AlN和Zr微合金化对齿轮钢热塑性及渗碳处理晶粒度的影响

齿轮钢渗碳过程常采用AlN控制奥氏体晶粒长大，然而，AlN大量析出将恶化其热塑性和裂纹敏感性，且1 050℃高温渗碳时AlN回溶，钉扎作用减弱。通过设计不同AlN浓度积([%Al][%N])以及Zr微合金化的钢种，研究AlN和Zr微合金化对于20Cr系齿轮钢热塑性和渗碳处理奥氏体晶粒长大行为的影响，结果表明：对于20Cr系齿轮钢，提高AlN浓度积会使其热塑性恶化，塑性低谷(750～900℃)向高温区移动。而渗碳过程钢中AlN浓度积较低或Ostwald熟化现象，均会减弱AlN的钉扎晶界效果。因此，将钢中的[%Al][%N]控制在2.9×10^-4～5.1×10^-4之间偏下限控制较为合适。此外，齿轮钢中的Zr在凝固过程中会优先析出粗大的Zr(C,N)，而造成AlN析出量减少，削弱钉扎晶界的效果。故需要对N元素含量进行控制，避免粗大高温析出相的出现对AlN造成影响。     

齿轮钢晶粒尺寸对淬透性的影响

以20CrNiMoH齿轮钢为实验对象,研究了齿轮钢不同晶粒尺寸对其淬透性的影响。在同一棒料上截取端淬试样,经925、950、980、1 000和1 050℃等不同奥氏体化温度处理后开展末端淬火实验,结果发现经不同奥氏体化温度处理的试样淬透性能差距较大。进一步研究发现,20CrNiMoH齿轮钢试样淬透性能的不一致主要源自于不同试样晶粒尺寸的差别。20CrNiMoH齿轮钢试样经不同奥氏体化温度处理后,晶粒尺寸和长大趋势不同,晶粒尺寸长大会推迟过冷奥氏体相变发生,从而保持奥氏体的稳定性,提高齿轮钢的淬透性。此外还定量研究了20CrNiMoH齿轮钢晶粒度等级同淬透性硬度的关系,发现20CrNiMoH钢晶粒度级别提高1级,J5、J9和J15处端淬硬度值分别下降约1.9HRC、4.0HRC和1.3HRC,J9处端淬硬度受晶粒度的影响最为显著。     

34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大模型验证与应用

通过热处理试验并采用金相法分析研究了加热温度和保温时间对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明,加热温度对34CrNi3MoV钢奥氏体晶粒尺寸的影响尤为显著,随加热温度（900～1 200℃）的升高,晶粒尺寸逐步增大。在初始晶粒尺寸情况下,900℃保温30 min(12.1μm)和950℃保温10 min(15.1μm)都与原始晶粒尺寸级别相差不大,1 050℃保温30 min(37.8μm)时,晶粒尺寸达到原始晶粒尺寸的3.35倍,得到34CrNi3MoV钢晶粒长大的激活能Q=176.6 kJ/mol。随保温时间的延长,加热温度对奥氏体晶粒尺寸的影响越来越弱。950℃保温时,晶粒长大的临界保温时间大约为90 min左右。1 050℃保温时,其临界保温时间大约为30 min。加热温度越高,达到临界保温时间后,晶粒长大就越缓慢。加热温度为850～950℃,保温时间60～180 min,可使34CrNi3MoV钢平均晶粒尺寸控制在22.5～44.9μm（国标8.0～6.0级）而满足要求。     

18CrNiMo7-6钢晶粒度的研究

通过不同氮含量、原始状态和热处理制度的18CrNiMo7—6钢950℃保温50h晶粒度试验研究表明：锻材经1160℃正火处理。950℃保温时AlN充分析出,抑制晶粒长大作用明显,保温50h晶粒没有异常长大,完全可以满足渗碳齿轮用钢对晶粒度的要求。     

钛铌微合金化齿轮钢的奥氏体晶粒长大研究

 采用热模拟渗碳方法研究了Ti、Ti-Nb微合金化的20CrMnTi和20CrMnTiNb渗碳齿轮钢在930~1200℃的奥氏体晶粒长大规律。结果表明,添加0. 038%(质量分数,下同)的钛和0. 048%的铌的20CrMnTiNb钢中含有铌和钛的析出相,其粒子间距为0. 361μm;而含0. 054%的钛的20CrMnTi钢中仅含有较大尺寸的TiN析出相,粒子间距为0. 471μm,前者奥氏体晶粒粗化倾向明显低于后者。20CrMnTiNb钢经1000℃奥氏体化10h后奥氏体晶粒长大不明显,且无混晶现象,适合高温渗碳工艺。     

25Cr2Mo1VA钢奥氏体晶粒长大规律探讨

 为了研究不同加热温度和保温时间下25Cr2Mo1VA钢奥氏体晶粒长大规律,利用金相显微镜、TEM、EDS以及截距法分析了不同状态下奥氏体晶粒大小、形貌,析出相类型及其大小分布等。结果表明,当加热温度在900 ℃以下,试验钢的奥氏体晶粒长大缓慢且细小;随着温度加热至950 ℃,奥氏体晶粒出现了“混晶”现象,再加热超过1 000 ℃后,奥氏体晶粒异常长大。随保温时间的延长,奥氏体晶粒也会长大,但保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响没有加热温度显著。试验钢中出现近似球形状的析出相,即为富钒的非计量化合物M₈C₇析出相。根据Anelli改进模型和回归分析,建立了试验钢奥氏体晶粒长大的热力学模型,并结合析出相粒子对奥氏体晶粒钉扎作用,探讨了25Cr2Mo1VA钢的奥氏体晶粒长大规律及成因。     

Nb(C,N)溶解对高铌奥氏体晶粒长大行为的影响

为了定量研究铌对高铌钢加热过程奥氏体晶粒长大的影响,采用化学溶解过滤分离及电感耦合等离子光谱测定不同加热温度两种试验钢固溶铌质量分数,并对比研究了奥氏体晶粒长大行为。结果表明,在低温条件下,低铌钢固溶铌质量分数高于高铌钢;随加热温度升高,高铌钢固溶铌质量分数快速增加,但即使在1 300 ℃时,铌也不能完成固溶,少量铌存在于(Ti,Nb)(N,C)析出相中;奥氏体晶粒快速长大的温度与固溶铌质量分数快速增加的温度有关。随铌质量分数由0.082%增加到0.120%,奥氏体晶粒快速长大的临界温度由1 050升高到1 150 ℃。高铌钢在1 150～1 250 ℃加热温度范围内,奥氏体晶粒尺寸小于100 μm。     

固溶温度对Custom 465钢组织与性能的影响

在510 ℃时效条件下,研究了固溶温度在700～1 050 ℃范围内变化对Custom 465钢晶粒度、奥氏体和力学性能的影响.采用扫描电镜对不同固溶温度下冲击试样的断口进行了分析.结果表明,Custom 465钢的最佳固溶温度在900～950 ℃温度范围内;时效态钢中奥氏体主要为逆转变奥氏体.     

Nb-V复合微合金化对管线钢再加热奥氏体影响规律研究

借助光学显微镜(OM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析手段，通过热处理试验,热力学模型计算及therme-cacl软件分析等，研究了再加热过程中管线钢奥氏体晶粒尺寸和微合金元素溶解和析出行为之间的耦合关系。结果表明，试验钢在再加热温度1 180℃、保温1.5 h时，此时奥氏体晶粒尺寸存在以下规律：Nb钢(61.14μm±5.59μm)钢>QNb-V_钢>QV_钢，进一步证实在该阶段奥氏体晶粒的长大主要与Nb元素固溶量成正相关。在再加热温度1 180℃、保温1.5 h下Nb-V试验钢和Nb钢原奥氏体晶粒尺寸、Nb固溶量都在相近的范围内，从再加热阶段进一步验证了含V管线钢的可行...     

加热温度对钛微合金化钢奥氏体晶粒长大的影响

通过将钛微合金化钢在箱式电炉中加热至850~1 250℃保温30 min,观察其奥氏体晶粒组织及Ti的析出粒子分布情况,研究钛微合金化钢奥氏体晶粒长大行为及Ti的固溶规律。结果表明:随着加热温度的升高,试验钢存在两个奥氏体晶粒粗化温度,分别为1 050℃和1 250℃,与Ti两种析出粒子的固溶温度相对应,但数值比固溶温度低。分析奥氏体晶粒两个阶段的长大过程发现,随着TiC析出粒子的溶解,晶粒长大激活能从265.6 k J/mol降低至239.8 k J/mol。     

温锻和等温正火对20CrMnTiH3齿轮钢渗碳淬火后奥氏体晶粒度的影响

通过理化和原材料奥氏体晶粒度检验分析了温锻（880~930℃）加工工艺对20CrMnTiH3齿轮钢奥氏体晶粒长大的影响,得到温锻加工齿轮工序在后续890~920℃渗碳过程中该钢奥氏体容易异常长大,830℃渗碳淬火后转变为粗大马氏体组织。温锻后回火、普通正火工艺对渗碳淬火后20CrMnTiH3齿轮钢奥氏体晶粒粗大无改善效果,而通过950℃1 h空冷至650℃8h空冷的等温正火工艺可以避免渗碳淬火后粗大马氏体。     

22CrMoH齿轮钢奥氏体晶粒度影响因素及混晶原因分析

分析了加热保温时间和加热速度对22CrMoH齿轮钢奥氏体晶粒长大倾向的影响以及其粗化及混晶原因。结果表明:随保温时间延长,奥氏体晶粒平均尺寸及粗大奥氏体比例不断增加;在保温时间较长的前提下,快速加热较慢速加热奥氏体晶粒度更容易长大;该成分22CrMoH奥氏体粗化温度在920～930℃,奥氏体晶粒的粗化及混晶与第二相质点AlN的聚集与溶解有关。     

高温渗碳齿轮钢铝氮含量对奥氏体尺寸的影响

轨道交通用高端齿轮钢往往要求长时间高温渗碳处理以提高其表面硬度与耐磨性,利用合适的铝、氮含量实现AlN粒子对奥氏体晶界的有效钉扎对保证齿轮的晶粒度、力学性能与尺寸精度至关重要。在通常的渗碳温度下,AlN已经发生了部分固溶,为了保证高温渗碳后奥氏体晶粒细小,齿轮钢中的酸溶铝质量分数一般需要保持在0.02%～0.055%以保证析出足量细小的AlN第二相粒子来钉扎晶界,且氮质量分数要求为0.01%～0.016%。这一元素含量范围较广,因此有必要研究钢在高温渗碳时所需要的恰当铝氮积与铝氮比,也就是钢中w(Al)与w(N)的乘积和比值的取值范围,还需要研究AlN粒子对于奥氏体的钉扎作用。针对不同含铝含氮轨道交通用齿轮钢进行了伪渗碳试验与AlN第二相粒子Ostwald熟化和Gladman钉扎模型计算研究,揭示了奥氏体晶粒不均匀性因子Z与加热温度T的定量关系式。研究了含铝含氮齿轮钢高温保温过程奥氏体晶粒半径R_A的变化规律,以及不同铝氮积和铝氮比对奥氏体晶粒生长的影响。结果表明,加热温度T在1 173～1 273 K范围内,此类微合金高强钢的奥氏体晶粒长大不均匀性因子服从线性规律...     

汽车用齿轮钢奥氏体晶粒长大与第二相粒子控制技术研究进展

伴随着全球双碳政策的实施,节能减排成为汽车制造业发展的首要目标之一.汽车用齿轮钢采用的更高温度结合更短时间的渗碳工艺是目前各齿轮生产企业最为直接的降碳措施,但齿轮钢在高温渗碳生产过程中却时常发生奥氏体晶粒异常粗大的问题,且渗碳温度越高混晶现象越严重.因此,各企业对齿轮钢进行微合金化,通过添加微合金元素在加热过程中析出第二相粒子产生钉扎作用来阻碍奥氏体晶粒异常长大,从而需要对复杂的齿轮钢奥氏体晶粒长大与第二相粒子析出机制进行研究.通过对奥氏体晶粒度、奥氏体晶粒长大机制及模型、第二相粒子(Nb(C,N)/AlN)对奥氏体晶界移动的钉扎作用及模型、以及加热温度与保温时间对奥氏体晶粒长大和第二相粒子钉扎作用的影响等进行了文献综述,阐明了奥氏体晶粒长大规律、第二相粒子的控制方法与抑制奥氏体晶粒长大的钉扎机制,为高质量齿轮钢的生产提供参考.     

加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响

 为了解加热制度对Nb Ti微合金钢的奥氏体晶粒长大和析出行为的影响,采用OM、TEM和EDS分析技术,研究了Nb Ti微合金钢在不同加热温度和保温时间的奥氏体晶粒长大行为,以及微合金元素碳氮化物析出行为。结果表明,随加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当加热温度超过1 200 ℃时奥氏体晶粒尺寸快速长大。随保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当保温时间超过2.0 h时奥氏体晶粒尺寸快速长大。EDS分析显示Nb Ti钢中的析出物为(Nb,Ti)(C,N)复合相,随着加热温度升高和保温时间延长,析出相体积分数减少,尺寸增大,从而减弱对奥氏体晶粒的细化作用;Nb Ti微合金试验钢合适的加热温度范围为1 150～1 200 ℃,保温时间低于2.0 h。     

奥氏体化温度对奥氏体晶粒度及第二相固溶的影响

利用光学显微镜等研究了 SA5 1 6Gr60N 容器钢在不同奥氏体化温度下奥氏体晶粒尺寸的长大规律以及微合金元素 Nb、Ti、V 的固溶规律.研究结果表明,随着奥氏体化温度的升高,微合金元素 Nb、Ti、V 的固溶量逐渐增加;990~1 050 ℃时,原始奥氏体晶粒尺寸增加缓慢,晶粒细小均匀;1 070 ℃时晶粒出现异常长大现象,随后部分奥氏体晶粒急剧长大,不均匀性越来越明显;1 1 70~1 210 ℃时,奥氏体晶粒尺寸均匀化.     

具有纳米析出的亚微米钢的显微组织特点

采用500℃单道强烈温轧方法制备了晶粒尺寸约0.6 μm的亚微米钢.在不同温度下对部分试样进行了退火处理.结果表明,这种亚微米钢能够承受450℃的退火而无明显的晶粒长大;即使在550℃退火,其晶粒尺寸仍然在亚微米级.如此高的组织稳定性可以归因于钢中存在的大量弥散分布纳米析出相的钉扎效应.纳米析出相具有两种不同的尺寸级别,其中尺寸较大者的平均颗粒直径约30 nm,而尺寸较小者的平均颗粒直径略小于10 nm.     

超超临界机组叶片钢KT5331晶粒长大行为

通过在不同温度下等温奥氏体化,研究KT5331钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨析出相对奥氏体晶粒长大行为的影响机理.研究表明,KT5331钢奥氏体晶粒长大可分为三个阶段：1075℃以下,由于含W和Nb的析出相钉扎作用,晶粒长大缓慢;1075℃以上,含W和Nb的析出相溶解,钉扎作用减弱,随加热温度和保温时间延长晶粒迅速长大;1225℃及以上,δ铁素体析出,晶粒尺寸随加热温度升高而急剧减小.通过拟合分别得到晶粒粗化温度以下（950~1075℃）和晶粒粗化温度以上（1100~1200℃）的晶粒长大模型.     

再加热温度对含Nb，Ti钢第二相粒子固溶及晶粒长大的影响

 通过热力学计算和萃取复型分析技术,对高Ti含Nb钢中第二相粒子在不同加热温度下的固溶情况和奥氏体晶粒的长大规律进行了研究。结果表明：再加热温度低于1 180 ℃时,钢中Nb、Ti含量随温度升高显著增加。Nb、Ti固溶量分别在1 210 ℃和1 180 ℃以上趋于稳定;再加热温度在800~1 100 ℃时,以尺寸小于30 nm、分布较均匀的小粒子为主,呈球形,奥氏体晶粒尺寸在30 μm以下。再加热温度在1 180~1 210 ℃时,第二相粒子数量减少,尺寸多在100~200 nm之间,形态多为立方形和球形,奥氏体晶粒尺寸略微增加。随着再加热温度的进一步升高,析出粒子数量迅速下降,尺寸多为大于200 nm的方形粒子,此时奥氏体晶粒迅速长大至100 μm以上;析出粒子组成均为Nb、Ti复合的碳氮化物,其Nb/Ti原子比随温度升高而降低;试验钢的晶粒粗化温度为1 210 ℃,确定实际加热温度为1 180~1 210 ℃。     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050~1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.