等温冷却时间对Ti-V-Mo复合微合金钢组织转变及硬度的影响

通过OM、SEM、TEM和维氏硬度计等手段研究了不同等温冷却时间对Ti-V-Mo复合微合金钢组织转变、析出行为及硬度的影响,探讨了影响硬度变化的因素。结果表明,Ti-V-Mo复合微合金钢奥氏体化后在630 ℃等温冷却0~3 h,随着等温时间的延长,基体中的铁素体比例不断增加而马氏体和贝氏体比例逐渐降低,硬度呈现先升高再趋于平稳,再升高至其最大值,最后略有下降。60~1200 s时,硬度出现平台是因为纳米级(Ti, V, Mo)C粒子的沉淀强化效果能够弥补相变导致基体软化造成的硬度损失;3600 s时,硬度达到最大值为457 HV,此时纳米级(Ti, V, Mo)C粒子产生的沉淀强化效果最佳。     

冷却速度对钒微合金钢的组织和析出相的影响

采用光学显微镜和透射电镜研究了不同冷却速度下钒微合金钢的微观组织和析出相变化规律。结果表明:当冷却速度小于或等于5℃/s时,钢的组织均为铁素体+珠光体,且随着冷却速度的增加,铁素体的晶粒尺寸明显变细。当冷却速度达到10℃/s时,钢的组织变为马氏体+少量铁素体。透射电镜研究显示:平衡态时析出相包含大量弥散分布的尺寸主要为45~100 nm的不规则形V(C,N)相和(V,Ti)(C,N)复合相,当冷却速度小于或等于5℃/s时,析出相数量无明显改变,但颗粒尺寸随冷却速度的增加不断减小;但当冷速达到10℃/s时,析出相的数量显著下降,尺寸变小。对含钒微合金钢而言,调整适当的冷却速度,不仅可以细化铁素体晶粒,还可以提高析出强化效果,从而提高钢材的强韧性。     

Nb对Ti-Mo微合金钢连续冷却相变规律及组织性能的影响EI北大核心CSCD

利用热模拟试验机、SEM、HRTEM及EDS研究了Ti-Mo和Ti-Mo-Nb低碳微合金钢的连续冷却转变规律,探讨了Nb对Ti-Mo微合金钢组织及性能的影响。结果表明:Nb元素能够提高钢的Ac1和Ac3温度,降低冷却过程中奥氏体的分解温度,缩小铁素体-珠光体相区,使贝氏体相区向左下方移动。此外,Nb的添加能够细化Ti-Mo-Nb微合金钢中的组织,提高硬度。利用HRTEM对冷速为50℃/s的样品进行分析,发现:Ti-Mo和Ti-Mo-Nb微合金钢中均存在少量应变诱导析出的碳化物,分别为(Ti,Mo)C和(Ti,Nb,Mo)C粒子,呈随机分布。2种析出物均为Na Cl型结构,其晶格常数分别为0.432和0.436 nm,平均粒径分别为12.11和8.69 nm。TiMo-Nb微合金钢中析出相体积分数更多,尺寸更小,是其组织细化、硬度提高的主要原因。     

Nb对Ti-Mo微合金钢连续冷却相变规律及组织性能的影响

利用热模拟试验机、SEM、HRTEM及EDS研究了Ti-Mo和Ti-Mo-Nb低碳微合金钢的连续冷却转变规律,探讨了Nb对Ti-Mo微合金钢组织及性能的影响。结果表明:Nb元素能够提高钢的Ac1和Ac3温度,降低冷却过程中奥氏体的分解温度,缩小铁素体-珠光体相区,使贝氏体相区向左下方移动。此外,Nb的添加能够细化Ti-Mo-Nb微合金钢中的组织,提高硬度。利用HRTEM对冷速为50℃/s的样品进行分析,发现:Ti-Mo和Ti-Mo-Nb微合金钢中均存在少量应变诱导析出的碳化物,分别为(Ti,Mo)C和(Ti,Nb,Mo)C粒子,呈随机分布。2种析出物均为Na Cl型结构,其晶格常数分别为0.432和0.436 nm,平均粒径分别为12.11和8.69 nm。TiMo-Nb微合金钢中析出相体积分数更多,尺寸更小,是其组织细化、硬度提高的主要原因。     

Ti-Mo微合金钢连续冷却过程中纳米碳化物的析出行为

利用透射电镜对Ti-Mo微合金钢热轧后冷却过程中的析出相分布、形貌和尺寸进行了分析。结果表明:热轧试验钢的基体组织主要由铁素体和少量贝氏体组成,较高的屈服强度主要得益于铁素体基体上形成的高体积分数的相间沉淀颗粒;这些粒子形成于热轧后的连续冷却过程中,主要是(Ti,Mo) C,尺寸约5～10 nm,对铁素体基体产生明显的沉淀强化作用。铁素体在相变初期由于较快的生长速度导致晶粒内很少形成相间沉淀,这类析出主要形成于相变中后期的铁素体基体内。      

冷却速率对含Ti-Nb-Mo微合金钢相析出行为的影响

采用热模拟试验技术、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及能谱(EDS)分析研究了冷却速率对Ti-Nb-Mo微合金钢碳化物析出的影响。结果表明,当冷速为0.1和1℃/s时,试验钢中析出相大多为超细碳化物,尺寸小于10 nm,呈链状和簇集状分布;能谱分析发现,这些细小碳化物是Ti、Nb、Mo的复合析出相。当冷速增大至5℃/s时,试验钢中的析出相尺寸增大,但数量减少,呈弥散分布。不同冷速对比表明,较低的冷速更有利于细化第二相粒子。     

Ti微合金化对22MnB5热成形钢组织和性能的影响

通过热膨胀试验、显微组织分析和硬度测试,分析了冷却速率和Ti元素对两种22MnB5热成形试验钢相变温度、显微组织、析出相以及硬度等的影响,并绘制了CCT曲线。结果表明,当冷却速率低于5 ℃/s时,试验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体;冷却速率达到5 ℃/s后开始形成贝氏体;冷却速率达到30 ℃/s时,获得单一马氏体组织。Ti微合金化可降低Ms点,并通过析出Ti(C, N) 相细化奥氏体晶粒,从而获得细小的马氏体板条,产生的析出强化和细晶强化效应提高了试验钢的强度。     

Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的动力学

根据多元复合析出相的固溶析出理论和经典形核长大动力学理论,计算了Ti-V-Mo复合微合金钢中(Ti,V,Mo)C在奥氏体(γ)和铁素体(α)中沉淀析出的形核参量、析出-时间-温度(PTT)曲线、形核率-温度(Nr T)曲线,并探讨了奥氏体中形变储能和形变诱导析出量对(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出动力学的影响。结果表明,复合析出相(Ti,V,Mo)C在γ/α中沉淀析出的PTT曲线呈典型的"C"曲线形状,而Nr T曲线表现为典型的反"C"曲线形状,(Ti,V,Mo)C在γ中的最快析出温度为1020~1050℃。增加γ的形变储能,使(Ti,V,Mo)C在γ中沉淀析出的PTT曲线向左上方移动。增加γ中(Ti,V,Mo)C沉淀析出的形变诱导析出量,使(Ti,V,Mo)C在α中沉淀析出的Nr T曲线向右下方移动,经计算可知,(Ti,V,Mo)C在α中的最大形核率温度在630~650℃,理论计算结果和实验结果吻合较好。     

等温工艺对钛微合金钢组织和析出行为的影响

采用Gleeble-3800热力模拟机、维氏硬度计、透射电镜等研究了等温工艺对Ti微合金钢组织性能和析出行为影响。结果表明:实验钢在675℃等温时铁素体转变速度最快;随着等温温度降低,析出的TiC体积分数逐渐增大,沉淀强化效果增强,维氏硬度升高;随等温时间延长,TiC粒子在铁素体晶粒内持续析出,维氏硬度增大,硬度分布更加集中;在650℃等温600 s时,析出强化量约为142 MPa。     

Nb对高Ti耐候钢连续冷却后显微组织及硬度的影响

采用Gleeble热模拟试验机研究了微合金元素Nb对高Ti耐候钢奥氏体连续冷却转变行为的影响,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)以及硬度测试等手段比较了0.050%Nb和无Nb试验钢连续冷却转变后显微组织和硬度的变化。结果表明,Nb能抑制铁素体相变,促进贝氏体相变。冷却速度由5 ℃/s提高到10 ℃/s,两种试验钢的晶粒细化效果均最显著,无Nb钢和0.050%Nb钢硬度分别增加了22 HV0.2和25 HV0.2。冷却速度为40 ℃/s时,无Nb试验钢中析出物主要为6～13 nm球形Ti(C, N)复合析出物;含Nb试验钢中主要为5～12 nm球形(Ti, Nb)(C, N)和10～15 nm方形(Ti, Nb)(C, N)复合析出物,含Nb试验钢析出物较多,因此析出强化作用更强。在高Ti耐候钢中,Nb产生的晶粒细化作用并不显著。在相同冷速下,0.050%Nb试验钢的硬度略高于无Nb试验钢,最大差值仅为11 HV0.2。     

含Ti微合金低碳钢连续冷却过程中组织演变行为

通过热膨胀法及金相分析法,研究Ti含量为0.015%~0.10%的低碳钢连续冷却条件下组织演变行为,探讨了Ti含量及冷却速率对低碳钢相变行为的影响规律。结果表明,Ti微合金元素具有细化铁素体晶粒尺寸,抑制铁素体相变,促进贝氏体和马氏体相变的作用。当Ti含量由0.015%增加至0.10%时,0.5℃/s下获得的铁素体平均晶粒尺寸可由24.5μm细化至13μm,铁素体相变的冷却速率范围由≤5℃/s缩小至1℃/s,马氏体临界冷却速率由40℃/s降低至20℃/s。冷却速率及Ti含量共同决定Ti微合金低碳钢的组织演变行为,特别是对扩散型的相变开始温度具有显著的影响。     

含Ti微合金低碳钢连续冷却过程中组织演变行为北大核心CSCD

通过热膨胀法及金相分析法,研究Ti含量为0.015%~0.10%的低碳钢连续冷却条件下组织演变行为,探讨了Ti含量及冷却速率对低碳钢相变行为的影响规律。结果表明,Ti微合金元素具有细化铁素体晶粒尺寸,抑制铁素体相变,促进贝氏体和马氏体相变的作用。当Ti含量由0.015%增加至0.10%时,0.5℃/s下获得的铁素体平均晶粒尺寸可由24.5μm细化至13μm,铁素体相变的冷却速率范围由≤5℃/s缩小至〈1℃/s,马氏体临界冷却速率由40℃/s降低至20℃/s。冷却速率及Ti含量共同决定Ti微合金低碳钢的组织演变行为,特别是对扩散型的相变开始温度具有显著的影响。     

工艺参数对Ti微合金化高强钢组织性能的影响

为实现高品质Ti微合金化高强钢的工业化生产,通过热模拟试验研究了加热温度、终轧温度、精轧阶段变形量、冷却速率和卷取温度对Ti微合金化高强钢组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,铁素体晶粒尺寸显著增大,试验钢硬度增大。随着终轧温度的降低和冷却速率的增大,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,贝氏体含量增加,试验钢硬度增大。随着精轧阶段变形量的增大,铁素体含量增加,组织得到细化,细晶强化和相变强化共同作用的结果使得试验钢硬度逐渐降低。随着卷取温度的降低,试验钢的硬度先升高后降低,当卷取温度为610 ℃时,试验钢硬度最高。     

Nb和Nb-Ti系微合金耐候钢的连续冷却转变与形变热模拟

在Gleeble-3500热模拟试验机上对Nb和Nb-Ti微合金耐候钢进行连续冷却转变与形变热模拟试验,观察比较两类钢显微组织、析出相与力学性能;利用TEM观察第二相粒子析出物状态。结果表明:随着冷却速度的提高,组织将由珠光体向贝氏体到马氏体转变。当冷却速度达到5℃/s时Nb微合金钢就发生马氏体转变;而Nb-Ti微合金钢在10℃/s才获得马氏体组织,即马氏体转变延迟。形变热模拟试验中,Nb-Ti微合金钢获得的铁素体更加细小,提高了材料的低温韧性;在TEM观察下,Nb C和(Nb、Ti) C粒子在晶内与晶界上是随机分布的,其中Nb C粒子尺寸大约20 nm,体积分数约为0. 6%,(Nb、Ti) C粒子尺寸大约75 nm,体积分数约为1. 33%; Nb-Ti微合金钢的硬度比Nb微合金钢的硬度值更高,说明粒子体积分数比粒子尺寸对硬度的贡献更大。     

(Nb,Ti)C在轧后卷取中的析出及对铁素体相微观力学特征的影响

以复合添加Nb和Ti的微合金钢为研究对象,采用热模拟、显微硬度、透射电镜以及纳米压痕技术等方法对实验钢在连续冷却条件下和卷取过程中的冷却速率对组织演变及显微硬度的影响进行观察和分析,研究了(Nb,Ti)C在卷取中的析出规律及其对铁素体相微观力学性能的影响.结果表明,连续冷却和卷取过程中的冷却速率的增加都能促进Nb-Ti实验钢从铁素体+珠光体组织向贝氏体组织转变,细化铁素体晶粒.在连续冷却条件下,实验钢的显微硬度随着冷却速率的增加逐渐升高,而在卷取过程中由于较小冷却速率能够促进(Nb,Ti)C在铁素体中的形核和长大使得铁素体中存在大量均匀弥散分布的纳米析出物,提高了基体的强度,因此随着卷取过程中冷却速率的增加实验钢的显微硬度呈现降低的趋势.Nb-Ti实验钢中铁素体相的纳米硬度为4.13 GPa,Young's模量为249.3 GPa,普通C-Si-Mn钢铁素体相的纳米硬度为2.64 GPa,Young's模量为237.4 GPa,纳米析出物对铁素体相的纳米硬度的贡献达到1.49 GPa.     

微合金元素对V-N中碳微合金钢组织和性能的影响

采用金相显微镜和透射电镜等分析方法研究了微合金元素对V-N中碳微合金钢组织和性能的影响.结果表明,V-N中碳微合金钢的热轧态组织为铁素体+珠光体组织,随着钢中V、N含量增加,铁素体含量增多,晶粒变细;微合金钢中的V、Ti、N等元素主要以V(C,N)和V(C,N)+Ti(C,N)形式析出,其中V(C,N)颗粒细小,而V(C,N)+Ti(C,N)颗粒较粗大;细小、弥散分布在钢中的V(C,N)相以析出强化的方式改善了中碳微合金钢的综合力学性能;而适量的Ti在钢中形成弥散分布的TiN相阻止热加工过程中奥氏体晶粒的过分长大,细化了微合金钢的组织.     

铌合金钢的控制冷却工艺研究

通过控制冷却速度的方法,研究了两组体育器械用Nb微合金化C-Si-Mn-Cr-Nb钢不同冷却速度下的显微组织和显微硬度的变化规律。结果表明,随着冷却速度的降低,两组钢的铁素体晶粒尺寸都逐渐减小,铁素体的体积分数都逐渐降低,在同样的冷却速度下,有Nb钢的铁素体晶粒尺寸更小、铁素体体积分数更低。Nb微合金化,对钢起到了晶粒细化和析出强化的作用,可以提高铁素体的硬度,但对贝氏体显微硬度的影响相对较小。     

高V、N微合金钢动态CCT曲线及纳米碳氮化物析出冷速敏感性

为实现对高V、N微合金钢轧制-冷却工艺过程中组织、析出相的精准控制,利用Gleeble-1500D热模拟实验机研究了轧后不同冷速下实验钢的热膨胀曲线、相变规律、过冷奥氏体动态连续冷却转变曲线(动态CCT曲线),并着重研究了微观组织演变行为、显微硬度和纳米碳氮化物析出行为对冷却速率的敏感性。结果表明：冷却速率低于3 ℃/s时,实验钢显微组织由铁素体和珠光体组成;当冷却速率位于3 ℃/s时,发生贝氏体相变,基体组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成;冷却速率为8 ℃/s时,珠光体组织消失,马氏体组织开始出现,基体组织由沿晶铁素体、贝氏体和马氏体组成;当冷却速率达到20 ℃/s时,基体组织中马氏体占主,并由少量先共析铁素体和贝氏体组成。此外,冷却速率对纳米碳氮化物的析出行为也具有显著影响,冷速处于1 ℃/s以内时,多边形铁素体中纳米析出相直径和数密度具有较强的冷却速率敏感性,纳米析出相直径随冷速提升显著降低,数密度随冷速提升而提高;冷速由1 ℃/s增加至3 ℃/s时,纳米析出相直径进一步降低,而数密度趋于稳定;当冷速继续增至5 ℃/s时,纳米析出相直径保持稳定,数密度呈现下降趋势。研究还发现,贝氏体组织中纳米析出相较少,贝氏体不利于纳米相析出。基于上述组织演变与析出规律的研究,工业化试制出了屈服强度700MPa以上、满足抗震要求的高V、N微合金钢。     

回火温度和Mo对Ti微合金化钢组织和性能的影响

针对Ti微合金化钢和Ti-Mo复合微合金化钢,采用淬火+回火的热处理工艺,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了回火温度和Mo对Ti微合金化钢组织和力学性能的影响。研究结果表明:随回火温度升高,板条马氏体逐渐转变成铁素体,两种试验钢的硬度都呈现先增大后减小的趋势;最佳的回火温度为600℃。对比两种试验钢的研究结果表明,Mo的加入使得Ti微合金化钢回火过程中板条马氏体转变为铁素体的倾向增强,析出相尺寸变小,可获得10 nm以下的(Ti,Mo)C析出颗粒,提高Ti微合金化钢的综合力学性能。     

轧后冷却方式对钛微合金高强钢组织性能的影响

本文实验研究了轧后冷却方式对低碳钛微合金钢组织、析出行为以及力学性能的影响。结果表明,不同的轧后冷却方式（层流冷却、层流冷却+超快速冷却、超快速冷却）下实验钢的组织主要是细晶铁素体。与层流冷却工艺相比,采用超快速冷却工艺能够细化铁素体晶粒尺寸,促进微合金元素Ti在铁素体中的析出且细小弥散。采用超快速冷却工艺,实验钢的抗拉强度和屈服强度分别达到了760MPa和683MPa,比层流冷却工艺下实验钢分别提高了40MPa和20MPa。