钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La₂O₂S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La₂O₂S+TiO_x+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.      

超低碳钢精炼过程中Fe-Al-Ti-O类复合氧化物夹杂的演变与控制

超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料, 钢中通常添加钛元素, 使其形成析出物, 提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素, 进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成, 基于"转炉-RH-连铸"的超低碳钢生产流程, 对RH精炼过程进行系统取样, 分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化, 并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示, 含钛类氧化物夹杂通常以Al₂O₃类夹杂物作为形核质点, 对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成, 当钢中Ti质量分数为0.1%时, 钢中溶解Al质量分数应在0.01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究, 通过对Al₂O₃夹杂物及Ti₂O₃夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知, Ti₂O₃夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al₂O₃较大且Ti₂O₃夹杂物与Al₂O₃夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率, 应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成.      

Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁素体+晶界块状铁素体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiO_x+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.      

微镁脱氧时间对钛脱氧钢夹杂物特征的影响

先将C-Mn钢在1600℃下钛脱氧15min,然后再加入MgSi合金脱氧不同时间,最后对脱氧后试样进行淬火冷却.采用ASPEX Explorer夹杂物电镜/能谱自动分析仪研究了微镁脱氧时间对钛脱氧钢夹杂物尺寸分布、成分及形貌的影响.随着微镁脱氧时间的增加,夹杂物粒子数量逐渐减少,尺寸有所增加,夹杂物粒子尺寸分布符合正态分布;富MgAl₂O₄及TiO_x复合夹杂物聚合上浮,夹杂物类型由富MgAl₂O₄、MgO和TiO_x转变为富MgAl₂O₄和MgO复合夹杂物.另外,减少镁脱氧时间有益于提高单位体积夹杂物粒子数量以及获得细小的富MgAl₂O₄、MgO及TiO_x夹杂物粒子铸态试样.      

Al-Ce合金对铝脱氧钛微合金钢中夹杂物的影响

为了研究不同的Al-Ce合金对钛微合金钢中含铈及含钛夹杂物的影响,通过SEM、EDS及OTS夹杂物全自动分析系统对钢中夹杂物的尺寸、数量、形貌及种类进行分析,采用FactSage 8.1热力学软件中的Equilib和Phase Diagram模块计算了不同温度下钢中夹杂物的析出情况。热力学计算结果表明,CeAlO₃主要在钢液中生成,Ce₂S₃和Ce₂O₂S则在钢液凝固的过程中析出。当铈质量分数为0.005%时,随着硫质量分数从0.000 8%增加至0.003 3%,稀土夹杂物类型由CeAlO₃、Ce₂S₃、Ce₂O₂S逐渐变为单一的Ce₂S₃。试验结果表明,在钢中依次加入3种不同Al-Ce合金(w(Ce)∶w(Al)依次为4.5∶1、8.5∶1和11.5∶1)时,钢中硫含量逐渐降低,典型含铈夹杂物依次为Ce₂     

稀土钇和铈对321不锈钢中钛类夹杂物的改性作用

通过在321不锈钢熔炼过程中分别添加不同含量的稀土元素钇(Y)和铈(Ce),研究321不锈钢中钛类夹杂物的热力学特征,考察了稀土元素种类及含量对钢中钛类夹杂物成分及形貌的影响。结果表明,未添加稀土元素时,321钢液中典型夹杂物为Ti N和以Al₂O₃为核心的Al₂O₃-Ti N复合夹杂物。向钢液中添加稀土元素,当Y添加量为5.0×10^-6(质量分数,下同)时,钢液中的典型夹杂物为Al₂O₃-Y₂O₃和部分未被改性的Al-O复合夹杂物,随着Y元素含量增加,Al₂O₃夹杂物被逐渐改性为含钇氧化物,当Y添加量为4.7×10^-5时,钢液中的典型夹杂物为Y₂O₃-Ti N复合夹杂物;当Ce添加量为5.0×10^-6时,钢液中的夹杂物主要有Ce-O、Ce-Al-O类夹杂物,A...     

钇含量对铝脱氧含钛不锈钢中夹杂物的影响

 以T4003铁素体不锈钢为研究对象,采用热力学计算与实验室试验的方法,对钇质量分数为0、0.007 0%、0.014 0%和0.023 0%的不锈钢中夹杂物进行了分析,研究了稀土元素钇含量对T4003铁素体不锈钢中夹杂物的影响,总结了不同钇含量对钢中夹杂物影响的规律。首先通过计算夹杂物的生成吉布斯自由能变预测了钢中生成的夹杂物种类,总结了不同钇含量试验钢中不同夹杂物的生成吉布斯自由能变随温度的变化规律。计算结果与扫描电镜对钢中夹杂物的检测结果一致。研究表明,不含钇的T4003不锈钢中夹杂物主要为尺寸不均匀的均相TiN夹杂物及少量Al₂O₃、Mg-Al-O、Ca-Ti-O与TiN的非均相复合夹杂物,添加钇后钢中夹杂物主要为小尺寸的TiN和部分以Y₂O₃和Y₂O₂S为核心表面包裹TiN的复合夹杂物。随着钢中钇含量的增加,钢中夹杂物的总含量先增加后减少,夹杂物平均直径先减小后增大。夹杂物中氧化物的改性路径为MgAl₂O₄-CaO-TiO_x→MgAl₂O₄-Y₂O₃-(CaO-)TiO_x→Y₂O₃-TiO_x→Y₂O₃-Y₂O₂S及Y₂O₃和Y₂O₂S。试验钢中含TiN夹杂物的数密度与面积分数先增加后减少,平均直径先减小后增大。钇的加入使钢中小于4 μm的小尺寸含TiN夹杂物数量增多,但钇的加入量过高时,含TiN夹杂物的细化程度减弱。当钢中钇质量分数为0.007 0%与0.014 0%时,渣中含TiN夹杂物的尺寸明显减小,大尺寸的含TiN夹杂物数量显著减少。     

锆处理对低合金钢大线能量焊接粗晶区组织与性能的影响

采用焊接热模拟和热力学计算相结合的方法,研究了锆处理对低合金高强船体钢大线能量焊接粗晶区组织与性能的影响.结果表明:锆处理钢对钢中形成的氧化物类型、粒度及分布存在显著影响.当钢中锆的质量分数低于85×10-6时,钢中形成复合的Zr-Ti-O氧化物颗粒.其中锆的质量分数为45×10-6时,钢中形成等量的钛、锆氧化物,此时...     

稀土元素Ce对409L不锈钢退火组织和热疲劳性能的影响

试验用409L不锈钢（/%:0.01 C,0.82~0.86Si,0.26Mn,0.002~0.006S,0.034~0.041P,11.44~11.51Cr,0.24~0.27Ti,0~0.09Ce）由10 kg真空感应炉熔炼,锻成30 mm×30 mm方坯,冷轧成2 mm钢板,1100℃ 5min退火。研究了Ce对409L钢900℃ 30min退火组织的影响和900℃-室温热疲劳性能的影响。结果表明,当钢中含0.03%Ce时409L钢退火晶粒细化,热疲劳性能最佳,当进一步增加Ce含量,退火晶粒粗化,钢的热疲劳性能逐渐降低。添加稀土元素Ce后,钢中TiN和TiN-Al₂O₃复合夹杂物基本消除,形成细小球形含Ce的钛氮复合夹杂物和含Ce的Al-O-Ti复合夹杂物,添加过多的Ce,使晶界夹杂物增加,降低热疲劳性能。     

含钇E36船板钢夹杂物改性

为了研究钇对E36船板钢中夹杂物成分和形貌的影响,对钇处理后E36船板钢中典型夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对钇处理前后E36船板钢中夹杂物进行检测分析,观察典型夹杂物形态和尺寸。结果表明,未添加稀土钇的E36船板钢主要为长条状MnS夹杂物;添加稀土钇后,钢中夹杂物主要为球状或类球状的含钇复合夹杂物。当钢中钇质量分数为0.007 8%时,夹杂物主要为球状或类球状的Y₂O₂S夹杂物和Y₂O₃夹杂物;当钢中钇质量分数增加至0.037 7%时,夹杂物改性为球状或类球状Y₂O₂S夹杂物、YS夹杂物和Y₂O₃夹杂物。     

工程机械用960QT钢焊接粗晶区组织及性能研究

采用热模拟技术研究了960QT高强钢不同t8/5条件下热影响区粗晶区（CGHAZ）的组织和性能,获得热影响区连续冷却转变曲线。得到的结果为:t_8/5在3～6s,硬度值变化不大,CGHAZ组织为板条马氏体。t_8/5=10 s,可见板条贝氏体,随着t8/5的增加,组织中板条贝氏体逐渐增加,而板条马氏体逐渐减少,CGHAZ显微硬度逐渐降低。当t_8/5达到150 s后,组织中出现粒状贝氏体,显微硬度进一步降低。当t8/5> 600 s后,显微组织以粒状贝氏体为主。利用实测热影响区t_8/5数据,建立了960QT钢t_8/5值与线能量（E）的关系式。t_8/5为30 s时,粗晶区显微硬度（325 HV1）与母材相当（330 HV1）。焊接时应控制热输入,使t_8/5小于30 s,不预热条件下线能量应小于1.4kJ/mm。     

热输入对海工钢板EQ47焊接热影响区组织与冲击性能的影响

 利用Gleeble热模拟研究了热输入对海工钢板EQ47热影响区组织和冲击性能的影响,并用多道次气保焊接试验加以验证。粗晶区（CGHAZ）热模拟结果表明：t8/5≤6s(17kJ/cm),该区组织为板条马氏体（LM）,其-40℃冲击功大于200J;t8/5增加到13s(25kJ/cm),CGHAZ组织中出现了上贝氏体（UB）,其冲击功下降到100J;当t8/5达到20s(30kJ/cm)时,UB开始粗大并导致其冲击韧性小于30J。临界粗晶热影响区（ICCGHAZ）模拟结果表明：晶界M-A组元的出现恶化了该区冲击韧性,其冲击功将由t8/5=6s时的100J下降到13和20s时的37和21J。多道次气保焊接接头组织特征与热模拟结果吻合,接头HAZ冲击功（熔合线）由热输入17kJ/cm的134~215J下降到25kJ/cm时的39~95J。结果表明,为确保焊接接头HAZ的冲击韧性,焊接热输入应小于等于17kJ/cm。     

Zr微合金化HSLA钢粗晶热影响区的组织和性能

用焊接热模拟法研究了Zr处理对 (%):≤ 0.18C-1.2～1.6Mn低合金高强度(HSLA)钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)组织和性能的影响。试验结果表明,Zr含量在0.01%～0.03%时,经过30～100kJ/cm线能量焊接热模拟后,CGHAZ的强度、塑性和-50℃冲击韧性都高于没有经过Zr处理的试验钢;Zr钢显微硬度(HV10)177～251,具有优良的焊接性。焊接线能量相同时,没有经过Zr处理试验钢CGHAZ的晶粒比Zr处理钢粗大;焊接线能量为 30kJ/cm时 ,各试验钢CGHAZ的组织以贝氏体为主 ,随着焊接线能量提高 ,CGHAZ中出现针状铁素体和少量珠光体。     

钇基稀土微合金化E36船板钢热模拟焊接探讨

运用Gleeble—3800热模拟机对添加钇基稀土的E36船板钢(以下称E36RE船板钢)进行热模拟试验,研究不同热输入对E36RE船板钢模拟焊接热影响区组织和性能的影响.结果表明,随冷却时间(t8/5) 的增加,模拟焊接热影响区组织中贝氏体逐渐减少,板条状贝氏体向粒状贝氏体转变,冷却时间(t8/5) 增加到40 s时出现珠光体组织.当模拟热输入线能量为78.37 kJ/cm时,模拟焊接热影响区组织细小均匀,具有较好的强韧性,-40 ℃时冲击韧性为134.6 J.      

焊接热输入对Nb-Ti钢CGHAZ组织韧性影响

为了探究Nb Ti钢合适的焊接热输入范围并指导实际焊接工艺过程,利用Formastor F Ⅱ型自动相变测量仪和Gleeble 3800热模拟试验机研究了焊接热输入对Nb Ti钢相变温度、组织和韧性的影响规律。结果发现,当冷却速度大于6 ℃/s时,Nb Ti钢模拟CGHAZ的组织为粒状贝氏体和板条贝氏体,且随着冷却速度降低,板条贝氏体含量下降,粒状贝氏体含量增加;当冷却速度为6 ℃/s时,出现晶界铁素体组织,且随着冷却速度继续下降,晶界铁素体含量增加;当冷却速度不大于0.6 ℃/s时,组织为完全的铁素体和珠光体。随t8/5时间的增加,M A含量先增加后减少,在t8/5为178 s时,M A面积百分数达到最大值,为5.1%。当t8/5时间为144～178 s时,M A组元的含量是控制Nb Ti钢模拟CGHAZ区韧性的主要因素;当t8/5为256 s时,M A组元含量下降,粗大的晶界铁素体是控制Nb Ti钢模拟CGHAZ韧性的因素。     

Q690q耐候桥梁钢免预热焊接热影响区的组织性能

针对Q690q耐候桥梁钢,利用MMS-300热模拟试验机进行焊接热循环过程模拟试验,研究了10.5～114.9 kJ/cm热输入下粗晶热影响区(CGHAZ)、细晶热影响区(FGHAZ)和不完全相变热影响区(ICHAZ)的微观组织以及冲击韧性、硬度的变化情况,并观察了冲击断口形貌,然后采用优选的焊接热输入,进行了免预热的药芯焊丝熔化极气体保护焊(FCAW)和埋弧焊(SAW)的焊接工艺评定试验。结果表明,热输入较低时,CGHAZ和FGHAZ主要生成板条马氏体组织、ICHAZ出现岛状的M/A组元,其冲击韧性低、硬度高;热输入较高时,CGHAZ主要生成大尺寸的粒状贝氏体、准上贝氏体或上贝氏体组织,同时大尺寸的块状M/A组元数量不断增加、尺寸变大,其冲击韧性显著降低。FGHAZ生成较多多边形或准多边形铁素体、珠光体等高温转变组织,其硬度降低明显。ICHAZ除生成准多边形铁素体、无碳化物贝氏体和退化珠光体外,回火索氏体基体组织中的碳化物颗粒尺寸不断变大,其强韧性不断降低;热输入为18.2～25.7 kJ/cm时,CGHAZ以板条束细小且异向的板条贝氏体为主、FGHAZ形成细小均匀的板条贝氏体和粒状...     

细晶组织耐候钢热影响区粗晶区的组织和性能

 采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环对细晶组织09CuPCrNi钢热影响区粗晶区 (CGHAZ)显微组织和性能的影响。结果表明,在800~500 ℃冷却时间t8/5≤8 s时,该钢CGHAZ组织为贝氏体和少量马氏体。随着t8/5延长,在原奥氏体晶界上逐渐析出先共析铁素体,当t8/5＞18 s时,显微组织由大量铁素体和珠光体组成,且原奥氏体晶粒明显粗化,先共析铁素体含量增加。在-20 ℃和0 ℃下,t8/5对冲击吸收功影响较小,在-40 ℃时,随着t8/5延长,冲击吸收功下降显著,而且随着t8/5延长,CGHAZ硬度逐渐下降,但硬度值均高于母材,焊接热影响区相对于母材未出现软化倾向。     

轧制工艺对V-N-Ti钢焊接粗晶热影响区组织和韧性的影响

摘 要: 为了分析大线能量焊接下接头低温韧性的影响因素,研究轧制工艺对V-N-Ti钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织和韧性的影响。试验结果表明,当终轧温度从950降低到800 ℃,且t_8/5(从800冷却到500 ℃的时间)为180 s时,CGHAZ中铁素体面积百分数从91.2%降低到53.9%,贝氏体面积百分数从0%增加到31.1%,-20 ℃冲击功从182降低到92 J。上述现象是由于终轧温度影响了母材中尺寸为30~70 nm的富Ti-(Ti,V)(C,N)粒子的成分。与低温终轧相比,高终轧温度条件下母材中富Ti-(Ti,V)(C,N)粒子的V元素含量较高,这使其在焊接加热过程中更易发生溶解,并在焊接冷却过程中以细小富Ti-(Ti,V)(C,N)析出,钉扎奥氏体晶界;焊接冷却过程中,富Ti-(Ti,V)(C,N)可以作为V元素的析出核心促进VN的析出,提高了其铁素体形核能力,改善了CGHAZ组织和韧性。     

镁处理对CGHAZ冲击韧性及裂纹扩展的影响

通过镁处理Q345GJ钢引入含镁的复合夹杂物,研究其对大线能量焊接(线能量为100 kJ/cm)粗晶热影响区(CGHAZ)组织和断裂韧性的影响。结果显示,试验钢经镁处理后CGHAZ韧性值明显提高(冲击功由56 J提高到108 J)。主要原因为,镁处理钢在CGHAZ焊接热循环冷却过程中优先形成含镁的复合夹杂物,作为高表面能的惰性基体,其周围形成的贫锰区和高能应变场共同促进针状铁素体(AF)形核,AF体积分数为(82.9±2.0)%,宽度为(0.96±0.1)μm(无镁处理钢对应为(32.4±1.5)%、(3.13±0.2)μm);研究了大线能量焊接后CGHAZ冲击试样中微孔的形成及裂纹扩展,两种试验钢夹杂物附近均存在大量位错,变形过程中位错通过夹杂物时形成位错环堆积引起局部应力集中;当应力积累到无法使相邻晶粒的位错源开启时,不利于滑移取向上的应力达到临界值导致微孔的产生,相邻微孔在外力作用下连接形成裂纹。无镁处理钢CGHAZ区域微孔更为密集,受力后更易形成微裂纹。镁处理钢CGHAZ区域大角度晶界比例为80.2%、几何必要位错密度(GND)为0.806、局部取向差分布值(KAM)为0.91...