V-N微合金化CSP带钢中的析出物研究

利用Gleeble 1500D热力模拟实验机,在实验室模拟了V-N微合金化CSP钢带的生产过程.实验结果显示,在连铸初期,TiN基本全部从钢中析出,而随着铸坯温度的降低,V开始以TiN为核心或单独形核析出,在铸坯均热后,大部分单独形核的V(C,N)趋于溶解,未溶解的则开始长大,而以TiN为核心的(Ti,V)(C,N)中的V部分溶解于钢中,V在粒子中的含量减少.在CSP连轧中,V(C,N)不断从钢中析出,全部析出物起阻碍奥氏体晶粒长大的作用,而含V颗粒还促进铁素体的形核,提高奥氏体/铁素体相变比率,细化最终的铁素体组织.     

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。     

微合金元素V对热塑性的影响

<正>含V、N高的钢的连铸坯容易产生表面横裂纹。钒钢中随氮含量的增加,析出相中碳氮组分会发生明显的变化,低氮情况下,析出相以VC为主,高氮情况下,逐渐转变成以VN为主的析出相,当钢中氮质量分数达到0.02%以上时,在整个析出温度范围,均是析出VN或富氮的V(C,N),颗粒尺寸和间距也明显减小,热塑性降低。V     

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。     

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     

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.      

8Cr13MoV钢电渣过程Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物行为的演变

研究了电渣过程中,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物形貌,形核特点,从夹杂物长大动力学分析了影响复合夹杂物析出长大的条件.研究表明:Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核核心Al_2O_3一般为圆形或长方形,而附着生长在核心外围的(Ti,V)N则为不规则的多边形,复合夹杂三维图像为不规则多边体;电渣过程,在一定范围内,随冷却强度升高,夹杂物数量增加,面积减小,Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核率有所提高;夹杂物长大动力学表明,冷却强度影响着夹杂物最终尺寸,Ti、V、N含量影响着夹杂物的析出时间和最终尺寸.     

钒对高铁制动盘钢中碳化物析出及力学性能的影响

随着列车时速不断提高,制动盘承受的热负荷不断增大,这对制动盘材料提出了更高的要求.为了提高制动盘钢的机械性能及耐热疲劳性,钒元素被添加到制动盘钢中.本文研究了不同淬火温度时V含量对Cr-Mo-V系制动盘钢组织及力学性能的影响,并通过Thermo-Calc热力学软件、碳复型、透射电镜、能谱分析等方法对不同V含量时析出相的演变规律进行研究.结果表明,增加钒含量使高温析出的V（C,N）含量增加,细化奥氏体晶粒和回火马氏体组织.淬-回火态析出相主要为V（C,N）、（Mo,V）C、M₇C₃和M₂₃C₆.随钒含量增加,大尺寸M₂₃C₆和M₇C₃的析出被抑制,对韧性损害降低;小尺寸（Mo,V）C含量增多,析出强化效果增强.淬火温度为880~900℃时,增加钒含量能细化马氏体和减少大尺寸碳化物,弥补了析出强化对韧性的损害,故冲击功变化不大.淬火温度为920~940℃时,提高钒含量促使（Mo,V）C量急剧增加,冲击功快速下降.实验钢淬火温度不应超过900℃.      

钒氮钢中晶粒细化研究

 采用Gleeble 3500热模拟试验机，在相同工艺条件下，对比研究了钒氮钢、钒钢以及碳锰钢的晶粒细化效果。结果表明，钒氮钢的晶粒细化效果最显著，铁素体的晶粒尺寸可达61 μm，这主要与在奥氏体区中析出的V(C，N)有关。奥氏体区析出的V(C，N)，不但可抑制奥氏体晶粒长大，同时还可以作为铁素体的形核核心，诱导晶内铁素体形成，大大增加铁素体形核率，从而提高了相变细化的比率。     

钒铁与钒氮的复合强化机理及对钢材强度的影响

以HRB500试验钢为研究对象,分析了钒铁与钒氮的复合强化机理及对钢材强度的影响,弄清了不同微合金化方法的固溶析出行为和强化效果。其主要结果如下:(1)对于钒铁微合金化,当C=0.26%时,V含量由0.056%增加至0.2%时,产生的析出强化增量由46.2 MPa增加至114.7 MPa;(2)对于钒氮微合金化,当C=0.26%、N=0.010%时,V含量从0.056%增加至0.20%时,析出强化增量由70.7MPa增大到140.2MPa,N含量的增加使钢材析出强化增量和固溶强化增量均显著增大。     

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。     

T91耐热钢析出物的热力学计算和平衡相分析

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对191耐热钢(%:0.09C、8.57Cr、0.90Mo、0.19V、0.08Nb、0.04N)600～1600℃存在的平衡相M₂₃C₆和MX进行了热力学计算。结果表明,T91钢600～1600℃主要平衡析出相为M23C6和MX,M₂₃C₆开始析出温度860℃,MX为1200℃。MX相中首先析出富Nb碳氮化物,随后析出富V碳氮化物。随钢中Nb、V、N含量的提高,MX的数量和平衡开始析出温度均有提高,其中N的影响最为显著。     

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。     

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。     

钒氮钢中铁素体等温形核规律的试验研究

采用Geeble 3500热模拟试验机，对比研究了钒氮钢、钒钢的等温相变特征。结果表明，在相变过程中，钒氮钢中铁素体形核总量和晶内铁素体形核数量都明显高于钒钢，分析认为，这与钒氮钢中V（C，N）的析出造成了铁素体形核位置的改变，同时也增加了形核位置密度有关，尝试用一种新的形核方式对此进行了描述。     

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。     

碳氮化钒在奥氏体中析出的动力学模型

 采用应力松弛方法研究了钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为,证实了动力学计算模型的模拟结果。结果表明,试验钢的析出 温度 时间(PTT)曲线呈典型的“C”形,本试验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为850 ℃左右,与模型计算得到的820 ℃相差很小。钢中氮含量对PTT曲线形状有较大影响,随着氮含量的增加C曲线向左移动,这与模型计算结果非常吻合。     

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。     

一种Nb-Ti-V钢在奥氏体相区中的应变感生析出特性

用透射电子显微术和原子探针研究了奥氏体相区中的变形过程是如何影响一种Nb（0．041重量％）、Ti（O．11重量％）、V（O．018重量％）微合金化钢的应变感生析出特性。在1250℃固溶退火后，几乎所有的Nb和V都已进入固溶体。Ti并未进入固溶体，而是以TiN析出物的形态稳定地存在着。在冷却到变形温度的过程中，这些TiN析出物成了Nb和V的形核点，形成了富含TiN的心部和富含V的外壳的析出物，Nb均匀地分布在整个析出物中。在变形后，产生了应变感生析出物，这些应变感生析出物主要由Nb和V组成，Ti的量很少。较小的应变感生析出物中N含量比C含量高，随着析出物的增大，C的含量也随之增加。     

Q420C角钢钒钛微合金化工艺研究

采用不同V系、V-Ti系微合金化成分设计的Q420C级电力角钢进行工业试制,并进行力学性能检验、金相分析、JMatPro以及电解化学相分析。结果表明,V-Ti微合金系,Ti元素全部析出,Ti先与N结合生成TiN,钢中剩余的N含量较少,降低了V的析出驱动力,导致V元素析出率较低,析出率仅约30%;Ti的加入改变了V的析出形式,部分V在TiN上形核长大,粗化了析出相尺寸,析出物尺寸大多大于20 nm,其析出物基本上不起析出强化作用,V-Ti系角钢的析出强化效果不及V系角钢。通过研究和构建角钢多元纳米相的层次化析出与竞争析出理论基础,为电力角钢成分设计及工艺控制提供理论依据。