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。     

高强度船板钢奥氏体晶粒长大的规律

 利用光学显微镜和H 800透射电镜研究了不同加热温度和不同保温时间下高强度船板钢奥氏体晶粒长大规律。结果表明,该钢在高温加热时具有较好的抗晶粒粗化能力,奥氏体晶粒粗化温度在1250 ℃左右;在1100 ℃和1200 ℃保温时,奥氏体晶粒等温长大规律较好地服从抛物线型经验表达式;随着温度的升高,钢中的第二相质点逐渐减少,当加热至1250 ℃时,钢中仅存TiN颗粒。     

C-HRA-3耐热合金奥氏体晶粒长大动力学

 通过显微组织观察和理论模型分析,着重研究了C-HRA-3耐热合金奥氏体晶粒长大动力学。固溶处理温度范围为1 125～1 200 ℃,每一温度下分别保温0～120 min后水淬。结果表明,该合金奥氏体平均晶粒尺寸随固溶温度的升高和保温时间的延长而不断增大,长大规律符合Beck方程。在1 150～1 200 ℃范围内,晶粒长大的平均激活能[Q]为459.07 kJ/mol,并建立了该合金的奥氏体晶粒长大动力学方程,利用该方程预测的平均晶粒尺寸值与实测值符合较好。     

预热处理工艺对SCr420H齿轮钢高温渗碳奥氏体晶粒长大行为的影响

实验研究了加热温度和保温时间对具有不同AlN析出状态的SCr420H齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为的影响。用Thermo-Calc热力学计算软件计算了实验钢AlN析出相的平衡溶解规律,并用场发射透射电子显微镜研究了实验钢中AlN的析出行为。结果表明,热轧空冷态的试样在950～1 050℃渗碳0.5 h均出现混晶,奥氏体平均晶粒度级别低于5级。经过1 210℃固溶水淬处理的试样在950～1 000℃渗碳0.5～6 h和在1 050℃渗碳0.5～2 h奥氏体晶粒均不发生长大,晶粒度级别在9.5～10级;在1 050℃渗碳2 h以后开始出现异常晶粒长大。试样经1 210℃固溶水淬后在700℃等温1 h水冷处理,可使其在1 050℃渗碳8 h而不发生异常晶粒长大或混晶,奥氏体晶粒平均尺寸为14μm,晶粒度级别为9.4级。试样在渗碳过程中的奥氏体晶粒长大行为主要受钢中第二相AlN的溶解度和熟化速率控制。固溶后在1 050℃渗碳0.5 h的试样中AlN析出相尺寸均小于80 nm,平均尺寸为27.8 nm,渗碳2.5 h的试样中出现了尺寸大于100 nm的AlN粒子,数量占比为14.3%,AlN粒子的平...     

微量Zr添加对Mn-Mo-Nb-Cu-B钢晶粒长大倾向性的影响

设计了一种低碳Mn-Mo-Nb-Cu-Zr-B钢,经热处理工艺,采用中等冷速冷却,可得到以板条贝氏体为主,含粒状贝氏体和针状铁素体的混合组织,轧态屈服强度大于850MPa,达到X120管线钢的强度要求.TEM观察表明,0.015%Zr(质量分数)添加到钢中形成大量含Zr的复杂的碳氮化物,它们的形状不规则,尺寸约为80~200nm;从形态看,它们在高温形成,并且由于其熔点高,再加热到1200℃时,这种析出物中的Ti、Nb会有部分溶解,使其尺寸有所减小,利于控制奥氏体晶粒长大;其他近椭球形的(Ti,Nb)(C,N)则在加热时逐渐溶解直至消失.由于这种含Zr析出物在钢的基体中均匀分布,加热到高温时,它们会明显阻碍晶界移动,从而使含Zr钢的奥氏体晶粒长大倾向性明显比不含Zr钢小.可见,添加微量Zr能够起到提高钢材焊接性能的作用.     

38MnSiVS非调质钢奥氏体晶粒长大模型

细化奥氏体晶粒是控制钢的组织与力学性能的重要方法。为了控制38MnSiVS非调质钢在轧制待温时间内的晶粒尺寸,利用热变形与定量金相方法,研究了38MnSiVS非调质钢变形后在不同待温温度、不同待温时间的再结晶奥氏体晶粒长大规律。结果表明,38MnSiVS非调质钢再结晶奥氏体晶粒长大过程与时间满足幂指数关系。基于试验数据,通过数值解析和非线性回归分析求得Anelli、Sellars与Sellars修正模型3种晶粒长大模型,其中Sellars修正模型预测误差最小为0.73%,能够更加精确地预测38MnSiVS非调质钢晶粒长大规律。由于形变储能等因素的影响,变形后再结晶奥氏体晶粒长大激活能为161 737.65J/mol,远小于再加热过程奥氏体晶粒长大激活能。     

DP590级双相钢奥氏体晶粒长大模型

通过改变保温温度和保温时间研究了DP590级双相钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨了加热速率对各温度下初始晶粒尺寸的影响规律.初始晶粒尺寸随着加热速率增加而不断降低,并最终趋于定值;奥氏体晶粒尺寸随保温时间的延长不断增大并最终趋于不变.采用Sellars晶粒长大模型对实验数据进行拟合,为避免处理方法不同造成的处理结果偏差,提出了一种新的实验数据处理方法,并建立了双相钢初始晶粒尺寸模型和晶粒长大模型.所得模型参数更加合理可靠,计算结果与实验结果吻合很好.     

析出粒子对钛微合金化高强钢奥氏体晶粒长大的影响

通过析出粒子与奥氏体晶粒尺寸的定量关系,建立奥氏体晶粒长大模型,计算TiN和TiC析出粒子共同作用下钛微合金化钢奥氏体晶粒尺寸.根据析出相质点理论计算结果表明:随着加热温度的升高,析出粒子体积分数逐渐减少,粒子半径逐渐增大,TiC粒子强烈阻止奥氏体晶粒长大,TiN粒子对奥氏体晶粒长大钉扎效果一般.采用实验测试手段测量不同加热温度下保温30 min后实验钢的奥氏体晶粒尺寸,与理论计算结果吻合较好.     

Q1030焊接高强钢的奥氏体晶粒异常长大机理

研究了Q1030钢在不同加热温度下的奥氏体晶粒长大现象.在一定温度范围内加热时,Q1030钢的部分奥氏体晶粒异常长大而出现混晶现象.分析了位于不同位置的析出相粒子对阻碍奥氏体晶粒长大的作用,用热力学方法计算不同加热温度下析出相粒子的大小和体积分数,并得出了析出相粒子钉扎阻力随加热温度的变化关系.结果表明,在一定温度范围内钉扎阻力迅速减小,导致部分晶粒异常长大,产生混晶现象.     

Nonisothermal Austenite Grain Growth Kinetics in a Microalloyed X80 Linepipe Steel

Nonisothermal austenite grain growth kinetics under the influence of several combinations of Nb, Ti, and Mo containing complex precipitates has been studied in a microalloyed linepipe steel. The goal of this study is the development of a grain growth model to predict the austenite grain size in the weld heat affected zone (HAZ). Electron microscopy investigations of the as-received steel proved the presence of Ti-rich, Nb-rich, and Mo-rich precipitates. The steel has then been subjected to austenitizing heat treatments to selected peak temperatures at various heating rates that are typical for thermal cycles in the HAZ. Thermal cycles have a strong effect on the final austenite grain size. Using a mean field approach, a model is proposed for the dissolution of Nb-rich precipitates. This model has been coupled to a Zener-type austenite grain growth model in the presence of pinning particles. This coupling leads to accurate prediction of the austenite grain size along the nonisothermal heating path simulating selected thermal profiles of the HAZ.     

Nb-Ti微合金钢中的奥氏体晶粒长大行为研究

Nb、Ti是管线钢中常用的合金元素。主要通过热处理和喷碳处理等手段研究了合金元素Nb、Ti的含量及加热制度对再加热奥氏体晶粒长大的影响。试验结果表明:试验钢在再加热过程中,奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高而增大;在常规含铌钢中,为获得较小的加热态奥氏体晶粒,钛的质量分数应控制在一定范围内(0.010%~0.015%),钛含量过高或过低都对晶粒细化有不利影响。此外,在钛含量相同的情况下,高铌钢奥氏体晶粒长大明显,高铌钢的最佳钛含量范围也与常规含铌钢的最佳钛含量不同。     

Nb对低碳钢奥氏体晶粒长大的影响

在Gleeble 1500热模拟试验机上进行了不同加热温度对Nb的质量分数为0.015%的钢和不含Nb钢奥氏体晶粒尺寸的影响试验.结果表明,在加热温度为1150、1 200和1 230℃时,含Nb钢的奥氏体晶粒尺寸分别小于不含Nb钢的奥氏体晶粒尺寸.但是,当加热温度达到1 240℃时,含Nb钢的奥氏体晶粒却大于不含Nb钢的奥氏体晶粒尺寸.通过理论分析认为,含Nb钢奥氏体晶粒尺寸由小变大的原因是由于Nb原子的晶界内吸附作用所致.     

大型盾构机用轴承钢奥氏体晶粒长大模型

 利用箱式电阻炉研究了加热温度为900,950,1 000,1 050,1 100,1 150 ℃,保温时间为10,30,60,90 min时大型盾构机用GCr15SiMn轴承钢的奥氏体晶粒长大规律,利用截线法统计奥氏体晶粒尺寸。试验结果表明,随着加热温度提高和保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸和长大速率逐渐增大,加热温度的提高比保温时间的延长对奥氏体晶粒长大速率影响更大,奥氏体晶粒迅速长大的加热温度为1 000 ℃,保温时间为60 min。在已有晶粒长大模型的基础上,通过对试验数据进行线性回归,得到了描述GCr15SiMn钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型。     

Reverse Austenite Transformation and Grain Growth in a Low-Carbon Steel

Metallurgical and Materials Transactions A - The mechanisms controlling the reverse austenite transformation and the subsequent grain growth are examined in a low-carbon steel during slow...     

38CrMoAl钢的组织转变规律研究

文章以38CrMoAl钢为研究对象,利用FORMASTOR-F全自动相变仪,测定了试验钢连续冷却转变的CCT曲线。结果表明：当冷却速度为0.2～0.5℃/s时,室温组织为先共析铁素体+珠光体;当冷却速度为0.5～1℃/s时,出现少量贝氏体,室温组织为铁素体+珠光体+贝氏体;当冷却速度为1℃/s时,在贝氏体转变区最上部,靠近Bs的温度处形成贝氏体,室温下组织为上贝氏体;当冷却速度为2～5℃/s时,马氏体不断增加,贝氏体逐渐减少,室温下为贝氏体+马氏体的混合组织;当冷却速度不小于5℃/s,室温下组织全部为马氏体。研究结果为热处理工艺的制定提供了参考依据。     

Austenite Grain Growth and the Surface Quality of Continuously Cast Steel

Austenite grain growth does not only play an important role in determining the mechanical properties of steel, but certain surface defects encountered in the continuous casting industry have also been attributed to the formation of large austenite grains. Earlier research has seen innovative experimentation, the development of metallographic techniques to determine austenite grain size and the building of mathematical models to simulate the conditions pertaining to austenite grain growth during the continuous casting of steel. Oscillation marks and depressions in the meniscus region of the continuously casting mold lead to retarded cooling of the strand surface, which in turn results in the formation of coarse austenite grains, but little is known about the mechanism and rate of formation of these large austenite grains. Relevant earlier research will be briefly reviewed to put into context our recent in situ observations of the delta-ferrite to austenite phase transition. We have confirmed earlier evidence that very large delta-ferrite grains are formed very quickly in the single-phase region and that these large delta-ferrite grains are transformed to large austenite grains at low cooling rates. At the higher cooling rates relevant to the early stages of the solidification of steel in a continuously cast mold, delta-ferrite transforms to austenite by an apparently massive type of transformation mechanism. Large austenite grains then form very quickly from this massive type of microstructure and on further cooling, austenite transforms to thin ferrite allotriomorphs on austenite grain boundaries, followed by Widmanstätten plate growth, with almost no regard to the cooling rate. This observation is important because it is now well established that the presence of a thin ferrite film on austenite grain boundaries is the main cause of reduction in hot ductility. Moreover, this reduction in ductility is exacerbated by the presence of large austenite grains.     

稀土对高Nb钢奥氏体晶粒长大行为影响

钢中奥氏体晶粒越细小,经过组织转变后组织的力学性能越好。本实验利用Gleeble-1500D热模拟机模拟稀土高Nb钢热处理过程,并对试样进行TEM观察与分析,研究稀土对在加热时不同保温时间下奥氏体晶粒大小的影响。结果表明:稀土能有效抑制加热过程中奥氏体晶粒长大,具有调整晶粒稳定性的作用,并且稀土降低沉淀相溶解的温度,促进第二相粒子在奥氏体中的溶解。     

Ti对中碳高锰钢奥氏体晶粒长大的影响

研究了Ti对中碳高锰钢在不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律的影响。结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,含Ti钢的奥氏体晶粒长大速率明显较慢,且相同温度下其晶粒尺寸更为细小。含Ti钢中含有较多的纳米级Ti(C,N)粒子,Thermo-calc计算表明其完全固溶温度约1 450℃,当温度逐渐升高时,Ti(C,N)虽有部分固溶,但尺寸小于100 nm的粒子比例依然较高,起到了阻碍奥氏体晶界迁移的作用,因此高温下含Ti钢的奥氏体晶界迁移速率较慢。建立了含Ti钢的高温奥氏体晶粒长大模型:D_B=729.25t~(0.16)exp(-71 972.3/RT),根据拟合模型所得含Ti钢中的奥氏体晶界迁移能为72 k J/mol,大于不含Ti钢的45 k J/mol,同时生长指数n为0.16,而不含Ti钢为0.25,试验所得奥氏体晶粒尺寸与计算模拟值吻合较好。