,由于Ti、N在凝固前沿富集,TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件,析出温度为1 745 K;在固相奥氏体中,TiN和TiC粒子具备析出热力学条件,TiC析出温度比TiN的低,铁素体中有TiC的析出。     

Ti在Cr12MoV钢中的作用分析

通过计算Ti、V、Mo和Cr等元素对应的碳化物在不同温度范围内的溶度积,分析了Ti对Cr12MoV模具钢凝固和冷却过程中奥氏体和碳化物形成过程的影响。结果表明,在Cr12MoV钢中加入的Ti超过0.108 4%后才能析出TiC,析出的TiC有可能成为奥氏体形核的核心;凝固后的冷却过程中奥氏体中的TiC优先于VC析出,有可能作为VC异质形核的核心,使VC颗粒变得粗大,以致于淬火加热过程中VC颗粒很难均匀地溶解在奥氏体中,进而影响淬火回火过程中的二次硬化效果。     

氢化钛-石油焦制备Al-Ti-C-Ce母合金显微组织及其凝固机制研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等现代检测分析方法,研究了由TiH_2-石油焦-铝铈合金与铝液制备的不同Ce含量的Al-Ti-C-Ce母合金的显微组织,结果表明:Al-Ti-C-Ce母合金由α(Al),(TiC),(TiAl_3),(Ti_2Al_(20)Ce)相组成; Al-Ti-C-Ce母合金铸样晶界为连续的共晶组织,晶内分布着大量的粗大第二相组织,晶界共晶和晶内第二相中均含有Ti_2Al_(20)Ce相。部分大颗粒第二相组织为复合结构,复合晶粒内部存在颜色较深的α(Al)+Ti_2Al_(20)Ce+(TiC)的包晶组织。线分析结果表明:第二相粒子中,元素C的分布相对均匀,粒子内部C, Al含量相对较低, Ti, Ce含量相对较高, Ce的分布显著高于粒子外部区域;具有复合结构的第二相中所包含的粒子区域, Ti, C含量极高,而Al, Ce含量较低。合金在凝固过程中, TiC粒子作为晶核优先析出, TiAl_3相通过TiC粒子形核,并与游离的Ti, Ce发生包晶反应生成Ti_2Al_(20)Ce相,多余Ce原子会与晶界处的TiC, TiAl_3的复合粒子反应生成TiC, Ti_2Al_(20)Ce复合粒子。含Ti, C, Ce的复合粒子作为领先相优先析出,细化Al-Ti-C-Ce母合金晶粒。