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℃.      

钒含量对Cr8Mo2SiV冷作模具钢组织与性能的影响

研究了钒含量(0.28%和0.50%,质量分数,下同)的变化对Cr8Mo2SiV钢组织和性能的影响。结果表明,随着钒含量的增加,一次碳化物尺寸增大,淬火峰值硬度向高温区移动,钒含量0.5%的Cr8Mo2SiV钢的淬火晶粒尺寸明显小于钒含量0.28%的Cr8Mo2SiV钢。经1 040℃淬火、180~520℃回火后,随着钒含量的升高,Cr8Mo2SiV钢的二次硬化峰值硬度以及二次硬化峰之前的回火硬度均明显提高。钒对提高Cr8Mo2SiV钢的淬火温度和二次硬化效应有利。     

热处理及NbV-N微合金化对船板钢组织性能的影响

为了获得一种良好强韧性匹配的390MPa级船板钢,通过NbV-N复合微合金化及不同热处理工艺(正火+回火、淬火+回火),对实验室钢板的室温拉伸、-40℃冲击性能及钢的微观组织、析出相等进行了分析研究。结果表明,钒、铌的添加能细化晶粒,且氮质量分数的增加使得这种细晶效果更为显著,从而使得钢的强韧性,特别是冲击韧性明显提升。相比轧态,正火+回火、淬火+回火热处理后钢的力学性能均有明显提高,特别是低温韧性有明显改善,这得益于回火过程中大量微合金碳氮化物的弥散析出及钢的有效晶粒尺寸的显著细化。     

含0.029%铌F40MnVS钢连铸坯微米级大颗粒NbC特征及生成机理研究

针对铌微合金化(加0.029%Nb)F40MnVS非调质钢(220 mm×260 mm)连铸坯中含铌相进行研究，结果表明：F40MnVS钢连铸坯中可见较多微米级大颗粒NbC相(/%:80～94Nb, 1.2～7.1V,1.6～17.1Ti)。大颗粒NbC分布在枝晶间，其形貌可呈块状、长条状或与钢基体的共晶形态，部分依附于硫化物存在。在连铸坯边部NbC多在5μm以下，形貌以点状居多；连铸坯中间及心部NbC可达数十微米，多为细长条。这些大颗粒NbC相在热轧材中仍然存在。依据Thermo-Calc计算结果，钢液凝固末期，当固相率达到0.961时，NbC可在元素富集的钢液中析出，其成分存在Ti可能是与先析出的TiN成分互溶的结果；通过将轧前铸坯加热温度提高至1200℃,可明显降低大颗粒NbC的尺寸。     

铌微合金化高强钢中NbC析出相的生成机理

微合金化与热处理工艺是提升钢材性能最主要的两种方法.本文以DH980高强钢中NbC析出相为对象,研究了铌含量分别为210×10^-6、430×10^-6和690×10^-6和热处理温度分别为1000、1100、1200和1300℃的条件下,高强钢中NbC析出相的析出行为.使用高温硅钼炉熔炼DH980连铸坯并添加不同Nb含量进行铌合金化,再将所得水冷样置于硅钼炉中完成不同温度下的热处理实验,然后使用夹杂物自动扫描电镜对实验样品进行夹杂物扫描、统计.经分析,铌微合金化后的高强钢中主要的夹杂物为Al₂O₃、MnS和NbC,其中,NbC析出相的尺寸范围为0.7～6.0μm,而1.0～2.0μm尺寸的NbC居多.使用Factsage热力学计算软件计算NbC析出温度及析出量,随着钢中铌含量从210×10^-6增加至690×10^-6,NbC析出相的最高析出温度逐渐升高,分别为1125、1200和1260℃,NbC析出率(NbC质量与所有夹杂物质量的比值)也...     

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     

钒含量对稀土处理X80管线钢微观组织和析出相的影响

针对国内某X80管线钢的抗腐蚀问题,在加入稀土（0.02%）处理后,设计三种不同钒含量（0.05%、0.10%、0.15%）的试验钢,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、Thermo-Calc热力学软件、Fatesage7.0热力学软件、透射电子显微镜-能谱仪(TEM-EDS)等试验仪器对钢中组织和夹杂物的观察分析,论述了稀土在钢中对针状铁素体的生成机理。通过热力学计算,研究不同钒含量梯度对试验钢微观组织和析出相的影响。通过电化学技术检测了不同钒含量试验钢在（3.5%）NaCl溶液中抗腐蚀性能。结果表明：稀土可以变质夹杂物,诱导针状铁素体的形成。钒可以细化晶粒,从而起到细晶强化的作用。通过透射电镜观察,析出相的数量和平均尺寸都随着钒含量的增加而增加,有效起到钉扎作用,从而提高钢的强度。通过极化曲线和交流阻抗曲线看出,试验钢的抗腐蚀性能随着钒含量的增加先增强后减弱。钒促进铁素体的形成,晶粒过细反而导致抗腐蚀性能减弱。     

V-N对中碳SiMn非调质钢显微组织的影响

用光学显微镜和透射电镜研究了0.130%V-0.021 5%N、0.130%V-0.0304%N和0.001%V- 0.020 7%N三种V-N含量的(%)0.37～0.38C、0.82～0.92Si、1.78～1.81Mn、0.06 Ti、0.015Nb非调质钢的组织,用Gleeble 1500热模拟机测定了该钢的应力-应变曲线,并用JMatPro 4.1软件计算了该钢的CCT曲线以及900℃和600℃平衡状态下钢中各相的含量。结果表明,该钢的组织为珠光体+先共析铁素体,随氮含量增加,珠光体增多,晶界铁素体变粗;随钒含量减少,珠光体数量显著增加,贝氏体及铁素体变粗;共析铁素体和先共析铁素体中的析出物尺寸≤3 nm;V和/或N含量高的钢,应变时应力大。     

钒对Si-Mn系弹簧钢组织和性能的影响

对实验室冶炼的不同碳含量和钒含量的Si-Mn系弹簧钢，研究了热处理工艺、钒含量对其力学性能和松弛抗力的影响。结果表明，在870-920℃奥氏体温度范围内，提高奥氏体化温度对增加钢的强度有利。添加钒能增大钢的滞后环面积，提高钢的松驰抗力，较合适的钒含量为0.05%-0.10%.     

新型高强韧性弹簧钢40T 和44T 脱碳倾向的研究

新型高强韧性弹簧钢40T(%:0.41C-2. 12Si- 1.03Cr- 1.98Ni-0.31Mo-0.25V),44T(%:0.44C-2.28Si- 1.42Cr-0.25V)和弹簧钢60Si2CrVA(%:0.59C-1.65Si-1.11Cr-0.18V)的φ18 mm 和φ26 mm 试验钢材由北满特钢 20t电弧炉冶炼,经轧制、冷拔而成。各钢材经860～1000℃加热脱碳试验的结果表明,40T钢碳含量较低,并 有～2%Ni,其脱碳倾向明显低于44T钢和60Si2CrVA钢;880 ℃加热1 h时,40T钢没有脱碳,44T钢脱碳层深 0.05mm,60Si2CrVA钢脱碳层深0.15 mm;1000 ℃加热20 min,40T钢脱碳层深0.1 mm,44T 钢0.2 mm, 60Si2CrVA钢0.4 mm。40T钢脱碳倾向小,有利于提高弹簧的疲劳寿命。     

Ti-V-Mo微合金化22MnB5钢中析出相及其强化作用

使用温成形替代热成形可以避免热成形过程中表面氧化等问题,但热成形常用22MnB5钢在高温回火后出现明显的软化现象.而通过向钢中添加Ti、V、Mo等微合金元素可以在钢中形成细小的析出相以及细化晶粒,起到提高强度的作用,从而可以解决该问题.因此,通过在22MnB5钢中添加Ti、V、Mo微合金元素,利用OM(光学显微镜)、F...     

NaCl+HCl溶液中Ce对双相不锈钢腐蚀行为的影响

为了研究酸性NaCl溶液中双相不锈钢的耐腐蚀性能,以含微量稀土Ce的UNS S31803双相不锈钢为研究对象,采用电化学阳极极化和交流阻抗相结合的方法测试其在NaCl+HCl混合溶液中的耐腐蚀性能。利用扫描电镜(SEM)观测腐蚀后的形貌特征,采用电子探针(EPMA)检测合金元素与杂质元素的分布特征,分析Ce元素的加入对双相不锈钢电化学腐蚀行为的影响机制。结果表明,钢中存在两相的选择性腐蚀并伴有局部点蚀,其中铁素体相是腐蚀较严重的相;阳极极化测试与交流阻抗测试结果相吻合,Ce拓宽了试验钢的钝化区间;Ce通过净化钢液、降低S和P元素在相界的偏聚及使Cr、Ni和Mo等合金元素在两相中的分布更均匀等作用,提高了钢的耐腐蚀性能。     

Pitting corrosion behavior of Cu-P-RE weathering steels

The weathering steels are prone to pitting corrosion in an environment containing chloride ions.The pitting behavior of Cu-P-RE weathering steels and its effect on the corrosion resistance of steels were investigated by multifarious analytical techniques,such as field emission-scanning electron microscopy(FE-SEM),electron probe microanalysis(EPMA),scanning Kelvin probe force microscopy(SKPFM),electrochemical workstation and a series of immersion tests.The results show that the original stripshap...     

Novel Development of an NbC-Containing Powder-Metallurgical Martensitic Steel with Outstanding Tribocorrosion Resistance

The development of NbC-containing martensitic stainless steels has made it possible to unite the properties of high corrosion resistance and wear resistance. If NbC is used as a hard phase instead of chromium carbide, the abrasive wear resistance of the steels is increased due to the greater hardness of NbC. The solubility of chromium in NbC is low. For this reason, chromium is fully available to form a passive surface layer to increase the corrosion resistance. In the steel melt, niobium leads to the formation of primary NbC, which grows very rapidly. Atomization of PM steels leads to the formation of coarse primary hard phases that clog the nozzle. Therefore, until now, steels with NbC as a hard phase are produced using the PM route with so-called diffusion alloying; however, this production route is very complex and expensive. Herein, a novel Nb-rich MC-containing wear- and corrosion-resistant steel that is produced using the usual PM route is presented. This steel consists of a martensitic matrix with evenly dispersed Nb-rich MC having a volume of 2.5%. Due to the high hardness (>750 HV30) in combination with high resistance to pitting corrosion, the steel exhibits outstanding tribocorrosion resistance in 0.9% NaCl solution.     

合金元素对316LN不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小.N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响.Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.      

Effects of Carbon Variation on Microstructure Evolution in Weld Heat-Affected Zone of Nb-Ti Microalloyed Steels

We investigated the effects of C concentration variation from 0.028 to 0.058 wt pct on microstructure of the coarse grained heat-affected zone (CGHAZ) of low heat input girth welded Ti-Nb microalloyed steels by using electron microscope and atom probe tomography. It is found that the CGHAZ microstructure exhibits a systematic response to C variation. Increased C raises the temperature for precipitation of NbC. This leads to coarser (Ti, Nb)N-Nb(C, N) but finer delayed strain-induced NbC in the high-C steel than in the low-C steel. Fine strain-induced NbC are ineffective in preventing austenite grain coarsening in CGHAZ due to their fast dissolution upon heating. For a given inter-particle spacing originally determined by (Ti, Nb)N particles, increased epitaxial growth of Nb(C, N) on pre-existing (Ti, Nb)N in the high-C steel results in a smaller austenite grain size of 34 µm in the CGHAZ of the high-C steel than that of 52 µm in the low-C steel. Increased C promotes a microstructure consisting of bainitic lath structure with C Cottrell atmospheres at dislocation debris and martensitic layers of 30 to 100 nm in thickness at inter-lath boundaries in the CGHAZ. Increased C promotes configuration of crystallographic variants belonging to different Bain groups in the neighbors, preferentially twin-related variant pairs within a bainite packet.

     

Laves Phase in 22Cr-27Ni-2Ti-Al Austenitic Valve Steel

The Thermo-Calc software was employed to calculate the equilibrium phase of 22Cr-27Ni-2Ti-Al austenitic valve steel,and the Laves phase in this steel was investigated after solid solution and aging by means of scanning electron microscopy( SEM),transmission electron microscopy( TEM) and X-ray diffraction( XRD).Results show that the microstructure of the experimental steel consists of γ,γ',Laves and Nb C.Laves phases mainly precipitate on grain boundaries,with granular and fibrous morphologies.The size of the granular Laves phase is about 50-600 nm,and the fibrous Laves phase is composed of short strip Laves phases which are 300-600 nm in length and 50-150 nm in width.These two morphologies of Laves phase coarsen with increasing aging temperature,and this steel possesses the highest strength and hardness at aging temperature of 760 ℃.     

含0.23%Cr的20MnSiV高强钢筋强化机理及耐蚀性能

通过拉伸测试、金相组织观察、扫描电子显微观察及在模拟Cl^-环境和模拟工业大气环境中的72 h周浸腐蚀试验,研究了少量Cr（0.23%Cr）对20MnSiV Φ12 mm高强钢筋的微观组织、力学性能及耐蚀性能的影响。结果表明,0.23%Cr的加入,晶粒得到细化,晶粒度由8.5～9.0级提高到9.0～9.5级,同时截面珠光体分布更均匀,芯部区域和表面附近区域珠光体含量差由7.24%减小到3.22%。钢中加入0.23%Cr,达到了节“V”的目的,在保证力学性能的情况下,V含量降低了约0.01%。此外,0.23% Cr钢筋在工业大气环境中耐蚀性能得到改善,但少量Cr降低了钢筋在Cl^-环境中的耐蚀性能。