微量Nb元素对DT300钢奥氏体晶粒长大的影响

在不同温度下对Nb微合金化DT300钢进行奥氏体化保温,研究了该试验钢奥氏体平均晶粒尺寸和硬度随温度的变化规律,得到了Nb微合金化DT300钢的晶粒长大激活能,并且确定了该钢的晶粒粗化温度tGC.在相同温度、保温时间条件下,与不含Nb元素的DT300钢相比,Nb微合金DT300钢的晶粒尺寸明显小于不含Nb元素DT300钢,这主要是由于碳化物NbC在奥氏体晶界的弥散析出,对奥氏体晶界起到了钉扎作用,抑制了奥氏体晶粒的长大,并通过透射电镜观察了DT300钢中析出的NbC碳化物形貌.     

变形条件和冷却速率对低碳含Nb钢的相变及纳米析出的影响

利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了奥氏体再结晶和未再结晶组织对低碳含Nb钢连续冷却转变行为的影响,并对不同变形温度及冷却速率下Nb(C, N)的纳米析出行为进行了研究。结果表明,未再结晶区奥氏体的变形能够为多边形铁素体提供更多的相变形核点,扩大铁素体相变区,并且能够细化铁素体晶粒;相比于再结晶区1050℃单道次变形,未再结晶区的第二道次变形能够促进Nb(C, N)的析出,其中910℃变形时Nb(C, N)的析出量最多,850℃次之;冷却速率的增大能够抑制Nb(C, N)在奥氏体中的析出,但能够促进其在铁素体中析出;对于本试验钢,10℃/s的冷却速率即可抑制Nb(C, N)的析出;Nb(C, N)的析出粒子平均粒径随着冷却速率的增加而减小。     

Super304H奥氏体耐热钢时效后的组织结构

利用扫描和透射电子显微镜对Super304H奥氏体耐热钢在650℃×5000 h时效处理后的组织结构进行观察与分析。结果表明Super304H奥氏体钢中存在固溶处理过程未溶解的尺寸约为2μm块状、150 nm球状NbC以及1μm圆形夹杂物,这些NbC与基体不存在特定的位向关系,时效过程析出的尺寸约为8 nm多边形状NbC则与基体存在立方取向关系;M23C6可以NbC为核心析出形成双层结构,偶尔发现在基体单独析出,M23C6与奥氏体存在立方取向关系,在奥氏体晶界析出的多边形状M23C6与基体也存在立方取向关系,而椭圆颗粒状M23C6则不存在这种关系;奥氏体基体内析出大量尺寸约为35 nm的富Cu相与基体存在共格关系,富Cu析出相对Super304H奥氏体钢强化作用主要来自共格强化效应。     

Nb微合金化9310钢中碳化物析出规律研究

通过理论计算不同Nb含量9310钢中碳化物析出相的体积分数和颗粒半径,并对比验证相应的金相组织,研究了Nb微合金化9310钢中碳化物的析出规律。结果表明,随加热温度的升高,钢中Nb的固溶量逐渐增多,析出相NbC的体积分数逐渐减小,同时发生Oswald熟化。当温度为1050℃时,含Nb钢中析出相颗粒半径不小于50 nm;当温度高于1150℃时,钢中0.047%的微量Nb才能够完全固溶;含Nb钢中细小的NbC颗粒钉扎晶界,有效抑制了奥氏体晶粒的粗化,可使晶粒粗化温度从1000℃提高到1150℃。     

Ti对700 MPa级汽车大梁钢奥氏体晶粒长大的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等研究了Ti含量对700 MPa级汽车大梁钢奥氏体晶粒长大和析出相的影响。结果表明,添加Ti后的实验钢中主要析出相由单一Nb C转变为(Nb,Ti)C和Ti(C,N),随着Ti含量的增加,奥氏体晶粒得到有效细化。Thermo-calc热力学计算表明,钢中的(Nb,Ti)(C,N)和Ti(C,N)析出相析出温度比Nb C明显提高,因而能够在更高温度下稳定存在并对晶界迁移起到抑制作用。用Beck方程对奥氏体晶粒的长大行为进行了描述,并给出了晶粒长大的数学模型。随着Ti含量的增加,Beck方程的时间指数n呈现降低趋势,但晶界生长的扩散激活能反而升高。Ti的碳氮化物对晶界的钉扎和拖曳效应是晶界迁移扩散激活能升高的主要原因。     

Fe-Cr-C-B-Nb堆焊合金的显微组织和耐磨性

采用明弧自保护法制备Fe-Cr-C-B-Nb系耐磨堆焊合金,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,分析堆焊层中的物相组成,探究熔池中硬质相析出顺序,研究B和Nb元素含量对其显微组织和耐磨性影响. 结果表明,制备的堆焊合金显微组织为马氏体+残余奥氏体+ M23(C,B)6+NbC,NbC先于M23(C,B)6生成. 当堆焊层中B元素含量为0.21%,Nb元素含量为1.44%时,可以使堆焊合金有较高的硬度和耐磨性. 洛氏硬度可达69 HRC±1.5 HRC,磨损量为0.037 6 g. 过量的B元素不利于NbC析出,而使Nb元素固溶强化硼化物和基体. 耐磨性试验结果表明,M23(C,B)6和NbC两种硬质相显著改善了Fe-Cr-C-B-Nb系堆焊合金的耐磨性.     

高钢级X100管线钢的组织和析出相

利用扫描电镜,透射电镜对X100管线钢的显微组织和析出相进行观察,结果表明:X100管线钢的显微组织为粒状贝氏体和贝氏体铁素体,粒状贝氏体分割了取向多元的贝氏体铁素体,细化了晶粒尺寸,提高了材料的强韧性.管线钢中析出相为单相析出和复合析出,存在于晶界上、板条间、基体内、位错线上及其周围.管线钢中存在两种典型的单相析出,一种为尺寸较大,形状规则的TiN析出,一种为尺寸细小,形状为圆形的NbC析出.复合析出为在高Ti/Nb比的碳氮化物上附着着低Ti/Nb比的碳氮化物或硫化亚铜析出,为应变诱导析出.在高温下形成的TiN析出可以阻止晶界迁移,抑制奥氏体晶粒长大,对强度影响不大.低温形成的NbC和复合析出为应变诱导析出,平均尺寸为26.5 nm,在析出强化中占主导地位.     

直轧条件下含Nb钢筋中Nb(C,N)的析出强化机理及控冷工艺优化

为了解决方坯直轧工艺生产含Nb钢筋出现的强化效果不显著问题,通过经典形核理论计算了Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出动力学行为特点,并通过现场控冷工艺试验验证了理论计算的结果。结果表明,加热炉轧制生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以晶界形核为主,方坯直轧工艺生产含Nb钢筋过程中Nb(C, N)的沉淀析出以位错形核为主;在含Nb钢筋的成分体系下,Nb(C, N)在奥氏体中沉淀析出过程中的晶界形核和位错形核C曲线鼻尖点温度分别约为1000 ℃和900 ℃;方坯直轧工艺生产含Nb钢筋可以在精轧机架间设置多段预穿水,以保证足够低的终轧温度,来获得Nb(C, N)沉淀析出的最佳强化效果。     

微合金元素Nb,Mo在应变诱导析出过程中的相互作用

运用热模拟技术和透射电子显微镜,研究了C-Mo、C-Ti-Mo和C-Nb-Mo三种简单成分钢奥氏体变形后松弛过程中微合金元素Nb、Mo在析出物中的相瓦作用.结果表明:在850℃变形后松弛1000 s.三种钢均保持了奥氏体状态,但C-Ti-Mo和C-Nb-Mo钢有析出发生,能谱分析显示析出颗粒分别是Ti(C,N)和含Mo的Nb(C,N).微合金元素Mo与Nb有较强的相互作用,在Nb(C,N)析出后,Mo可能溶入Nb(C,N)的析出颗粒之中.     

低碳钢中微合金元素Nb,Mo在析出过程中的相互作用

运用热模拟技术和TEM分析法,研究了C-Ti-Mo和C-Nb-Mo两种简单成分钢奥氏体变形后弛豫过程中微合金元素Nb,Mo在析出物中的相互作用.结果表明:在850℃变形后弛豫1000s,C-Ti-Mo和C-Nb-Mo钢均保持了奥氏体状态且两种简单成分钢中均有析出发生,能谱分析显示析出颗粒分别是Ti(C,N)和含Mo的Nb(C,N).微合金元素Mo与Nb有较强的相互作用,在Nb(C,N)析出后,Mo可能溶入Nb(C,N)的析出颗粒之中.     

Nb对中碳钢相变和组织细化的影响

针对无Nb和添加0.06%Nb的2种中碳钢,研究了Nb对0.47%C中碳钢相变及组织细化的影响规律.2种实验钢正火组织均为铁素体+珠光体,Nb微合金化能够有效细化中碳钢的奥氏体晶粒,从而导致正火后组织中铁素体体积分数明显增加.含Nb中碳钢的屈服强度相对无Nb钢提高了18%(70 MPa),抗拉强度基本保持不变,-20℃冲击韧性则由7 J提高到19 J,呈现显著提高.此外,由连续冷却转变(CCT)曲线发现,Nb微合金化中碳钢可在冷速≤10℃/s时获得较高体积分数的铁素体,因此,可保证工件在较大冷速范围内不出现大块珠光体或贝氏体/马氏体组织.结合TEM观察发现,Nb元素以微小析出物Nb(C,N)的状态均匀分布在钢中.Nb(C,N)析出物能有效细化奥氏体晶粒,并因此提高铁素体形核率,这是Nb在中碳钢中影响相变并提高韧性的主要机制.     

低碳钢中微合金元素Nb，Mo在析出过程中的相互作用

运用热模拟技术和TEM分析法，研究了C-Ti．Mo和C-Nb-Mo两种简单成分钢奥氏体变形后弛豫过程中微合金元素Nb，Mo在析出物中的相互作用。结果表明：在850℃变形后弛豫1000s，C-Ti-Mo和C-Nb-Mo钢均保持了奥氏体状态且两种简单成分钢中均有析出发生，能谱分析显示析出颗粒分别是Ti（C，N）和含Mo的Nb（C,N）。微合金元素Mo与Nb有较强的相互作用，在Nb（C,D）析出后，Mo可能溶入Nb（C，N）的析出颗粒之中。     

Nb微合金化对20CrNiMoH齿轮钢淬透性的影响

在20CrNiMoH钢中添加了0.03%的Nb,通过末端淬火试验、物理化学相分析以及热膨胀试验等研究Nb对试验钢在950和1200℃淬火时对其淬透性的影响。结果表明：当淬火温度为950℃时，Nb主要在析出相中，由于Nb的添加细化了晶粒，含铌钢的淬透性低于不含铌钢。当淬火温度为1200℃时，NbC析出相发生回溶，Nb固溶到奥氏体晶粒中，含铌钢的淬透性高于不含铌钢。热膨胀试验结果表明固溶Nb具有降低试验钢的临界冷却速度，提高M_s点以及推迟珠光体铁素体转变，扩大马氏体贝氏体相区的作用，从而提高其淬透性。     

Nb在铸铁中的物理冶金学作用原理

介绍了Nb在铁基合金中的存在形式,根据NbC和NbN在不同铁基合金中的溶度积公式,分析了Nb在铸铁中的存在形式。在此基础上,分析了Nb在铸铁中的作用机理。固溶Nb具有非常重要的调节共析相变及强化铁素体基体的作用,凝固过程析出的Nb（C,N）可显著提高耐磨性,在奥氏体温度区间晶界析出的Nb（C,N）能有效阻止晶粒长大,合适的成分设计和工艺措施可充分发挥Nb的作用效果。     

12Cr10Co3W2MoNiVNbNB合金中碳化铌的形成及控制机理研究

通过检测12Cr10Co3W2MoNiVNbNB合金在不同淬火回火制度下的显微结构、冲击吸收能量、NbC析出相,研究了淬火温度、C、Nb含量以及Ti、Al含量对NbC析出相的影响规律。     

水电站座环及导叶用钢SXQ500/550DZ35热力学计算及析出相分析

水电建设的发展，对水电站座环及导叶用SXQ500/550DZ35特厚板的性能提出了更高的要求，其成分中加入合金元素多，各种相的析出复杂，而析出相与钢的组织性能密切相关，因此利用Thermo Calc软件对SXQ500/550DZ35水电用钢进行了热力学计算及平衡相分析。结果表明，FCC_A1#2、FCC_A1#3及FCC_A1#4相析出温度区间集中于900~1 400 ℃之间，属于微合金元素V、Nb、Ti与C、N元素结合生成的碳化物以及碳氮化物，其能钉扎奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒。通过钢板在970、1 020、1 070 ℃保温22 min后水淬至常温，并采用场发射电镜对其进行检测，析出相主要为NbC、TiC、Ti（C,N），与热力学软件计算相符合。     

铌硼微合金化齿轮钢的晶粒尺寸及淬透性

研究了Nb-B微合金化20CrMoH渗碳齿轮钢的奥氏体晶粒长大规律及微合金化对其淬透性的影响。结果表明,添加0.04%Nb可以有效地细化奥氏体晶粒,并且在1050℃奥氏体化10h无混晶现象。此外,添加0.0008%B能够明显提高钢的淬透性,使淬透性不因晶粒细化及Nb(C,N)析出而降低。     

奥氏体化温度对30CrNiMoNb钢析出相的影响

对30CrNiMoNb钢不同奥氏体化温度下析出相进行了研究,结果表明,钢在热轧态时Nb C大量析出有效地防止晶粒长大,使基材获得细小原始奥氏体晶粒。钢淬火时,当淬火温度低于1050℃时,Nb C析出相部分固溶于奥氏体,但未固溶Nb C可起到钉扎作用,抑制奥氏体晶粒长大,保证30CrNiMoNb钢获得细晶组织;当温度高于1050℃,Nb C部分固溶于奥氏体,未固溶部分出现明显长大,对奥氏体晶粒的钉扎作用减弱,导致奥氏体晶粒长大。     

水电站座环及导叶用钢SXQ500/550DZ35热力学计算及析出相分析

水电建设的发展，对水电站座环及导叶用SXQ500/550DZ35特厚板的性能提出了更高的要求，其成分中加入合金元素多，各种相的析出复杂，而析出相与钢的组织性能密切相关，因此利用Thermo Calc软件对SXQ500/550DZ35水电用钢进行了热力学计算及平衡相分析。结果表明，FCC_A1#2、FCC_A1#3及FCC_A1#4相析出温度区间集中于900~1 400 ℃之间，属于微合金元素V、Nb、Ti与C、N元素结合生成的碳化物以及碳氮化物，其能钉扎奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒。通过钢板在970、1 020、1 070 ℃保温22 min后水淬至常温，并采用场发射电镜对其进行检测，析出相主要为NbC、TiC、Ti（C,N），与热力学软件计算相符合。     

Nb和Cu在低碳微合金钢回火过程中的析出行为

利用金相技术、硬度测量及透射电子显微术,研究了Nb钢及Nb-Cu钢在525℃回火过程中的析出行为.结果表明:两种实验钢在850℃奥氏体化淬火后,组织类型类似,525℃回火20h后,显微组织没有发生明显变化.Nb-Cu钢在回火的初始阶段硬度下降迅速,15min后硬度上升,90min左右到达峰值,Cu的析出快于Nb;而在随后的回火过程中因为Nb的析出导致硬度变化平缓.通过对比Nb钢的硬度曲线及透射电镜观察,认定ε-Cu的析出和NbC的析出是独立进行的,采用相同工艺回火的C-Mn钢硬度变化曲线进一步证实了这一点