中碳微合金化钢高温延塑性的研究

借助Gleeble1500热模拟试验机测试了含Nb和含Nb、Ti两种中碳微合金化钢的高温力学行为,分析了析出物、相变、动态再结晶对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明:试验钢种无第Ⅱ脆性区出现;含Nb钢第Ⅲ脆性区的温度范围为950~700℃,含Nb、Ti钢第Ⅲ脆性区的温度范围为900~725℃;微合金化元素Ti的加入可以细化奥氏体晶粒使含Nb微合金化钢高温塑性槽变窄、变浅;析出物沿晶界多而细小的析出和γ→α相变是第Ⅲ脆性区微合金化钢高温延塑性变差的主要原因。实际生产中通过优化二冷区水量,采用弱冷,可以有效降低微合金化钢表面微裂纹的发生率。     

含铌微合金高强度钢Q345C连铸坯的热塑性

 通过Gleeble-2000 试验机研究了Q345C钢连铸坯的高温热塑性。利用扫描电镜、金相显微镜、透射电镜观察了第Ⅰ、Ⅲ脆性温度区内拉伸试样断口部位的显微组织及形貌,分析了动态再结晶、相变、析出物等对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明：在1×10-3/s应变速率下, Q345C钢存在两个脆性温度区,即第Ⅰ脆性区（1200～1300℃）和第Ⅲ脆性区（600～875℃）,无第Ⅱ脆性区出现;最高塑性出现在1050℃左右,断面收缩率（Z）达到85.8%;在第Ⅲ脆性区,沿奥氏体晶界析出膜状铁素体抗拉能力较低,晶界处存在夹杂物以及微合金元素的析出物,是钢的热塑性降低的主要原因。     

取向硅钢的高温力学性能

采用Gleeble-1500D应力/应变热模拟试验机,对实验室30 kg真空感应炉冶炼的模拟50 mm薄板坯连铸连轧流程生产的取向硅钢(0.027%C,3.06%Si)进行了高温力学性能测试。结果表明,在1×10~(-3)s~(-1)应变速率下,所测试的试验钢存在两个脆性温度区,即熔点至1 300℃的第Ⅰ脆性区和800～600℃的第Ⅲ脆性区。1390～1410℃是试验钢的裂纹敏感区间。在第Ⅰ脆性区,高温下树枝晶界面被富集溶质的液相膜包围是产生脆性的主要原因。在第Ⅲ脆性区,γ→α转变和760℃左右γ、α和Fe_3C三相共存以及晶界析出物,是造成塑性恶化的主要原因。     

S390级转向架用耐候钢的高温塑性

利用Gleeble 3500热模拟试验机对S390转向架用耐候钢的高温塑性进行测定。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对断口组织、断口形貌和析出物进行观察和分析。利用热膨胀仪测定S390耐候钢的临界相变温度,通过Thermal-Calc软件计算微合金元素的热力学析出温度。结果表明,在1 250~650 ℃范围内,存在3个区间,第Ⅰ脆性区在1 220 ℃以上,断裂形式是由S、O等元素偏析引起的沿晶断裂;第Ⅲ脆性区为980~650 ℃,断裂形式是由析出物钉扎晶界及先共析铁素体析出引起的沿晶断裂;在1 220~980 ℃第Ⅱ脆性区内,由于动态再结晶的发生,不出现脆性区,断裂形式为穿晶塑性断裂。实际生产过程中可避开脆性区间,以减轻S390耐候钢的裂纹倾向。     

高牌号无取向硅钢70 mm连铸板坯Φ13 mm锻材的高温力学性能

通过Gleeble-1500应力-应变热模拟试验机测试了由70 mm连铸坯锻成的Φ13 mm棒材的高牌号无取向硅钢(/%:0.002 7C,3.06Si,0.32Mn,0.013P,0.004S,0.50Al,0.002 7Ti,0.004 2 N)的高温(600~1 250℃)力学性能。结果表明,在应变速率为1×10^-3s^-1时,高牌号无取向硅钢中仅存在第Ⅰ脆性温度区(1 250℃至熔点),第Ⅱ脆性温度区和第Ⅲ脆性温度区均未出现,主要原因是超低碳(≤50×10^-6)、高硅(3%Si)致使硅钢凝固冷却过程中不经历α-γ-α相变,避免了固溶的硫、氧等元素以(Fe,Mn)O、(Fe,Mn)S、AI₂O₃等形式在奥氏体晶界沉淀和长大导致晶界强度降低,产生裂纹。     

微合金钢第Ⅲ脆性区的形成机理

为研究微合金钢第Ⅲ脆性区形成机理及其影响因素,控制连铸坯的表面裂纹,采用Gleeble热力模拟机测定了S355微合金钢在不同温度下的抗拉强度及断面收缩率。使用扫描电镜对拉伸断口进行观察分析,同时采用透射电镜对析出物进行观察分析。在此基础上对拉伸试样进行金相实验,对第二相析出进行热力学计算,分析了组织状态及第二相析出规律对脆性区的影响。结果表明,在第Ⅲ脆性区(660~850℃)内,拉伸断口呈冰糖状,韧窝较浅,形貌表现为沿晶脆性断裂。铁素体网膜沿奥氏体晶界优先析出、第二相沿晶界析出是第Ⅲ脆性区形成的主要原因。     

含Nb低温取向硅钢热轧板织构及析出物分析

分别采用电子背散射衍射技术(EBSD)、JEM-2100型透射电镜(TEM)研究了Nb元素对取向硅钢热轧板织构和析出物的影响。结果表明:取向硅钢添加Nb元素以后,热轧板中晶粒尺寸相对细小、Goss织构({110}001)含量更高、位向更精准,而且出现了传统取向硅钢热轧板中很难形成的γ取向线织构({111}112和{111}110);透射电镜分析结果显示含Nb实验钢中析出相尺寸更细小而均匀,析出相除了MnS、AlN,还有NbCN,析出相含量增多,同时Nb的加入对细化其他析出物有积极的作用;含Nb取向硅钢中析出相的尺寸越小和体积分数越大,则析出相的抑制力也就越大,从而为形成的γ取向线织构和更高含量的Goss织构提供了有利的条件。     

铌对取向硅钢中析出物固溶温度的影响

选用含铌0.09%和不含铌的两种铸坯,将铸坯分别加热至不同温度,并保温30 min后进行淬火处理,利用JEM-2011透射显微镜对试样的显微组织进行观察,同时在扫描电镜下确定铸态组织中黑色物质的形貌,通过观察析出物在不同温度下的数量分布情况,分析比较取向硅钢在含Nb和不含Nb两种状态下析出物的固溶温度。结果表明:含铌取向硅钢铸坯的晶粒尺寸与不含铌铸坯的晶粒尺寸相比更加均匀细小,铌元素有阻碍晶粒长大的作用;含Nb取向硅钢中析出物的完全固溶温度在1 250～1 300℃,不含Nb的析出物完全固溶温度在1 300℃以上,说明Nb能够明显降低析出物的完全固溶温度。     

2205双相不锈钢连铸坯的高温组织和高温力学性能

对2205双相不锈钢连铸坯进行高温短时拉伸试验,分析了抗拉强度、断面收缩率随温度的变化情况。观察了试验温度为1 300、1 050、950、850℃下试样的高温组织及断口形貌。结果表明,在1 150～1 350℃温度范围内,双相不锈钢试样具有很好的塑性;在1 000～1 100℃时,较高的应变速率抑制了软化作用的进行,使双相不锈钢出现第Ⅱ脆性温度区,同时试样中存在的疏松和细小析出物进一步加剧了裂纹的发展。第Ⅲ脆性区产生的原因是由于在奥氏体晶界上析出了氮化物、碳氮化物等细小析出物造成晶界脆化。     

SPHC钢薄板坯的高温力学性能

用Gleeble热模拟试验机对SPHC钢(%:0.02C、0.18Mn、0.03Si、0.04Als)70 mm×1250 mm板坯进行600～1 350℃的力学性能的研究,并借助扫描电子显微镜和能谱仪分析了拉力试样的断口。结果表明,SPHC薄板坯的第Ⅰ和第Ⅲ脆性区分别为1 200℃～固相线及600～850℃,850～1 200℃薄板坯的塑性最好;第Ⅲ脆性区试样为沿晶界断裂;晶界处夹杂物及γ→α相变中形成的片状铁素体造成了晶界脆性,降低了第Ⅲ脆性区材料塑性。