奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金相稳定性研究

通过形变加工和长期时效热处理 ,研究了 (C N)复合强化的Fe 13Cr 17Mn(W ,V)奥氏体合金的稳定性和相平衡特点。结果表明 :在 50 0℃以下合金奥氏体稳定 ,不发生γ→α转变。采用 (C N)复合添加晶粒细化 ,可有效抑制ε马氏体形成和σ相析出。 50 0～ 70 0℃长期时效后形变诱发大量碳化物析出 ,MS 点提高 ,加快形变诱发α′马氏体分解和再结晶 ,促使γ→α转变和σ相析出 ,合金奥氏体变得不稳定     

V(C,N)在V-N微合金钢铁素体中的析出动力学

V-N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加.实验得到的开始析出点是在750 ℃时的10 s左右,含C量不同的4种钢得到的形核率-温度(NrT)曲线和析出-温度-时间(PTT)曲线单调变化的趋势相同.热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C,N)形核驱动力非常接近,其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化.实验与计算均证实,实验钢的C含量在0.05%-0.30%范围内变化时,V(C,N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.     

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。     

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。     

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。     

一种第二相析出-温度-时间曲线计算模型的建立

基于经典形核长大理论和Johnson-Mehl-Avrami方程,假定过饱和沉淀的球形第二相分子式为(M)1xM2vM31-x-v(C)yN1-y,采用平均扩散速率表征合金原子对第二相形核长大过程影响的思想,建立了计算第二相析出-温度-时间(PTT)曲线的模型。基于Adrian模型提出计算多元系全固溶温度的方法,针对Fe-0.09C-0.011Ti-0.03V-0.025Nb(质量分数,%)钢计算得到的铁素体区PTT曲线呈典型的"C"形,得到的最快析出温度为628℃,其值与实验结果吻合。本模型计算效率高,计算析出相体积自由能变化时无需求取复合相的溶解度公式;适用性高,适用于不同基体中不同类型析出相PTT曲线的计算。     

铁素体区等温过程中Ti-Mo-Cu微合金钢中的共析出行为

碳化物和Cu的共析出是提高微合金钢强度的一种有效手段，本工作利用OM和TEM研究了Ti-Mo-Cu微合金钢在不同等温温度下复合型碳化物和ε-Cu的共析出行为，利用复合析出相固溶析出模型和经典形核长大理论对Ti-Mo-Cu微合金钢的析出动力学进行了计算。结果表明，（Ti,Mo）C与ε-Cu二者独立析出，分别与铁素体基体呈N-W和K-S取向关系，在600℃时析出以ε-Cu为主，620℃发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出，而640～660℃时析出以（Ti,Mo）C相间析出为主。热动力学计算表明，在600～660℃范围内，随温度提高，（Ti,Mo）C中的Ti/Mo原子比由2.5增大到4.5，碳化物组成由Ti_0.71Mo_0.29C演变为Ti_0.79Mo_0.21C,（Ti,Mo）C与ε-Cu的析出-温度-时间（PTT）曲线存在交点，当温度低于616℃时，ε-Cu优先析出，温度在616℃附近时，发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出，当温度高于616℃时，（Ti,Mo）C优先析出，很好解释了实验现象。     

PRECIPITATING KINETICS OF V(C, N) IN FERRITE OF V–N MICROALLOYING STEEL

V--N微合金钢的C含量(质量分数)在0.05%---0.30%范围内变化时, V(C, N)在铁素体中析出开始时间随温度降低单调增加. 实验得到的开始析出点是在750 ℃时的10 s左右, 含C量不同的4种钢得到的形核率--温度 (NrT)曲线 和析出--温度--时间 (PTT) 曲线单调变化的趋势相同. 热力学与动力学计算得到的不同C含量钢中的V(C, N)形核驱动力非常接近, 其NrT和PTT曲线随C含量无明显变化. 实验与计算均证实, 实验钢的C含量在0.05%---0.30%范围内变化时, V(C, N)在铁素体中的析出动力学无明显差异.     

马氏体钢中(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应

为了研究复合(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应,本文选取了一种含钛的Cr-Mo钢作为研究对象,对此钢分别进行880 ℃和1350 ℃淬火并回火。化学萃取相分析结果表明,当淬火温度为880 ℃时,(Ti,Mo)C粒子的尺寸主要分布在18-36,36-60,60-96 nm,这些粒子是在热轧过程中析出的。当淬火温度为1350 ℃时,回火过程中新析出了1-5 nm的(Ti,Mo)C粒子,这些新析出的(Ti,Mo)C粒子产生了一个明显的二次硬化平台,析出强化量约为165 MPa。新析出的(Ti,Mo)C粒子中的Ti/Mo原子比随回火温度的升高而降低并稳定在1左右。     

马氏体钢中(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应（英文）

为了研究复合(Ti,Mo)C粒子的析出行为和强化效应选取了一种含钛的Cr-Mo钢作为研究对象力对此钢分别进行880和1350℃淬火并回火。化学萃取相分析结果表明,当淬火温度为880℃时,(Ti,Mo)C粒子的尺寸主要分布在18~36,36~60,60~96 nm,这些粒子是在热轧过程中析出的。当淬火温度为1350℃时,回火过程中新析出了1~5 nm的(Ti,Mo)C粒子,这些新析出的(Ti,Mo)C粒子产生了一个明显的二次硬化平台,析出强化量约为165 MPa。新析出的(Ti,Mo)C粒子中的Ti/Mo原子比随回火温度的升高而降低并稳定在1左右。     

铌对取向硅钢中沉淀析出的影响

应变诱导析出过程中应力的测量常应用弛豫法,通过Gleeble-3500热模拟试验机,采用应力弛豫试验测定了含Nb和不含Nb取向硅钢的沉淀析出动力学PTT曲线。结果表明:PTT曲线均呈现"C"形,鼻尖温度在900~950℃。含Nb试验钢的PTT曲线比不含铌试验钢的PTT曲线偏左上方,即铌的加入加速了第二相的沉淀析出,缩短了孕育期。     

粗晶奥氏体HTP钢中形变诱导析出的定量研究

利用double-hit实验与场发射扫描电镜定量研究了低碳高铌钢(0.032%C-0.089%Nb,HTP钢)粗晶奥氏体(约800 μm)中的形变诱导Nb(C,N)析出规律.结果表明,在1000-900 ℃温度区间变形时,随着形变温度的降低,析出开始(5%析出量)时间逐渐缩短,析出开始时间与温度关系曲线具有C曲线的特征.随着形变温度的降低,析出相颗粒密度逐渐增加而颗粒直径减小,析出动力学满足修正的Avrami方程,Avrami指数约为1.1.析出相主要在位错及位错结等位置优先形核,形成条带状或网状.拟合得到的模型能够预测奥氏体低碳高铌钢的析出开始时间及析出动力学.     

V的析出对中碳锰非调质钢热塑性及组织的影响

通过热模拟试验,对比分析不加V和加V两种中碳锰非调质试验钢的高温力学性能和组织,探讨V的析出对热塑性及组织的影响。结果表明,高温形变诱导析出的V(C、N)可抑制动态再结晶行为、提高变形抗力并促进晶内铁素体转变,使热塑性降低、高塑性温度区变窄、低塑性温度区变宽,而VC主要在奥氏体向铁素体转变时沿γ/α界面的形核析出,并有利于铁素体向晶内长大。不加V和加V的试验钢经1280 ℃固溶处理后,高温变形分别在900~1100 ℃和1000~1130 ℃时,可获得高的热塑性。     

V-Ti微合金钢热变形过程中复合微合金析出相的形成机制

通过对V-Ti微合金钢平衡析出相的微合金含量的热力学预测以及对热变形过程中析出相的电镜观察和能谱分析,研究了热变形过程中微合金析出相的组成及其形成机制.结果表明,奥氏体热变形过程中的微合金析出相自从基体中沉淀出来,就是复合析出相（Ti,V）（C,N）,并且随形变温度的降低,复合析出相（Ti,V）（C,N）中Ti含量减少而V含量增多,析出相的成分存在一定差异.     

600 MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的强化机制

采用OM、SEM和TEM等方法,对600 MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的组织与力学性能进行了测试表征,并分析了强化机制。结果表明,终轧温度对实验用钢的组织与力学性能有显著影响,随着终轧温度的降低,钢中铁素体晶粒尺寸逐渐减小,位错密度逐渐增加,析出物尺寸逐渐减小、数量逐渐增多、Nb/Ti原子比逐渐增大,屈服强度与抗拉强度均呈现出单调上升的规律,而延伸率存在一个最佳温度,终轧温度为840℃时具有最优的力学性能,其屈服强度与抗拉强分别达到了541与615 MPa,延伸率为31.0%,-60℃冲击功为117 J。(Nb,Ti)C在奥氏体中析出的Nr T与PTT曲线表明,在实验温度范围内,均匀形核与位错线形核的形核率随温度的降低而提高,形核孕育时间随温度的降低而缩短,这与观察到的析出物尺寸随着终轧温度的降低而减小、析出物的数量随着终轧温度的降低而增多的规律相符。细晶强化与位错强化是实验用钢主要强化方式,细晶强化占总屈服强度的46%~48%,位错强化占总屈服强度的18%~25%,析出强化对屈服强度的贡献较小,约2%左右。     

含Mo低合金钢复合碳氮化物的析出热力学计算模型及分析

以规则溶液亚点阵模型为基础,针对Fe-Nb-V-Ti-Mo-C-N合金系,基于多元复合析出相的固溶析出理论建立了复合碳氮化物在含钼低合金钢奥氏体中的析出热力学计算模型。结果表明:在高温阶段的析出相主要是TiN,而在低温阶段,析出相以富V复合碳化物为主;Mo元素几乎不从奥氏体中析出,Mo能够提高微合金元素(Nb、V、Ti)在奥氏体中的固溶度积,降低微合金元素和间隙元素的活度,大大延迟其析出过程。     

Zr对Ti-Mo复合微合金化钢形变奥氏体静态再结晶动力学和析出相的影响

通过在Gleeble-3500热模拟试验机上进行双道次压缩模拟试验,研究了Ti-Mo复合微合金化钢和Ti-Zr-Mo复合微合金化钢在875、925、975和1025 ℃四个温度下形变奥氏体的静态再结晶过程。分析了两种试验钢在双道次压缩模拟时的真应力-真应变曲线,建立了两种试验钢的静态再结晶动力学模型,计算了两种试验钢奥氏体静态再结晶激活能,采用高分辨透射电镜观察了不同温度双道次压缩后两种试验钢中形变诱导析出相和大颗粒未溶相的形貌和种类,并对试验钢的形变储能密度进行了简单比较。结果表明,Zr的添加可以提高Ti-Mo复合微合金化钢在变形过程中的变形抗力,使试样在热变形过程中积累的形变储能增多,同时降低形变奥氏体的静态再结晶激活能,使奥氏体的再结晶更容易发生。Zr可以替代Ti与O、S等形成大颗粒未溶相,使试验钢静态再结晶过程中析出更多细小弥散的形变诱导析出相,使试验钢中形变奥氏体的静态再结晶过程出现延迟。     

低碳钢中微合金元素Nb,Mo在析出过程中的相互作用

运用热模拟技术和TEM分析法,研究了C-Ti-Mo和C-Nb-Mo两种简单成分钢奥氏体变形后弛豫过程中微合金元素Nb,Mo在析出物中的相互作用.结果表明:在850℃变形后弛豫1000s,C-Ti-Mo和C-Nb-Mo钢均保持了奥氏体状态且两种简单成分钢中均有析出发生,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.     

轧制工艺对铁素体基Ti-Mo微合金钢纳米尺度碳氮化物析出行为的影响

采用SEM,TEM和物理化学相分析等方法对铁素体基Ti-Mo微合金钢在2种不同轧制工艺下的析出相分布和粒度进行了观察和统计,结合热力学和动力学计算研究了γ相区变形过程中形变储能对诱导析出的影响,分析了γ相区形变诱导析出量对后续γ→α相变以及相变后α相基体中继续析出时析出相的临界晶核尺寸、相对形核率和相对沉淀开始时间的影响.结果表明,在总变形量相同的情况下,与γ相再结晶区和未再结晶区两阶段轧制相比较,采用γ相再结晶区单阶段轧制更有利于获得析出量大、尺度分布均匀的个位纳米级碳氮化物,这类碳氮化物占析出物总量的75%(质量分数).     

含复合(Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢捕获与解吸附（英文）

采用热脱氢分析装置(TDS)研究了含复合(Ti, Mo)C析出相的马氏体钢的氢的捕获与解吸附行为。结果表明,36～60 nm的未溶球形(Ti, Mo)复合析出相在室温电化学充氢过程中不能捕获氢,而回火析出的1～5 nm的复合(Ti, Mo)C析出相是有效的氢陷阱,尽管其氢陷阱激活能相对较低,为16.4～22.1k J/mol,与晶界、位错处的氢陷阱激活能相近,同时远低于纯的共格Ti C析出相的氢陷阱激活能,但在大气中放置时,被回火析出的1～5 nm的复合(Ti, Mo)C析出相捕获的氢无法解吸。