铁素体区轧制Ti和Ti+Nb超低碳BH钢实验研究

进行了Ti和Ti+Nb超低碳BH钢的铁素体区热轧以及冷轧、退火实验。结果表明,两种超低碳BH钢铁素体区热轧后纵截面晶粒均明显拉长成纤维状,接近冷轧态组织,只有少量等轴晶粒。经后续冷轧和高温盐浴连续退火后均发生了再结晶,形成了等轴铁素体晶粒。两种超低碳BH钢的热轧、冷轧和退火织构均在{111}<121>和{111}<112>处具有峰值,Ti-ULC-BH钢退火板纤维织构组分在{111}<112>处强度最大为16,Ti+Nb-ULC-BH钢退火板纤维织构组分在{111}<121>处强度最大为11,这与反映深冲性能的r值高低相一致。EBSD微观取向分析结果表明,两种超低碳BH钢退火板的铁素体晶粒间微观取向主要是以大角度晶界(>15°)为主,晶界取向差均主要分布在25°～60°;Ti-ULC-BH钢退火板织构中<111>织构占到了75.7%;Ti+Nb-ULC-BH钢退火板织构中<111>织构占60.5%。     

(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.     

Ti＋Nb超低碳烘烤硬化钢的组织和性能研究

采用光学显微镜和透射电镜分别对Ti+Nb超低碳烘烤硬化退火钢板的金相显微组织以及析出、位错和亚结构进行观察,在MTS拉伸试验机和X射线衍射仪上分别对退火钢板的力学性能、烘烤硬化值以及热轧、冷轧和退火板织构进行研究.结果表明,Ti+Nb超低碳BH钢退火板的组织主要为饼形的再结晶铁索体品粒和一些伸长的饼形晶粒.退火板巾析出物分布比较细小弥散,对位错产生钉扎,起到了强化超低碳BH钢基体的作用.退火板的铁素体品界附近区域出现了无析出物区,有利于退火板的屈服变形在较低应力状态下开始.Ti+Nb超低碳BH钢板经连续退火后获得了较为优良的伸长率和r值以及较高的BH值和n值.有利于深冲性能的{111}织构在热轧、冷轧和退火织构组分中的含量逐渐增加,在退火织构组分中含量达到最大值16.83%.     

元素Nb对C-Si-Mn-Cr-Mo双相钢相变规律的影响

用Gleeble-1500热模拟机测定了C-Si-Mn-Cr-Mo和C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb两种试验钢连续冷却转变(CCT)曲线,分析了微合金元素Nb对试验钢相变规律和组织演变的影响.结果表明,Nb可显著抑制试验钢铁素体转变,随着冷却速度增加,Nb的抑制作用逐渐增强,铁素体晶粒尺寸明显细化,显微硬度明显增加.铁素体转变充分时,Nb可提高亚稳奥氏体稳定性和淬透性,但对马氏体和贝氏体产物的显微硬度影响不大.在铁素体转变量很少或未转变的情况下,Nb使得粒状贝氏体产物中马氏体-残余奥氏体(MA)岛数量明显增多,贝氏体显微硬度增加,但其增幅随着冷却速度增加逐渐减小.     

铌钒微合金钢的动态再结晶行为

针对柴油机喷油管用Nb、V微合金钢,采用热模拟压缩试验,研究了高温形变条件下,微合金钢的动态再结晶行为。结果表明,试验钢在1100℃、变形量60%、变形速率0.1 s-1条件下,可得到均匀细小的晶粒组织,试验钢动态再结晶激活能为349.451 kJ/mol;在较高温度和较低应变速率下,试验钢易于发生动态再结晶,而在较低温度和较高应变速率下易于发生形变诱导铁素体相变。     

超低碳BH钢的应变时效行为和烘烤硬化规律

采用MTS拉伸试验机和低频内耗仪对Ti处理和Ti+Nb+B复合处理的超低碳BH钢退火钢板的BH值随预应变量、烘烤温度和烘烤时间的变化规律以及Snoek峰高和间隙固溶C原子含量进行研究。结果表明:对Ti处理的超低碳BH钢,在其它条件相同时,预变形量增加,BH值逐渐增加;随着烘烤时间延长,BH值先增加后下降;烘烤温度升高,BH值增加,烘烤温度升高到250℃,扩散到位错处钉扎位错形成柯氏气团的间隙固溶C原子已经接近饱和,对BH值影响幅度并不会太大。对于Ti+Nb+B复合处理的超低碳高强度BH钢,存在Nb C第二相粒子溶解和晶粒长大机制以及基体晶格中的间隙固溶C原子向晶界处扩散偏聚机制,两种作用机制中固溶C原子向晶界处扩散偏聚占主导地位,从而使得退火温度较高和退火时间延长的情况下,超低碳高强度BH钢退火板的BH值和Snoek峰高并没有升高反而略有降低。     

低碳微量铌钢形变过程中动态相变的特点

用热模拟变形实验研究了低碳微量铌钢形变中的动态相变以及形变后冷却中的相变行为,透射电镜观察了Nb（CN）的析出及对铁素体晶粒截径和体积转变量的影响。结果表明：含Nb钢动态相变中铁素体形核位置依次为原奥氏体晶界、铁素体,奥氏体的相界前沿直至奥氏体晶内,随着细小的应变诱导Nb（CN）析出在基体上弥散分布,铁素体的转变量大幅增加并且其相变长大趋势得到有效抑制,使得铁素体的长大在时间和空间上均受到限制,是一个以形核为主的过程,相变完成后铁素体晶粒截径约为2舯;而形变后冷却相变工艺中铁素体的形核位置主要为奥氏体晶界以及形变带,而大量弥散分布的Nb（CN）析出对细化铁素体晶粒的作用并不明显,是一个形核长大的过程,最终得到的铁素体晶粒截径约为7μm。     

新型建筑用Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢中铁素体晶粒的细化机制分析

研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢中铁素体晶粒在压缩过程中的细化机制。结果表明,当应变速率为0.01 s-1时,在750℃的应变温度下,铁素体转变量随应变量的不断增加而逐步增大;当应变量达到0.69以后,铁素体转变量基本不再继续增加。当ε=1.2,试验温度在750~850℃之间时,铁素体转变量随热压缩温度降低逐渐增大,其晶粒尺度不断变小。连续动态再结晶是试验钢中铁素体晶粒细化的主要机制。     

1.3%(Si+Al)无取向电工钢热变形行为研究

使用Gleeble-1500热力模拟机,在750～1100℃温度和0.1～10 s-1应变速率条件下进行单道次压缩,研究了1.3%(Si+Al)无取向电工钢的热变形行为,通过对试验结果的回归分析得到试验钢铁素体区、两相区和奥氏体区的热变形激活能和热变形方程。结果表明,在相同应变速率及变形程度下,试验钢在750～960℃和1020～1100℃内,变形抗力随着温度的升高逐渐下降;在960～1020℃,变形抗力随温度的升高逐渐上升。试验钢铁素体区和奥氏体区的热变形激活能分别为410.0、287.2 kJ/mol,两相区变形激活能随变形温度的上升而下降。     

低碳钢在Ac1点以下温度变形时的铁素体动态再结晶

采用Gleeble-2000型热模拟试验机进行平面应变压缩实验,以及扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术等实验手段研究了Q235级别低碳钢中铁素体在变形温度为700-550℃、应变速率为1×101-5×10-4s-范围的变形特性及组织演变规律.结果表明在本实验变形条件范围内,存在两种铁素体动态再结晶现象,低热加工参数Z值条件下的不连续动态再结晶和高Z值条件下的连续动态再结晶.钢中的珠光体对铁素体动态再结晶起促进作用.通过铁素体动态再结晶,可细化低碳钢中的铁素体晶粒.Z值越高,细化效果越明显,可得到平均晶粒尺寸为2 μm左右的超细晶铁素体组织.     

403Nb钢高温热压缩变形条件下的流变应力研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机进行了403Nb钢的高温热压缩实验,并对其流变应力进行了研究。实验结果表明,温度在1100℃～1150℃,应变速率在0.01s-1～0.1s-1时,403Nb钢在热压缩实验中发生了明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述403Nb钢的流变行为;经回归得到了403Nb钢峰值应力σP的表达式和热变形激活能Q值。     

Nb对低碳微合金钢动态再结晶行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了3种含铌或不含铌低碳钢在850～1150℃,应变速率分别为0.05、1、10 s-1条件下的热变形行为。采用应变硬化速率-应力(θ-σ)曲线图较精确地获得了C-Mn钢的流变应力和峰值应力;用-dθ/dσ-σ曲线获取了含Nb试验钢的应变和应力值;用回归法确定了双曲线本构方程中的变形激活能,确定了3种试验钢发生动态再结晶的激活能分别为234.867、261.276、301.751 kJ/mol。随Nb含量的增加,试验钢的再结晶激活能逐渐升高。     

Microstructure evolution during continuous cooling in niobium microalloyed high carbon steels

Effects of microalloyed niobium (Nb) on the austenite decomposition behaviors and microstructure evolution during continuous cooling in the near eutectoid steels were investigated. Compared to the Nb free steel, the Nb microalloyed steel was refined with regard to polygonal ferrite grain, pearlite block and colony sizes. This was because its austenite grain size was smaller. The volume fraction of polygonal ferrite transformed was more in the Nb microalloyed steels, which indicated the eutectoid carbon content exceeded that of pure carbon steel. The spheroidization of pearlite during continuous cooling was enhanced by Nb microalloying, mainly due to a higher critical transformation temperature and the finer pearlite structure with smaller colony size and narrower interlamellar spacing. Hot deformation right above the equilibrium eutectoid temperature accelerated the spheroidization kinetics of pearlite, especially in the Nb microalloyed steel.     

高Nb-Ti新能源汽车用无取向硅钢热轧过程的再结晶行为

利用蔡司显微镜和Nano Measurer金相分析软件,研究了不同加热温度下新能源汽车用高Nb-Ti无取向硅钢显微组织的演变规律,并利用ICP-MS对不同加热温度下Nb、Ti的固溶量进行检测分析;然后采用热模拟方法研究了热轧过程中试验钢的再结晶行为。结果表明:随着加热温度升高,试验钢的晶粒尺寸增加明显,而Nb、Ti的固溶量仅略有增加。当加热温度为1230 ℃、变形温度分别为1100、1050、1000 ℃时,在应变速率0.1 s^-1、变形量30%和应变速率1 s^-1、变形量80%的条件下单道次压缩后的试验钢均未发生动态再结晶行为,而在应变速率为1 s^-1、变形量为40%的条件下,在1100 ℃及1050 ℃单道次压缩后再保温30 s以上时有静态再结晶行为发生,显微组织大部分为等轴晶粒,但是在1000 ℃变形单道次压缩后再保温50 s的显微组织仍以未再结晶的长条晶粒为主。     

MODELLING OF MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND PROPERTIES OF LOW-CARBON STEELS

1.IntroductionMicrostructureprocessmodelsareincreasinglyonhotstriprollingofste.l[1--7].Thesemodelsfrequentlyincorporateagreatdealofempiricismwithcomparativelytightprocessrangesofapplicability.Morefundamentallybasedprocessmodelsarerequiredtodeveloppredictivetoolstooptimizetheproductionforawiderangeofmilldesignsandprocessingconditions.Theprocessofhotstriprollingoflow--carbonsteelscanbesubdividedintothreeprin-cipalstages:(i)reheating,(n)rollingand(iii)cooling(watercoolingontherun--outtableandsubs…     

Influence of cooling rate and boron content on the microstructure and mechanical properties of hot-rolled high strength interstitial-free steels

A pilot hot strip rolling and cooling test that simulates an actual hot strip rolling and continuous cooling process was performed. We then examined the effect of cooling rates ranging from 0.1 °Cs^?1 to 100 °Cs^?1 on the microstructure and mechanical properties of high strength interstitial-free (IF) steels containing 0.003 wt% of boron, 0.0005 wt% of boron and no boron. The mechanical properties and microstructures of the boron-added high strength IF steels were analyzed using uni-axial tensile test and electron back-scattered diffraction (EBSD) following the pilot hot strip rolling and cooling test. Results show that the microstructure of high strength IF steel with no boron is influenced significantly by cooling rates. There is a critical cooling rate for building up polygonal ferrite (PF) grains. PF grains do not occur when high strength IF steels with a boron content of 0.0005 wt% and 0.003 wt% undergo a cooling rate of 5.0 °Cs^?1, however widmanst?tten ferrite (WF), granular ferrite (GF) and quasi-polygonal ferrite (QF) grains are present. Under the same hot rolling and slow cooling conditions, high strength IF steel with no boron has recrystallized PF grains. On the contrary, high strength IF steel with boron cooled at above 3 °Cs^?1 doesn??t have GF or QF grains, and subsequently generates the unrecrystallized ferritic grains and WF grains, which increase the yield and tensile strengths. It is deduced that we need to control both the cooling rate and coiling temperature when boron-added high strength IF steel sheet is manufactured in an actual hot strip rolling mill.     

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。     

Nb-V复合微合金化高钢级管线钢的奥氏体连续冷却转变

利用热模拟试验机研究了3种不同成分的Nb、V微合金化高钢级管线钢的过冷奥氏体连续冷却转变行为,绘制了动态CCT曲线,分析和比较了3种试验钢的显微组织、显微硬度值和动态CCT曲线。结果表明,0.05Nb-0.03V配比能提高多边形铁素体的开始转变温度,从Nb钢的650~700 ℃,提高到700~800 ℃,并缩小多边形铁素体温度转变区间,扩大贝氏体温度转变范围,从Nb钢的400~650 ℃,扩大到350~680 ℃,同时抑制多边形铁素体相变,使管线钢更易获得所需的贝氏体针状铁素体组织。     

低碳铌钢热变形后的组织预测和控制

采用Gleeble 15 0 0热模拟机测定低碳铌钢的奥氏体连续冷却转变曲线 ,对钢板热变形后的冷却过程进行了非稳态导热分析 ,并据此预测钢板以不同方式冷却后的组织。上海五钢集团现场热轧控冷试验表明 ,预测结果与实验结果吻合得很好。实物台架试验表明 ,细小多边形铁素体组织的钢板具有更高的疲劳性能。     

桥壳钢FSN400的连续冷却转变

为确定汽车桥壳的最佳热冲压工艺,采用Gleeble-2000热模拟机研究了静态和动态条件下FSN400钢的连续冷却转变过程,分析了变形温度和冷却速度对试验钢组织转变的影响.结果表明,桥壳热冲压工艺以850 ℃加热,5 ℃·s~(-1)冷却为宜,其组织为铁素体、珠光体和少量粒状贝氏体.