钒对YQ450NQR1高强度耐候钢组织与性能的影响

以含钒YQ450NQR1高强度耐候钢为研究对象,通过光学显微镜、高分辨率电镜、相分析等方法,研究了不同钒含量试验钢的金相组织、钒析出行为,探讨了钒析出量与力学性能之间的关系.结果表明,试验钢热轧态组织为块状铁素体 珠光体;钒在钢中明显析出,析出相以VN或V(C,N)为主; 钒在YQ450NQR1钢中起明显的强化作用,并且钒的作用与氮密切相关.只要获得了较高的VN析出比例,试验钢的钒含量可以得到降低.     

V-N微合金化钢筋中钒的析出行为

研究了氮对含钒微合金化钢筋中钒的析出行为的影响。实验结果表明：低氮钒钢中,大部分钒固溶于铁素体基体,比例高达565,只有35．5％钒形成V（C,N）;高氮钒钢中,70％的钒析出形成V（C,N）,只有20％的钒因溶于基体,钢氮还减小了V（C,N）颗粒尺寸,明显增加细小V（C,N）析出相的体积分数。     

宣钢抗震钢筋钒微合金化效果对比

对比了宣钢采用单纯的钒氮合金和微氮合金+钒氮合金两种微合金化工艺生产的HRB400E、HRB500E抗震钢筋中钒微合金化效果。分析结果表明,单纯采用钒氮合金微合金化生产的HRB400E钢筋中未发现有VN析出相的证据,HRB500E钢筋的VN析出效果很明显,但未发现有V(CN)析出相的证据;采用微氮合金+钒氮合金微合金化生产的,HRB400E钢筋中具有VN析出相,HRB500E钢筋中有V(CN)析出证据,且析出效果很明显。     

V（C，N）在奥氏体中析出的动力学行为及其对晶粒细化的作用

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。本文采用应力松弛法研究了低碳钒氮微合金钢V（C，N）在奥氏体区的等温析出行为，结果表明，试验钢的析出-温度-时间（PTT）曲线呈典型的“C”形状，本实验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。增加钢中的碳、氮含量以及形变量等对PTT曲线有较大影响，均使“C”曲线向短时间方向移动，特别是氮含量对V（C，N）析出的影响最显著。V的高温析出促进了铁素体形核，产生了明显的晶粒细化效果。     

钒、氮微合金化钢筋的强化机制

研究了钒、氮微合金化钢筋的强化机理。研究结果表明 ,对 0 .11% V - 85× 10 - 6 N的低氮钢 (钒钢 ) ,约 35 .5 %的钒以 V (C,N)形式析出 ,5 6 .4%的钒固溶在基体中。而在 0 .12 % V- 180× 10 - 6 N的高氮钢中 (钒 -氮钢 ) ,V (C,N)析出量成倍增加 ,约 70 %的钒以 V (C,N)形式析出 ,只有 2 0 %的钒固溶于基体。增氮后 ,V (C,N)析出相的平均尺寸由 10 7nm减小至 73.7nm ,且 1～ 10 nm细小质点的质量比由 2 1.1%提高到 32 .2 %。钢中增氮还细化铁素体晶粒尺寸     

含氮高锰奥氏体热作模具钢析出相的研究

利用Thermo-Calc软件对含氮高锰奥氏体热作模具钢凝固过程进行了计算,利用扫描电子显微镜观察分析了退火态组织和析出相,对碳氮化钒沉淀析出行为进行定量理论计算,研究碳氮化钒在奥氏体中析出规律和碳氮化钒中C与N元素互相置换行为.结果表明:电渣锭经过830℃退火后的组织为γ-Fe+MC+M_2C,MC相几乎与奥氏体同时析出,通过扫描电镜和能谱分析可知MC为富钒的V(C,N),M_2C为富钼的合金碳化物,MC相形貌为不规则多边条状或片状,M_2C相形貌呈鱼骨状或螺旋状.在凝固过程中先析出VN,因此高温下平衡析出的碳氮化钒明显富氮;随着温度降低,C、N、V元素固溶量均逐渐降低,由于C从奥氏体中析出相对含量比N多并且C置换VN中的N元素,因此低温下平衡析出的碳氮化钒明显富碳.     

汽车大梁钢中第二相粒子析出行为

运用热动力学理论和Oswald熟化理论研究了不同氮含量汽车大梁钢中第二相粒子的析出和熟化行为.研究发现钢中N含量的增加会促进V(C,N)在奥氏体中析出从而细化铁素体晶粒,当氮的质量分数增至4.2×10-4时铁素体晶粒尺寸能细化至4.7μm.形核率–温度曲线和析出–温度–时间曲线表明氮含量的增加可以扩大奥氏体区中最大形核率的温度范围,氮的质量分数由5.5×10-5增至4.2×10-4时其最快析出的鼻点温度由840℃上升至968℃.透射电镜观察显示氮含量的增加明显降低析出V(C,N)粒子的尺寸.VN在奥氏体中的Oswald熟化速率计算表明熟化速率随温度的降低不断减少,同时增加N含量还可以有效降低析出粒子的熟化速率,从而抑制沉淀析出的第二相粒子的熟化长大过程.      

低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体中的析出动力学

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。采用应力松弛方法研究了低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为。结果表明：试验钢的析出-温度-时间曲线(PTT)呈典型的C形,本试验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。钢中的碳、氮含量以及变形量对PTT曲线有较大影响,它们增加均使C曲线向左移,特别是氮含量对V(C,N)析出的影响最显著。在碳含量约为0．10％的试验钢中,当氮含量从0．0036％增加到0．0140％时,可使870℃的析出开始时间从400s缩短到70s左右。     

珠钢电炉-薄板坯连铸连轧流程VN微合金钢组织性能研究

阐述了珠钢电炉-薄板坯连铸连轧流程VN微合金钢钒的析出规律、微观组织特征和强化机理。研究表明：在电炉-薄板坯连铸连轧流程采用VN微合金化,铸坯中析出以钒（C,N）为主,并有少量TiN或（Ti,V）（C,N）复合析出,平均粒度大约为40nm,热连轧开始前铸坯中大量存在的钒（C,N）能够抑制后续热连轧过程中变形奥氏体再结晶晶粒长大,使铁索体组织超细化;强化机制以细晶强化为主、沉淀强化为辅;采用VN微合金化技术开发的550MPa级VN微合金钢组织细化至3．0—4．0μm,产品具有良好的综合性能。     

HRB500E屈服强度偏低原因分析

针对近期生产的一批屈服强度偏低的HRB500E抗震钢筋样品进行了化学成分、金相组织、氧氮含量等分析,结果表明:屈服强度低的钢筋组织为正常的铁素体+珠光体,钢中的C,Si,Mn,V等合金强化元素含量正常,但钢中N的体积分数仅有(66~94)×10-6,屈服强度性能合格的样品中N的体积分数达到130×10-6,HRB500E使用VN微合金强化,只有当钢中N含量达到一定程度(钒氮比为3.64:1),V的析出强化才能达到最佳效果.通过改进VN微合金化方式,使用钒氮合金进行VN微合金化,有效提高和稳定了钢中的氮含量,提高了钢筋的屈服强度.     

钒氮非调质钢的组织变化特征

利用光学显微镜、扫描和透射电镜观察和分析了不同钒、氮含量非调质钢经奥氏体热变形后以不同速度冷却到室温的显微组织.结果表明,随氮含量增加或钒含量减少,珠光体增多;钢中有大量的不仅在先共析铁素体且在珠光体铁素体中析出的小于3 nm的纳米级析出相;冷速增加,铁素体变细且数量减少,继而出现贝氏体、马氏体,同时钒、钛的析出相尺寸变小,成分由以(Ti,V)N为主,转以(Ti,V)C为主.     

高强度热轧耐候钢的钒析出行为与时效性能研究

结合攀枝花现有的资源特点,针对性地进行含V高强度耐候钢研究。采用热模拟试验、相分析、拉伸试验等方法,研究了不同工艺条件下钒氮微合金化高强耐候钢的V析出行为及时效性能。研究表明:随N含量的增加,不同温度卷取的试验钢中V的析出比例明显高于对比钢,增N后V析出量明显增加,并且在冷却过程中V析出趋势增加;随V/N值的升高,AI值降低,当V/N低于3.5时对时效性能不利。通过研究,确定了450 MPa级高强度耐候钢关键控制参数,考虑晶粒细化和沉淀强化的综合作用,试验钢的最佳卷取温度为650℃;考虑到N对时效指数的影响,钒氮微合金化高强耐候钢中的V/N值控制略高于V与N理想化学配位数(3.64),试验钢的综合性能较佳。     

40MnV钢中微合金元素氮-碳化物的析出行为

用Thermo-cale软件对微合金钢40MnV(%：0．36-0.40C，1．36～1.40Mn，0.8～0.9V，0.011-0．016Ti，0．021-0．045Al，0．007-0．016N)中的析出相进行计算，并用电解分析，X-衍射，透射电镜研究了析出相的成分、形貌和分布。结果表明，钢中少量的N和Ti可导致在固液两相区析出尺寸为50nm的粗大TiN粒。随温度降低，析出相尺寸逐渐减小到10nm以下，形状由方形变成圆形，且析出相中V和C含量增加，N和Ti含量减少。随着钢中铝含量的增加，VN析出量减少。     

钒微合金钢粗晶热影响区的组织和韧性

 利用Gleeble-3800模拟焊接粗晶热影响区（CGHAZ）经历的热循环过程。比较了热输入100 kJ/cm条件下,V钢、V-N钢、V-Ti钢和V-N-Ti钢CGHAZ的组织和韧性,并分析了析出相情况。结果表明,CGHAZ的韧性从高到低依次为V-N-Ti钢、V-Ti钢、V-N钢和V钢;在V钢成分基础上添加钛可以有效细化原始奥氏体晶粒尺寸;V-Ti钢成分基础上增氮,一方面促进了（Ti,V）（C,N）/TiN的析出,抑制了原始奥氏体晶粒的粗化;另一方面促进了V（C,N）的析出,其促进了多边形铁素体的形成;多边形铁素体数量的增加能够减弱自由氮对韧性的破坏,同时有效改善了CGHAZ韧性。     

Fe-C-N-Al-Ti-V系在奥氏体中析出的热力学计算

建立了Fe-C-N-Al-Ti-V系在奥氏体中析出的热力学模型,计算结果显示:尽管VN(VC)的浓度积较大,但是通过增加钒的含量和氮的含量,也可以促进V在奥氏体中的析出,在氮含量较高的情况下,碳对V的析出影响较小;即使增加V、C和N的含量,V(CN)也主要是在较低的奥氏体温度析出,在较高温度析出较少;正因为V(CN)的浓度积较大,与Nb(NC)不同,在轧制之前采用较低的加热温度就可以使大部分的钒都固溶到奥氏体中,这样可以获得较小的初始奥氏体晶粒。     

薄板坯连铸连轧流程试制含钒钛取向硅钢中氮化物析出相

通过热力学计算与模拟试验研究了含钒钛取向硅钢中氮化物析出相的析出规律与析出行为,并探讨了含钒钛元素的氮化物析出相作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢中辅助抑制剂的可行性.研究表明,在所冶炼的含钒钛取向硅钢的成分范围内,TiN在钢液凝固末期便具备析出的热力学条件,而AlN与VN只可能在凝固后的α+γ或α+Fe₃C两相区内析出.含钒钛取向硅钢中氮化物析出相以成分复杂的复合析出相为主,且随着钒钛加入量的增加,钢中抑制剂析出相总的分布密度由于含钒钛元素的氮化物析出相的增加而明显提高,使抑制剂抑制初次再结晶晶粒正常长大的能力得以加强,最终成品的磁感应强度值B₈由1.857 T提升至1.898 T.同时,加入不高于0.007%的Ti与不高于0.005%的V不会影响中间脱碳退火工序的脱碳效果以及高温退火净化阶段硫、氮的脱除效果,其形成的含钒钛元素的纳米级氮化物析出相适合作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢的辅助抑制剂.      

氮元素对20MnSi钢中析出物和组织的影响

采用物理化学定量分析技术,研究钢中氮元素对钒的碳氮化物析出的影响,以及对铁素体组织的影响。增氮对钢的强化,主要通过铁素体中的V(C,N)沉淀析出实现。增加0.014%的氮后,钢中V(C,N)的析出数量提高了72%。     

表面脱碳对高氮不锈轴承钢中析出相的影响

X30N高氮不锈轴承钢在经过热处理后,材料表面会出现脱碳脱氮层,为研究C、N等局部成分变化对材料中第二相析出的影响,采用10 g/L氯化锂-40 g/L磺基水杨酸-5%(V/V)甘油甲醇溶液,通过电解萃取的方法将析出相从基体中分离,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了析出相的结构和形貌,用碳硫分析仪、定氮仪和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)研究了析出相的元素含量。研究结果表明：经过热处理后,试验钢中主要析出相的类型为M₂₃C₆和Cr₂(C,N),脱碳表面以Cr₂(C,N)为主,随着距离脱碳表面深度的增加,M₂₃C₆的衍射谱峰逐渐明显,总析出相的含量逐渐增加,在脱碳表面下0.4 mm时基本达到稳定,C元素含量较脱碳层表面增加了460%,N元素含量较脱碳层表面增加了38.9%,总析出相元素含量较脱碳层表面增加了85.2%。Cr₂(C,N)的形貌为球状颗粒,M₂₃C₆     

高氮不锈钢固溶时效碳氮化物析出相分析

采用物理化学相分析方法研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为;通过实验确定了高氮钢中析出相的电化学萃取方法,钢中析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式;对于化学性质相似的M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x,借助于X射线衍射定量的方法测定了M₂₃C₆和(CrFe)₂N_1-x的分量。研究结果表明,氮含量低的0#钢以M₂₃C₆型碳化物析出为主,随时效时间的延长,伴随M₂₃C₆的析出还有少量(CrFe)₂N_1-x 氮化物析出。氮含量高的1#和2#钢以(CrFe)₂N_1-x型氮化物析出为主。高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加。     

V微合金化对高强高耐候乙字钢性能的影响

以中频感应炉冶炼不同钒、氮含量试验钢为材料,通过力学性能检验和析出相分析,研究了钒微合金化对高强高耐候乙字钢性能的影响。结果表明:钒在高强高耐候乙字钢中能起到细晶强化或沉淀强化的作用,而氮的加入可促使钒从固溶态向析出态转化,增大钒的析出强化作用。终轧温度对钒氮的析出强化作用敏感,终轧温度越低,V(C,N)的析出量越大,屈服强度越高,但强塑性匹配最好的终轧温度在850℃左右。