低温加热生产取向硅钢中MnS和Cu_2S的竞相析出

针对薄板坯连铸连轧流程(TSCR)生产具有低温加热(1200℃)抑制剂成分取向硅钢,研究了薄板坯连铸、均热以及热连轧过程中MnS和Cu2S的析出特征,研究结果表明,连铸过程形成的MnS在1180℃下难以完全固溶,并形成尺寸为200~600 nm的粗大MnS粒子,而在此温度下Cu2S可以完全固溶并在热连轧过程中细小弥散析出,平均粒子尺寸约为30 nm,可以作为取向硅钢的有效抑制剂。     

低碳铝镇静钢中AlN的沉淀析出

 利用热处理和化学相分析对薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中AlN的沉淀析出行为进行了试验研究。结果显示,在薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中仅有很少量的氮被固定为AlN,大部分氮仍为自由氮,其原因是在薄板坯连铸连轧流程中的连铸出坯、均热、连轧和层流冷却等阶段,AlN在钢中很少沉淀析出。在热轧钢板卷取后的缓慢空冷过程中可以沉淀析出少量的AlN,这些AlN不能起到细化晶粒的作用。     

薄板坯连铸连轧工艺对铌微合金化高强度钢组织和性能的影响

首先建立薄板坯连铸连轧工艺的试验室模拟技术，并运用该模拟技术，研究薄板坯连铸连轧工艺(CSP)和传统板坯再加热工艺(TRP)两种工艺对铌微合金化高强度钢的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：CSP钢的晶粒细化效果不如TRP钢，两者的平均铁素体晶粒尺寸分别为8．17μm和6．30μm。在CSP试验钢板中铌的析出量较大，特别是在铁素体中细小颗粒的铌的析出物较多，沉淀强化效果较强。CSP试验钢的σ0.5和σb分别较TRP工艺低约40MPa和约25MPa，同时其低温冲击韧性较好，FATT温度较低。     

薄板坯流程连铸连轧过程中的细晶化现象分析

研究了薄板坯连铸连轧工艺的铸坯凝固组织特征和钢带的组织演变规律。通过化学相分析、微观组织分析研究发现，微细AIN粒子在薄板坯连铸过程中可沉淀析出，铸坯经20～30min均热后AIN仅部分溶解。对AIN析出的热力学和动力学分析也证实了AIN在铸坯上沉淀析出的合理性。这些在连轧开始前原始奥氏体中析出的AIN沉淀是抑制变形奥氏体再结晶晶粒长大，细化奥氏体组织，并最终使钢带组织细化的主要原因；同时，薄板坯连铸连轧流程冷却辊道短、冷却强度大等因素也是导致薄板坯连铸连轧过程中Al镇静钢组织细化的主要原因。     

薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中AlN作用的试验研究

 对薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中AlN的作用进行了初步的试验研究。研究结果显示：当低碳铝镇静钢中酸溶铝含量在0.005%～0.043%时,钢中AlN的沉淀析出对热轧板材的晶粒度及力学性能没有明显影响,据此可以推测AlN的沉淀析出不是薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢晶粒细化的原因。在薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中仅沉淀析出很少量的AlN,这些AlN仅能起到很微弱的沉淀强化作用,因此AlN也不是低碳铝镇静钢中起沉淀强化作用的主要析出相。但是这些少量AlN的沉淀析出对热轧板材再加热时的晶粒长大却有明显影响：随钢中酸溶铝含量的增加,即随钢中AlN含量的增加,钢的晶粒粗化温度不断提高。     

硼对低碳铝镇静钢中AlN、MnS析出的影响

通过实验室模拟薄板坯连铸连轧(TSCR)流程实验,研究了向低碳铝镇静钢中加入质量分数为3.0×10-3%的微合金元素B对AlN、MnS在连铸连轧过程中析出的影响.结果表明:微合金元素B可以在高温奥氏体中优先与自由N结合形成粗大BN颗粒,且常与MnS复合析出,抑制了细小AlN的析出,减少了钢中细小AlN的含量.     

低温高磁感取向硅钢连铸与均热过程AlN与MnS析出的热力学

针对薄板坯连铸连轧流程结合"获得抑制剂法"所制备的低温高磁感取向硅钢,通过热力学计算研究了AlN与MnS在连铸与均热过程中的析出规律与行为。计算结果表明,连铸过程中AlN在凝固后的高温α相中便可能析出,而MnS仅可能在凝固后的α+γ两相区内析出。钢中AlN与MnS在均热过程中均处于部分固溶与部分析出的状态。后续高温渗氮处理后初次晶粒的异常长大并不明显,表明渗氮处理前钢中固有抑制剂的数量相对充足。     

薄板坯连铸连轧流程低碳Al镇静钢组织细化原因探讨

研究了薄板坯连铸连轧流程生产的低碳Al镇静钢普遍存在的组织偏细,强度偏高的问题。研究结果表明,薄板坯连铸出坯后已有AlN沉淀析出,经均热1 423 K×30 min后仍有约30×10-6AlN未溶解。这些AlN微细沉淀对抑制奥氏体再结晶晶粒长大、抑制相变铁素体晶粒长大起到一定作用,使钢带组织细化;另外,薄板坯连铸连轧流程轧后冷却段长度偏短,冷却强度偏高也是造成组织细化,强度偏高的主要原因。     

薄板坯连铸连轧流程试制取向硅钢抑制剂的析出特点

 在实验室模拟薄板坯连铸连轧流程试制取向硅钢的基础上,通过大量的透射电镜观察和分析检测,得到了脱碳退火后钢中形成的析出物的情况,确定了钢中的主抑制剂为Cu2S,同时还存在少量的辅助抑制剂AlN以及以复合析出物形式存在的微量的MnS。研究了Cu2S主抑制剂在薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢的析出特点,分析了实验用钢中Cu2S抑制力。结果表明,Cu2S作为薄板坯连铸连轧流程生产普通取向硅钢的主抑制剂有足够的抑制能力,能够满足CGO钢二次再结晶的要求。     

凝固过程重轨钢中MnS粒子形核与长大动力学分析

利用经典形核理论和扩散控制长大模型计算分析了重轨钢中MnS粒子析出的动力学行为,计算结果表明,MnS粒子在重轨钢凝固过程以均匀形核和晶界形核为主,主要在凝固末期析出。在设定的重轨钢成分下,计算出MnS的有效形核温度为1 634K,即Mn、S实际浓度积等于平衡浓度积。降低S的质量分数小于5.0×10-5能够推迟MnS接近固相线析出,而对MnS的长大半径影响较小;提高冷却速率从0.14K/s到1.45K/s,连铸坯内柱状晶区中MnS的长大半径比中心等轴晶区的大1个数量级,但对MnS的析出时机无影响。S元素是MnS在凝固过程中粗化长大的控制性环节,在凝固过程冷却速率对MnS粒子长大半径起着决定性的作用。     

TSCR工艺生产SPHC板过程硼微合金化对AlN、MnS析出的影响

 结合TSCR工艺生产SPHC钢热轧板过程,对微量B影响AlN、MnS的析出行为进行了试验研究与热力学分析,理论分析与热轧板在线取样的相分析结果能很好地吻合。结果表明高温时B优先于Al与N结合生成粗大的BN粒子(约900 nm),有效降低了热轧过程细小而弥散的AlN析出量,同时BN依附MnS析出而粗化MnS粒子,减弱了细小弥散析出粒子对奥氏体晶界钉扎以及相变后铁素体晶粒长大的抑制作用。     

Morphology and Precipitation Kinetics of MnS in Low-Carbon Steel During Thin Slab Continuous Casting Process

The morphology of manganese sulfide formed during thin slab continuous casting process in low-carbon steel produced by compact strip production （CSP） technique was investigated. Using transmission electron microscopy analysis, it was seen that a majority of manganese sulfides precipitated at austenite grain boundaries, the morphologies of which were spherical or close to the spherical shape and the size of MnS precipitates ranged from 30 nm to 100 nm. A mathematical model of the manganese sulfide precipitation in this process was developed based on classical nucleation theory. Under the given conditions, the starting and finishing precipitation temperatures of MnS in the continuous casting thin slab of the studied low-carbon steel are 1 189 ℃ and 1 171 ℃, respectively, and the average diameter of MnS precipitates is about 48 nm within this precipitation temperature range. The influences of chemical components and thermo-mechanical processing conditions on the precipitation behavior of MnS in the same process were also discussed.     

Precipitation of AIN and MnS in Low Carbon Aluminium-Killed Steel

 Abstract： The precipitation kinetics of AlN and MnS in low carbon aluminium-killed steel was calculated. Transmission electron microscopy (TEM), energy disperse spectroscopy (EDS) and phase analyses have been used to investigate the morphology, compositions and particle size distribution of AlN and MnS precipitates in three positions of the coil. The particles of AlN and MnS precipitates in the ferrite region after coiling and distributes along and adjacent to the ferrite grain boundaries. The shapes of AlN are plate-like, the precipitates size is about 10 to 60 nm; the shapes of MnS are spherical, the precipitates size is about 200 to 600 nm. The precipitation behavior of AlN is sensitive to the isothermal temperature and holding time, the precipitation quantity and particle size distribution of AlN in different positions of coil are unequal.     

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

铌微合金化HSLA钢铁素体中Nb(C,N)析出强化的研究进展

介绍了含微量铌的高强度低合金(HSLA)钢铁素体中Nb(C,N)析出的数学模型,以及计算经900～1200℃奥氏体化处理后的铁素体中NbC形核半径、形核率和形核长大率。一些研究者的试验结果表明,Nb的碳氮化物在铁素体上的析出需要较高的位错密度,与奥氏体中形成的NbC相比较,铁素体中形成的NbC相对较少,在680℃卷取钢板的抗拉强度较未经卷取直接空冷至室温的钢板抗拉强度有明显提高。     

冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响

摘要：为了探究冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响,采用相变仪设备对铸带重新加热并进行不同冷却速率冷却,采用光学显微镜、场发射电子探针和电子背散射衍射等手段对微观组织和针状铁素体形核所利用的夹杂物进行了分析。结果表明,铸带经1200℃保温3min后,原奥氏体晶粒尺寸约为150～650μm,可以满足晶内针状铁素体形核对原奥氏体晶粒尺寸的需要。在2～5℃/s的冷却速率范围内,试样中得到了大量的针状铁素体组织,冷却速率为2℃/s的试样中大角度晶界所占比例约为60%;当冷却速率大于20℃/s,针状铁素体的形成受到抑制。铸带中针状铁素体形核所利用的夹杂物是Ti-Al-Si-Mn-O+MnS复合夹杂物。     

Effect of V–Nb Composite Microalloying on Microstructure and Properties of Non-Quenched and Tempered Forged Steel

Herein, non-quenched and tempered forging steels containing V and V–Nb are designed, and the mechanical properties and microstructure of two steels are compared and analyzed. The comprehensive mechanical properties of V–Nb containing steel are as follows: the yield strength is 525.1 MPa, the impact energy A_kV is 62.1 J at ambient temperature, and the elongation is 26.1%. It is shown in the results that the addition of Nb element can refine the grain size (17.2 μm), increase the ferrite content (54.1%), and refine the lamellar spacing of pearlite (274 nm). The formation of V (C, N) particles on MnS inclusions can promote fine ferrite nucleation and growth, and Nb element can further promote ferrite nucleation by forming coarser (V, Nb) (C, N) particles. The difference of yield strength and hardness between the two steels is mainly caused by the difference of precipitation strengthening, the precipitation-strengthening increment of V–Nb containing steel is 18.31 MPa higher than that of V containing steel, which is because the coarser-size (V, Nb) (C, N) particles produce stronger precipitation-strengthening effect. But the large-sized MnS inclusions are beneficial to the increase of crack driving force and reduce the plasticity and toughness.     

奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒。为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆。利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异。结果表明,随着奥氏体化温度从1250 ℃增加至1400 ℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6 μm 增加至279.8 μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350 ℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5～3 μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理。奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加。