一种Nb-Ti微合金钢微合金碳氮化物析出行为的研究

利用热模拟和TEM技术研究了Nb—Ti微合金钢中微合金碳氮化物的析出行为,研究结果表明,高温奥氏体区析出的微合金碳氮化物数量随变形量的增大而增加,尺寸随着变形温度的升高稍有增大。铁素体区析出的微合金碳氮化物尺寸比在形变奥氏体中析出的更为细小,数量随着保温时间的增加而增多,但尺寸变化不大;当温度较低的时候,微合金碳氮化物主要在位错线等晶内缺陷处析出。     

V-Ti-N微合金非调质无缝油井管钢中碳氮化物的热力学计算

用包括奥氏体γ相和两个碳氮化物相三相溶解度间隙平衡处理的方法计算了V-Ti-N微合金非调质油井管钢中的碳氮化物析出.计算结果表明,此钢奥氏体中的析出模式为1473℃时TiN即开始析出;其后部分TiN逐渐转变为复合(Ti_xV_1-x)(C_yN_1-y)颗粒,而其他的TiN直到低温仍保持其化学性质;最后富V-C的V (C_xN_1-x)在846℃开始析出.实验数据验证了这种析出模式.计算结果支持了中碳含钒微合金钢中800℃以下奥氏体中的析出对其后的奥氏体分解相变具有明显的调控作用的观点.     

Nb-Ti微合金钢中第二相析出的热力学计算

分析了Nb-Ti微合金钢在液相、凝固过程、奥氏体以及铁素体相中氮化物、碳化物和碳氮化物等第二相析出的热力学条件,计算了钛和铌的碳化物和氮化物在不同温度下的溶度积,由此得出微合金钢在不同相阶段的析出规律。计算结果表明,在该微合金钢中,氮化物、碳化物和碳氮化物不可能在液相中析出;TiC0.03N0.97和TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件;在奥氏体相中,随着温度的降低,氮化物、碳化物及碳氮化物的析出顺序为:NbC0.75N0.25、NbC、TiC、NbN。     

微合金碳氮化物形貌、结构及化学组成的研究

本文主要研究和讨论了微合金钢中碳氮化物的形貌、结构及化学组成之间的关系,并根据实验结果和有关理论提出了等温条件下碳氮化物不同形貌的析出模型。     

微合金钢中微合金碳氮化物在奥氏体中的沉淀问题

微合金碳氮化物在奥氏体中的沉淀析出行为将对形变奥氏体的再结晶行为、奥氏体晶粒粗化行为以及在一定程度上对钢的沉淀强化行为产生显著的影响。本文探讨了微合金钢中M(CN)相析出的热力学、形核长大动力学、M(CN)相析出与晶体缺陷关系等重要基本理论问题,进行了系统的试验研究和     

含铌微合金钢中铌的析出行为对晶粒细化的影响

通过对微合金钢14MnNbq钢板进行模拟控轧控冷试验，利用光学显微镜、透射电子显微镜、电化学萃取相分析等检测分析技术和手段，研究了Nb及其碳氮化物在控制轧制和控制冷却各阶段的析出行为及其对钢材微观组织的影响。指出在微合金钢中，由于微合金元素的加入，从而使抑制晶粒长大的方法得以实现，并成为微合金钢中最重要的晶粒细化方法之一。     

中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯表面裂纹的研究

为了减少中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯的表面裂纹,在实验室条件下,测定了中碳V、Ti微合金钢的高温塑性和脆性温度范围,分析了影响中碳V、Ti微合金钢铸坯、连轧圆坯表面裂纹的因素,确认在900～820％温度范围内,随温度的下降,钢中V、Ti氮化物和碳氮化物在奥氏体晶界大量析出,弱化了晶界的变形能力,是造成中碳V、Ti微合金钢连轧圆坯表面裂纹的主要原因。结合实际生产过程,对现行生产工艺提出了改进建议。     

应变时效对微合金钢显微组织结构的影响

研究了微合金钢应变时效处理前后的显微组织结构。结果表明,组织为铁素体和珠光体,铁素体呈板条形状。微合金元素的碳氮化物主要分布于晶内,少量分布于晶界上,晶内析出相尺寸远小于晶界析出相。析出物形状有圆形以及短棒形,尺寸由几纳米左右到几百纳米不等。时效后仅发现C原子在位错线附近偏聚,微合金元素在时效前对微量N元素绑定作用导致N原子未能参与Cottrell气团形成。     

微合金元素对V-N中碳微合金钢组织和性能的影响

在实验室设计了5种V-N微合金中碳钢,研究微合金元素含量对钢的组织和性能的影响,并用透射电镜分析了析出相的结构、成分、尺寸分布和形貌,讨论了中碳微合金钢的沉淀强化机制。     

钒微合金钢的工艺、显微组织和性能(上)

钒元素最早作为一个重要的钢的合金元素,源自于钒钢回火后所得到的性能。由于透射电子显微镜的分辨率达到了～1 nm,以及选区电子衍射技术的进步,提升了对钒钢显微组织进行研究的兴趣。第二项及时的技术进步是控制轧制,特别是板、带产品控轧技术的开发。本概述的内容将包括以下几方面的历史背景,即淬火回火钒钢,等温时效时、常规控轧时和薄板坯直接装炉时的析出,以及提高钒微合金钢强韧性的进展。介绍钒钢显微组织的特征,特别是析出物化学成分的分析方法及技术的进步,由于70年代X-光能谱分析的运用,电子能损失谱的运用使得钒微合金钢中碳和氮的定量分析得以实现。当今,关于钒钢还存在许多矛盾的课题。这些课题包括有:钒碳化物均匀析出物的形核次序,这类形核是否是共格形核,钒析出物的化学成分,相间析出的形核机制,奥氏体中钒的碳氮化物形变诱导析出的重要性,相间析出和铁素体中的无序析出对屈服强度的贡献,以及工艺过程参数对性能的影响。对这些课题进行讨论,并将结合其它合金的长期研究,集中讨论热轧钒微合金钢。     

钒微合金钢的工艺、显微组织和性能(下)

钒元素最早作为一个重要的钢的合金元素,源自于钒钢回火后所得到的性能。由于透射电子显微镜的分辨率达到了~1 nm,以及选区电子衍射技术的进步,提升了对钒钢显微组织进行研究的兴趣。第二项及时的技术进步是控制轧制,特别是板、带产品控轧技术的开发。本概述的内容包括以下几方面的历史背景,即淬火回火钒钢,等温时效时、常规控轧时和薄板坯直接装炉时的析出,以及提高钒微合金钢强韧性的进展。介绍钒钢显微组织的特征,特别是析出物化学成分的分析方法及技术的进步,由于20世纪70年代X-光能谱分析的运用,电子能损失谱的运用使得钒微合金钢中碳和氮的定量分析得以实现。当今,关于钒钢还存在许多矛盾的课题。这些课题包括:钒碳化物均匀析出物的形核次序,这类形核是否是共格形核,钒析出物的化学成分,相间析出的形核机制,奥氏体中钒的碳氮化物形变诱导析出的重要性,相间析出和铁素体中的无序析出对屈服强度的贡献,以及工艺过程参数对性能的影响。对这些课题进行讨论,并将结合其它合金的长期研究,集中讨论热轧钒微合金钢。     

加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响

 为了解加热制度对Nb Ti微合金钢的奥氏体晶粒长大和析出行为的影响,采用OM、TEM和EDS分析技术,研究了Nb Ti微合金钢在不同加热温度和保温时间的奥氏体晶粒长大行为,以及微合金元素碳氮化物析出行为。结果表明,随加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当加热温度超过1 200 ℃时奥氏体晶粒尺寸快速长大。随保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐长大,当保温时间超过2.0 h时奥氏体晶粒尺寸快速长大。EDS分析显示Nb Ti钢中的析出物为(Nb,Ti)(C,N)复合相,随着加热温度升高和保温时间延长,析出相体积分数减少,尺寸增大,从而减弱对奥氏体晶粒的细化作用;Nb Ti微合金试验钢合适的加热温度范围为1 150～1 200 ℃,保温时间低于2.0 h。     

二元微合金碳氮化物的化学组成随温度的变化规律

基于二元微合金碳氮化物的化学组成的理论计算公式,进一步从理论上导出了其化学组成式中高固溶度积组元的摩尔分数x随温度的变化规律t在奥氏体温度范围内,微合金钢中大多数二元微合金碳氮化物的x是温度的单调递减函数,但碳氮化铌的x可能出现一极大值。     

微合金碳氮化物在铁素体中沉淀析出的PTT曲线的理论计算

根据经典形核长大动力学理论,分析解决了包括相变化学自由能、界面能、形核沉淀方式等一系列相关参量的理论计算或理论处理问题,由此提出了微合金钢中微合金碳氮化物在铁素体基体中沉淀析出的PTT曲线(沉淀量-温度-时间曲线)的相对定量理论计算方法.     

热机械过程不同阶段09MnVTiN钢中微合金碳氮析出物的特征

本文研究了工业生产的09MnVTiN微合金钢在热机械过程各阶段所析出的微合金碳氮化物的特征。结果表明：在热变形过程中和随后的控冷阶段自奥氏体中析出均是(TixV1-x)CN，在γ′α相变后。VCN既可沿预先存在的(TixV1-x)CN表面外延析出，也可单独以针棒状、簇状和列状在铁素体基体上析出。析出相的形状，尺寸、分布和化学组成强烈地受控冷工艺影响。     

热轧含Nb高强钢力学性能预报模型

借助工业大数据和冶金机理对各要素的影响进行剖析、把复杂问题拆分成若干子问题,建立热轧含Nb高强钢力学性能预报模型。首先,借鉴广义可加模型的思路,提出融合大数据与冶金机理的力学性能建模方法;考虑微合金元素碳氮化物析出对力学性能的影响,开发含Nb钢碳氮化物析出的热力学模型,可对不同温度与成分下的奥氏体平衡成分、碳氮析出物含量进行模拟计算。接着,针对某热轧线进行建模实验,采用三次光滑样条非参数估计方法获得各自变量的单变量光滑函数,得到成分、碳氮化物及工艺参数对抗拉强度的影响关系曲线。实际预测实践表明,抗拉强度、屈服强度的预测误差分别为2.54%和3.34%,新模型具有计算精度高、适应能力强等优点,可为微合金钢产品设计和优化提供参考。     

CSP工艺钛微合金钢中的碳氮化钛析出相

应用TEM、HREM、X射线衍射等方法分析了薄板坯连铸连轧EAF-CSP工艺生产的钛微合金钢热轧板的含钛析出相,钢的化学成分(质量分数,%)为:C 0.04~0.07、Si≤0.6、Mn≤0.6、Ti 0.06~0.14。结果表明:试验钢中存在不同碳氮比的碳氮化钛,其C/N比值之差是由各析出相的形成温度及析出时钛和氮、碳在钢中的过饱和度不同造成的。试验钢萃取粉末的质量分数约占钢的0.305%。其中70%以上为渗碳体,其余的主要是钛的碳化物、氮化物和碳氮化物以及少量硫化物和氧化物。添加钛明显增加了细小析出相的数量。在CSP工艺连铸坯及热轧板中均观察到由相间沉淀方式形成的碳氮化物粒子列。讨论了相间沉淀的形成机制。     

热装板坯中微合金元素析出行为研究

正低合金高强度钢用途广泛,涵盖建筑结构、汽车和管线行业。它们由于加入少量合金元素如铌、钒和钛而称为HSLA钢,典型碳含量小于0.1%。合金加入量通常不到0.1%,从而被称作微合金化。微合金化元素通过碳化物、氮化物和碳氮化物的析出,改善HSLA钢的力学性能。析出物尺寸、分布、     

薄板坯直轧微合金钢

对国外研究用薄板坯直接轧制生产钒一铌和钛一钒一铌系统微合金钢的情况做了介绍。这种实验模拟将厚度为50mm板坯轧制成7mm厚的钢带，使原始奥氏体晶粒度降至16～28μm，转变后的铁素体晶粒度达到4．5～5．9μm。在热轧过程中，立方形状的、颗粒度大（20～60nm）的钒一铌一碳氮化物沿原始奥氏体晶界析出，对钢基体起弥散强化作用的颗粒度不大于15nm的钒一铌碳氮化物在轧后模拟卷板过程中（500700℃）沉淀析出。钒一铌系统微合金钢中加入微量钛，在轧制过程中将在奥氏体中提前沉淀析出大颗粒（50～300nm）的钛一钒一铌碳氮化物，从而降低了可在卷板过程中沉淀析出的碳和氮量，同时减少了弥散强化钢基体的细颗粒钛一钒一铌碳氮化物的量，钢的屈服强度也随之下降。这次试验轧制获得了高屈服强度YS487～632MPa并有良好韧性和延伸性能匹配的微合金高强度钢板。论述了我国对美国NUCOR钢厂连铸薄板坯直轧的X65管线钢的质量分析情况，并同具有类似化学成份的传统热连轧管线钢做了比较。对美国用这种X70X80强度级管钢板制造卷曲（挠性）油管情况做了介绍。     

高强抗震钢筋中铌的碳、氮化物析出热力学研究

连铸过程中铌的氮化物、碳化物和碳氮化物在奥氏体晶界的析出对铸坯的质量产生严重的影响。分析了500 MPa级高强度抗震钢筋(HRB500E)中铌的氮化物、碳化物和碳氮化物在液相、凝固过程以及奥氏体相等不同阶段的析出热力学,计算了不同温度下NbN和NbC的平衡/实际浓度积,得到NbN和NbC在微合金钢连铸过程中的析出规律。计算结果表明:在HRB500E钢中,NbN、NbC在钢液成分均质状态和凝固过程中难以析出;在奥氏体相中,随着温度的降低,NbC、NbN及NbC_(0.85)N_(0.15)具备析出热力学条件,析出温度分别为1 377、1 229和1 378 K,析出顺序依次为:NbC_(0.85)N_(0.15)、NbC、NbN。