Ti-Mo微合金钢回火过程中纳米碳化物析出行为

利用透射电镜对含Ti微合金钢热轧及回火后的析出相分布、形貌和尺寸进行了观察和分析,结合拉伸试验结果研究了回火过程中纳米析出颗粒的变化特征及其对试验钢强度变化的影响。结果表明,600℃回火2 h试验钢的屈服强度达到最大值,这是由于除了热轧后空冷形成的高体积分数相间析出以外,回火过程中又形成了大量的过饱和析出,此时纳米析出相体积分数较其他温度增加约3%～5%,颗粒平均尺寸为5～6 nm,分布最均匀。随着回火温度的升高和回火时间的延长,2类析出颗粒均发生了不同程度的粗化,相间析出颗粒尺寸均在8 nm以下,较过饱和析出颗粒具有较好的热稳定性,析出强化作用更明显。     

Nb在高铝铁素体钢中的固溶析出行为

采用电解相分析方法, 结合X射线衍射分析和电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对高铝铁素体基体中的析出相颗粒粉末和电解液进行定性定量分析. 试验结果表明, 试验钢中固态析出相主要为NbC以及少量的Al₂O₃和AlN夹杂. 通过扫描电镜观察不同再加热温度下NbC分布状态, 发现随着固溶温度的升高, 铸态组织中存在的NbC析出逐渐回溶, 数量随之减少且发生明显的粗化行为. 当温度升高到1100℃, 大部分NbC已经回溶到高温铁素体基体中. 在利用Thermo-Calc热力学计算软件分析Nb及其碳化物的热力学性质基础上, 计算得到Al与Nb的相互作用系数, 表明Al能够降低Nb在铁素体基体中的活度, 提高其在基体中的固溶度, 进一步得到了NbC在高铝铁素体钢中的固溶度积公式, 发展了高温铁素体中的Nb微合金化理论, 为进一步的应用提供了理论基础.      

Nb在高铝铁素体钢中的固溶析出行为

采用电解相分析方法,结合X射线衍射分析和电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对高铝铁素体基体中的析出相颗粒粉末和电解液进行定性定量分析.试验结果表明,试验钢中固态析出相主要为NbC以及少量的Al_2O_3和Al N夹杂.通过扫描电镜观察不同再加热温度下NbC分布状态,发现随着固溶温度的升高,铸态组织中存在的NbC析出逐渐回溶,数量随之减少且发生明显的粗化行为.当温度升高到1100℃,大部分NbC已经回溶到高温铁素体基体中.在利用Thermo-Calc热力学计算软件分析Nb及其碳化物的热力学性质基础上,计算得到Al与Nb的相互作用系数,表明Al能够降低Nb在铁素体基体中的活度,提高其在基体中的固溶度,进一步得到了Nb C在高铝铁素体钢中的固溶度积公式,发展了高温铁素体中的Nb微合金化理论,为进一步的应用提供了理论基础.     

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.     

Ti-IF钢热轧时第二相粒子析出行为研究的最新进展

介绍了有关Ｔｉ－ＩＦ钢热轧时第二相粒子析出行为的一些最新研究成果,内容包括：第二相粒子的种类;第二相粒子在热轧时的析出过程,化学成分和热轧工艺参数对第二相粒子析出行为的影响,今后应着重研究溶度积和析出动力学、尤其是各种析出物之间的相互作用,并寻找定量分析第二相粒子的方法。     

取向电工钢加工过程中第二相粒子的析出行为

利用场发射扫描电镜观察了以MnS为主要抑制剂的普通取向电工钢加工过程中第二相粒子的分布状态,统计了粒子面密度、平均尺寸以及相应的尺寸分布.结果显示,热轧加工造成了大量第二相粒子弥散、细小地析出,同时基体仍保持过饱和状态.冷轧变形会造成第二相粒子的回溶行为,而基体的过饱和状态会减弱回溶现象.中间退火与脱碳退火过程中会同时存在新粒子的形核及已析出粒子的粗化两个过程,而在最终二次再结晶升温阶段则以第二相粒子明显粗化为主.     

低碳钢中纳米尺寸碳化物的相间析出行为

采用扫描电镜和透射电子显微镜对低碳Ti-Mo系的热轧板进行了组织分析,同时对其中的纳米粒子析出行为进行了研究.强化机理分析表明析出强化对于屈服强度的贡献值可达291 MPa.随着卷取温度的降低,纳米粒子相间析出的排间距会减小,相间析出的排间距与其在铁素体中形核点位置有一定的离散值,但基本上呈一定的固定值.α/γ界面的观察和采用不同理论的计算结果表明相间析出的产生主要与α/γ界面的台阶形成有关,相间析出的排间距大小由台阶高度、晶界扩散系数、等温温度、台阶面迁移速率等决定.     

微合金高强钢纳米相间析出行为研究进展

 提高强度的同时不降低韧性,是人们在高强钢研发过程中追求的目标。相较于其他强化方式,细化晶粒可以使材料的强度和韧性同时提高,但目前为止钢铁材料晶粒尺寸最小可控制到3～5 μm,所能带来的强化效果有限。新型铁素体基高强钢通过相间析出使铁素体基体上分布着有规则排列的纳米尺寸碳化物,大大提高强韧性能、可成型性和焊接性,广泛应用于工程机械、石油管线、汽车零部件以及高层建筑领域。近几年随着钢铁行业的发展,对于相间析出的了解也越来也深入,各种微合金钢的纳米相间析出特征已有大量报道,主要集中在析出物微观结构特征与强度贡献的研究上。然而,相间析出机制以及模型还存在许多争议,通过工艺控制实现稳定的相间析出还比较困难,纳米相间析出高强钢的性能稳定性还较差。随着科技的发展,相关先进分析仪器也在更新换代,为新型铁素体基高强钢纳米尺度碳化物相间析出行为的深入研究提供了条件。综述了铁素体基高强钢纳米尺度碳化物相间析出的国内外研究动态,阐明了台阶理论与溶质消耗理论的局限性;对铁素体基高强钢的成分设计进行了分析,揭示了合金化方式对相间析出行为的影响规律;介绍了目前国际上研究纳米尺度碳化物相间析出行为的先进仪器及技术,最后对新型铁素体基高强钢的发展进行了展望,指出复合微合金化表现出的优势将会是以后微合金钢发展的必然趋势。     

高强IF钢第二相粒子的应变诱导析出行为

在 Gleeble- 3500型热模拟试验机上,利用应力松弛试验研究了含磷高强IF钢第二相粒子的析出行为。结果表明,微合金元素析出钉扎住了位错与晶界,导致应力松弛曲线呈现出3个阶段的特征。试验用钢的PTT曲线呈现典型的“C”曲线形状,最快析出的鼻子点温度约为850 ℃,在此温度下,第二相粒子析出开始时间与结束时间分别为14和246 s,随着弛豫时间的增加,第二相粒子的析出数量逐渐增多,形貌逐渐粗化,析出粒子为Ti4C2S2 和TiC,主要呈圆形颗粒形貌。由于试验钢种采用磷强化,在析出的第二相粒子中存在棒形和长条形FeTiP,同时由于磷的晶界偏聚,所以FeTiP同样存在晶界析出的规律。     

7050合金淬火析出相的脱溶析出行为研究

采用事温水作为淬火介质进行Jominy末端淬火实验,采集了合金淬火过程试样的温度-时间变化曲线,测定了末端淬火试样距淬火端不同距离合金的淬火态电导率和硬度,结合透射电镜组织观察,研究了冷却速率对合金过饱和固溶体脱溶析出的影响,通过观察淬火析出相非均质形核,考察了7050合金过饱和固溶体淬火脱溶析出相的析出规律.结果表明,淬火冷却速率对7050合金的过饱和固溶体的脱溶析出行为有着显著影响.末端淬火实验过程中,合金过饱和固溶体大角晶界、小角晶界、晶内弥散相周围分别在距淬火端5,10和15 mm出现淬火析出相.随着距淬火端距离的增加,淬火态合金导电率呈上升趋势,合金淬火析出相尺寸变大,体积分数增加.合金淬火平衡η相的非均质形核核心的优先次序为:晶界、亚晶界、A国<,3>Zr等纳米级弥散相粒子.     

钛微合金化IF钢第二相粒子应变诱导析出行为

 在Gleeble-3500热模拟试验机上,利用应力松弛试验研究了钛微合金化IF钢奥氏体区第二相粒子析出行为。试验结果表明：因第二相粒子析出钉轧位错与晶界,应力松弛曲线呈现出3个阶段的特征。试验钢的析出-时间-温度曲线呈现出典型的“C”曲线形状,最快析出鼻子点温度约为900 ℃,在此温度下,第二相粒子析出开始时间与结束时间分别为10 与160 s;随着等温弛豫时间的延长,第二相粒子析出数量逐渐增加,当弛豫时间超过析出结束时间后,析出物数量将不再增加而尺寸增加。试验用Ti-IF钢主要观察到TiN、Ti4C2S2、TiC 3种析出物,Ti4C2S2与TiC沉淀物的形状和尺寸相差不多,无法从形状和大小上来区分,易于沿奥氏体晶界或亚晶界析出,奥氏体亚晶的尺寸大约分布在0.1～0.4 μm。900 ℃应变诱导析出物数量较800 ℃多,该结果与试验钢PPT曲线析出鼻子点温度900 ℃是相符的。对于Ti-IF钢,其热轧工艺过程应有利于C,N化物的析出和聚集长大,最终形成粗大、稀疏的第二相粒子,因此宜采用“三低一高”快速大压下的热轧工艺制度,以提高Ti-IF钢的深冲性能。     

回火温度对TiC增强耐磨钢TiC粒子析出行为的影响

通过对新型Ti C增强耐磨钢进行在线回火热模拟试验,采用扫描电子显微镜(SEM)结合能谱INCA Feature功能分析了回火温度对Ti C粒子体积分数和尺寸分布的影响。结果表明:与未经热处理的试验钢相比,回火后钢中Ti C析出相的体积分数有所增加。但温度较低时(500℃),析出相增加不明显且小尺寸粒子(1~3μm)所占比例偏低,大于5μm的析出相所占比例高。随回火温度的增加,高于550℃后,析出相总量显著提高,同时尺寸分布在1~3μm范围内的粒子所占比例明显增加,650℃回火时,达到72%左右。且粒子的最大尺寸及其比例均下降。因此,500℃回火主要有利于Ti C粒子的粗化长大,而温度超过550℃后则Ti C粒子的形核、析出过程更加显著,粒子尺寸较小。     

高强度低合金钢中纳米析出相对腐蚀行为影响的研究进展

高强度低合金钢中Nb、V和Ti等微合金化元素的纳米析出相对于调控钢的组织和性能具有重要作用,它可以确保钢基体同时拥有较高的力学性能和较强的耐蚀性能。本文基于国内外最新研究现状,系统阐述了纳米析出相在高强度低合金钢中的存在形态以及其对钢中氢扩散、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂以及各类氢损伤等腐蚀行为的影响规律和机制。研究表明,纳米析出相对钢基体腐蚀行为的影响受其尺寸、数量和分布状态的控制。细小且与基体共格或半共格的纳米析出相不仅可以通过改善钢的微观组织（包括亚结构）提高耐蚀性能,其导致的不可逆氢陷阱及对氢扩散的强烈抑制作用还可以极大提高抗应力腐蚀和各类氢损伤的能力。而大尺寸的非共格析出相则可能恶化钢基体的耐蚀性能和促进氢损伤。最后展望了目前关注较少的纳米析出相对腐蚀疲劳影响的相关研究。明确纳米析出相对高强度低合金钢腐蚀行为的影响规律与机制将有助于更高品质耐蚀钢的开发和应用。      

Ti-IF钢第二相粒子在热轧过程中析出行为的热模拟研究

对Ti-IF钢进行再加热、热轧及卷取等过程的热模拟试验，用透电镜对样品中析出物的形貌进行了观察，系统研究了各析出物在热轧过程中变化的全过程。结果表明，TiN粒子在热轧和卷取过程中变化不大、比较稳定；TiS和Ti4C2S2粒子在热轧过程中断续析出、长大，并发生TiS与Ti4C2S2的转变；TiC粒子主要在热轧在卷取过程中析出、长大。     

含钒微合金钢的析出行为研究

在Johnson-Mehl-Avrami动力学方程的基础上,建立Fe-C-V-N合金体系中V(C,N)的析出动力学方程,研究了4种氮含量的低碳钒微合金钢(Fe-C0.05-V0.08)中V(C,N)的形核机制及在奥氏体中的析出过程。结果表明:V(C,N)主要形核位置在位错线上,平衡析出的鼻点温度在820℃左右,析出开始时间随氮含量的增大而减小。利用Gleeble-1 500D热力模拟试验机进行了应力松弛试验,根据曲线拟合得到的鼻点温度为850℃,将理论计算与试验值的差异缩小到30℃以内。     

CSP流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、物理化学相分析等方法并结合热力学计算,分析了CSP工艺生产的钛微合金化高强钢的析出物特征及析出规律.研究发现:屈服强度700 MPa级高强钢中存在大量球形的纳米级TiC和Ti(C,N)粒子及少量不规则形状、100 nm以上的Ti₄C₂S₂粒子,TiN在连轧前完成析出,TiC主要在卷取和空冷时析出.不含钼钢和含钼钢(0.1% Mo)中MC相的质量分数为0.049%和0.043%,由于钼的加入,含钼钢中Ti的析出量较少,但析出粒子更为细小,并定量得到了不含钼钢和含钼钢的析出强化效果分别为126 MPa和128 MPa.     

低碳钢中纳米级析出物的研究

对用CSP工艺生产的低碳钢ZJ330和ZJ510进行了电化学相分析、X射线小角散射法分析和透射电镜（包括高分辨）研究，发现这些低碳高强度（HSLC）钢中有纳米级尺寸的析出物，经过对析出物的形貌、成分、数量及粒度分布的研究，发现尺寸小于36nm的析出物质量百分数大于含V、Nb的HSLA钢中相同尺寸大小的M（CxNy）的质量百分数。     

纳米粒子的开发应用研究

纳米粒子在若干重要学科上的初步开发应用研究成果，揭示了纳米粒子的奇特性能，由此预示纳米粒子将成为今后不久世界开发研究的热点之一。