微钛固氮降低含铌钢皮下裂纹敏感性的机理

 降低含铌低合金钢铸坯的裂纹敏感性,是实现热装热送工艺的必要条件,采用超高温激光共聚焦显微镜(HT-CLSM)、透射电镜(TEM)等手段研究了钛含量不同的含铌低合金钢(Q390、Q390GJD)高温铸坯的晶粒度及析出物特征,旨在揭示微钛固氮降低含铌钢皮下裂纹敏感性的机理。热力学计算与TEM检测结果表明,增加钢中钛质量分数(由0.010%上升到0.023%)提高了氮化钛粒子的析出温度(大于1 400 ℃),高温析出细小弥散的氮化钛粒子可钉扎奥氏体晶界,细化高温铸坯的晶粒度(由4级变成6.5级),晶粒尺寸降低了约44%,使高温铸坯的裂纹敏感性明显降低;氮化钛粒子优先析出固氮降低了铌碳氮化物、氮化铝的开始析出温度,并作为异质形核核心,抑制了铌、铝析出物在晶界析出概率,降低了析出物脆化晶界的危害。通过微钛固氮调控氮化物的析出温度、析出位置及细化晶粒的作用,有效降低了含铌钢第三脆性温度槽的宽度和深度,同时,高温抗拉强度提高了21.3%~27.5%,铸坯皮下裂纹发生率降低了80%以上。为了避免析出物的晶界链状析出导致含铌钢铸坯热装轧制裂纹,应将其钛质量分数控制在0.015%~0.020%的合理范围。     

含Nb、V、Ti钢连铸坯中碳、氮化物的析出及钢的高温塑性

在１０－３ｓ－１应变速率下对含铌、含铌钛和含铌钒钛钢连铸坯试样的高温塑性进行了测定。高温下拉伸试样中主要以ＴｉＮ的析出为主，在９００℃左右，铌的碳氮化物析出达到高峰，钒的析出温度低于钛、铌，在７００℃时仍有相当数量的钒析出。试样中主要有３类碳、氮化物析出：①高温下析出的块状ＴｉＮ；②９００℃附近析出的微细动态析出产物（此类析出物造成钢塑性的急剧降低）；③依附在ＴｉＮ颗粒上生成的复合析出物。含较多铌、钒的试样γ→α先共析转变延迟，其在第Ⅲ脆性温度区的脆化向低温侧延伸     

固溶温度对Cr-Co-Mo-Ni轴承钢低温韧性的影响

通过对韧-脆转变温度及冲击断口的韧-脆断裂转变趋势的分析,研究了Cr-Co-Mo-Ni轴承钢经不同温度固溶热处理后的韧-脆转变温度及其影响因素。结果表明:在1 000、1 030和1 060℃固溶,其韧-脆转变温度为100℃以上,在1 090℃固溶,韧-脆转变温度为70℃,且在-50℃钢的冲击功能保持在47J以上,1 120℃固溶,韧-脆转变温度为52℃,且-50℃的冲击功为46J以上。随固溶温度的增加,原始晶粒增大,韧-脆转变温度却降低,这是晶界处大颗粒M6C碳化物导致。     

镍含量对海洋平台用钢组织性能的影响

 研究了空冷条件下,海洋平台用钢中的不同镍含量(wNi=02%,053%,08%、111%)对其显微组织及力学性能的影响。结果表明,当镍含量较低时,所得显微组织为铁素体和马氏体,晶粒尺寸粗大;随着镍含量的增加,多边形铁素体量降低,针状铁素体量提高,M/A岛更加细小弥散,析出相由相间析出向均匀弥散析出转变,析出粒子尺寸降低;试验钢的屈服强度和抗拉强度随镍含量增加而单调增加,伸长率先增加后降低,而韧脆转变温度先降低后增加,当wNi=05%~083%时,试验钢具有最佳的低温韧性。     

低合金高强度钢奥氏体相中碳氮化物的析出模型

采用规则溶液描述低合金高强度钢奥氏体相中碳氮化物的热力学性质,以经典形核理论为基础,建立了低合金高强度钢奥氏体相中碳氮化物在连续冷却过程中碳氮化物析出模型.计算结果表明:冷却速率对碳氮化铌的析出及长大有重要影响.在不同冷却条件下,碳氮化铌的析出量随反应时间呈先增加后减少的趋势;随着冷却速率的提高,达到析出量峰值的时间越短,析出量和析出粒子的平均直径均减小.     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

铌对00Cr12Ni不锈钢组织和性能的影响

 分别冶炼了3种不同铌含量的00Cr12Ni不锈钢,用光学显微镜和透射电镜观察了热轧退火态的显微组织,测量了试验钢的拉伸性能和不同温度的冲击功。试验结果表明：铌的添加显著抑制了退火时铁素体再结晶的发生。未添加稳定化元素铌的钢中析出相为Cr23C6,w(Nb)为0.28%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe3Nb3C,w(Nb)为0.49%的试验钢中析出相为Nb(C,N)和Fe2Nb,而且其析出相总体积分数明显高于其他2种试验钢。铌的添加提高了试验钢的强度,降低了试验钢的塑性和韧性,w(Nb)为0.49%的试验钢冲击功最低,但其韧脆转变温度也最低。     

Cr_(20)Ni_(80)合金电极棒热裂原因的探讨

实验研究了 Cr_(20)Ni_(80)o合金电极棒热裂的原因是:合金 Ca 含量偏高、电极凝固冷速过缓而形成了 Cr_7C_3的晶间连续脆性薄膜,在来自冒口方向的纵向拉应力作用下导致沿晶界 Cr_7C_3和基体的界面开裂。     

钛铌微合金钢连铸坯角部横裂纹敏感性

为明确不同速度冷却时表面奥氏体的长大规律和在第Ⅲ脆性区的热塑性,用Gleeble-3500热模拟机分别对钛铌微合金钢进行了奥氏体长大热模拟试验和第Ⅲ脆性区热拉伸试验。研究结果表明,当冷却速率小于5℃/s时,钛铌微合金钢铸坯表面容易形成粗大的(大于1mm)奥氏体晶粒;随着冷却速率的增大,奥氏体边界析出细小的Ti(C,N),能有效地钉扎限制奥氏体的长大。在热拉伸试验过程中,当冷却速率为1和5℃/s时,钛铌微合金钢铸坯在800℃热拉伸时断面收缩率仅为29.7%和23.0%,2种冷速下都伴随有70～200nm矩形或不规则形的(Ti,Nb)(C,N)和40～100nm针状的Nb(C,N)析出。铸坯角部振痕谷底处在高温低冷速下形成粗大奥氏体晶粒,并在第Ⅲ脆性区矫直,是导致钛铌微合金钢角部横裂纹敏感性高的主要原因。     

铌钒微合金化控轧钢的相分析

本文采用电解萃取-化学相分析法配合透射扫描电镜与能谱仪,研究了铌钒微合金化钢的析出相和析出行为。结果表明,在控轧冷却过程中不断地析出一种铌钒复合碳氮化物(Nb,V)(C,N),其中的铌钒比随析出温度而变:高温区形成富铌的碳氮化物;在低温区形成富钒的碳氮化物。经过三阶段轧制后,铌几乎全部脱溶,而钒则大约有一半在固溶体中。定量地研究了应变后等温处理过程中的应变诱导析出和随之而来的回溶现象。     

X—52管线钢连铸坯高温变形试样中碳,氮化物的析出和钢的高温延性

测试了３Ｘ－５２钢连铸坯试件的高温延性。变形试样中主要在三类碳，氮化物析出：高温下析出的块状粗大ＴｉＮ析出物。９５０￣９００℃沿晶界和在晶粒基体内部析出的微细动态析出产物；依附在ＴｉＮ颗粒上生长的复合析出物。与不含钛的含铌钢相比，Ｘ－５２钢试样在８５０℃￣Ａｒ３温度之间没有出现进一步的延性降低，γ→Ｐ转变温度的提高，减轻了其在第Ⅲ脆性温度区的脆性程度。     

钒氮微合金化高强钢筋的研究与应用

对钒氮微合金化HRB400高强钢筋的自然时效性能、应变时效性能、韧脆转变温度、金相组织参数及V(CN)析出相进行了研究,结果表明VN微合金化HRB400钢筋具有良好的自然时效性能、应变时效性能,韧脆转变温度低于-20℃,适用于我国大部分地区的建筑,细小弥散分布的V(CN)析出物有益于钢筋强度、塑性的提高。大批量工业化生产实践表明VN微合金化HRB400钢筋产品性能优异、质量稳定可靠。     

含Nb-Ti低碳钢的析出与细晶强化效应研究

采用控轧控冷(TMCP)工艺制备的0.013%Nb-0.013%Ti钢和C-Mn钢性能对比显示,添加微量Nb-Ti明显提高了钢的强度和冲击韧性,原因是微量Nb-Ti细化了铁素体晶粒并得到更高体积分数的弥散分布(Nb,Ti)(C,N)析出颗粒。用Hall-Petch晶粒尺寸强化和Ashby-Orowan弥散强化模型计算铁素体晶粒尺寸、析出颗粒尺寸和体积分数等微观组织变量对强度的量化贡献,结果表明,Nb-Ti钢的主要强化机理为细晶强化和弥散强化,而降低韧脆转变温度的主要机理是晶粒细化和微合金碳氮化物析出降低了钢中的自由氮含量。     

含钒微合金钢连铸坯高温塑性的研究

对含钒微合金化钢连铸坯的高温塑性及变形试样中钒的碳、氮化物析出量进行了研究。研究结果表明，钒的碳、氮化物析出比在９００～８２５℃之间最高，８２５℃时钒的碳、氮化物析出速度最大，在８００～７００℃之间，变形试样中仍有１０％～１７％钒的碳、氮化物析出。钒对钢在第Ⅲ脆性温度区的塑性有较大的影响，含钒高的钢铸坯试样脆化程度严重，且脆化向低温方向延伸。     

排气岐管用耐热铸钢的开发

随着汽车发动机功率的不断提高和排气温度的升高,排气岐管的热载荷也不断增加,因而要求用耐热性特别是耐热疲劳和抗高温氧化性良好的铸钢制造排气岐管。日本日立金属工业公司先进材料研究所在下列条件的基础上进行了新材料的研制;1)选择18Cr铁素体耐热铸钢作为基础材料,以便确保足够高的抗氧化性;2)奥氏体相转变温度应高于使用温度的上限;3)热疲劳强度至少相当于CB—30耐热铸钢(Cr18铁素体钢);4)碳含量不低于0.05％,以确保良好铸造性,氮含量低于0.1％,以避免由于析出Cr_2N等氮化物而引起脆化;5)新材料应比Ni-Resist(高镍韧性铸铁)便宜。     

超级钢CX400的韧-脆转变温度

采用“系列冲击实验法”测定了东北大学与本溪钢铁公司合作开发的400MPa级超级钢CX400在40℃～-100℃的冲击功。综合脆性转变温度曲线及断口形貌,确定其韧-脆转变温度为-80℃。对韧-脆转变温度较低的原因进行了分析。     

时效温度对2.25Cr1Mo钢断裂行为的影响

通过系列冲击试验,结合晶界偏聚理论,研究时效温度对经980.℃淬火和3个不同的温度时效后的2.25Cr1Mo钢的韧脆转变温度的影响.由系列冲击试验结果知,2.25Cr1Mo钢的韧脆转变温度随时效温度的降低而升高.据平衡晶界偏聚理论,说明时效温度越低,磷的平衡偏聚量越大,而对应试样的韧脆转变温度越高,断裂形态由解理方式转变为沿晶方式.     

2.25Cr-1Mo钢低温冲击性能和韧脆转变温度研究

对2.25Cr-1Mo钢进行了系列温度的夏比V型缺口冲击试验,通过冲击吸收能量和断口形貌研究了其低温冲击韧性和韧脆转变温度。结果表明,该钢管在高于-30℃温度时呈韧性断裂或韧脆性混合断裂,低于-30℃呈解理脆性断裂。其韧脆转变温度为-23.9℃。     

Nb和Nb-V共析钢的组织与析出相的研究

采用Gleeble-1500热模拟设备对试样进行热压变形并测出钢的珠光体转变温度。结果表明,铌在高温变形时产生诱导析出,而钒的析出量很少。钢中的铌几乎全部以NbC形式析出,而钒大部分仍固溶在铁素体中。铌固溶在奥氏体中使珠光体转变温度降低,减少珠光体片层间距,高温变形促使NbC析出,将使铌的上述作用减弱。     

IF钢二次加工脆化性能的评定与研究

针对IF钢板成形后出现的加工脆化现象,对马钢生产的冷轧IF钢二次加工脆化进行检验评定。试验结果表明:马钢IF钢的韧脆转变温度为-60℃,冲杯破裂断口为沿晶与解理混合脆性断口,并对影响IF钢二次加工脆性的因素进行了阐述。