高强度油井管钢中的Nb偏析及形成机制分析

摘要：研究了含Nb高强度油井管钢连铸坯和管材的Nb偏析行为。利用OM、SEM、EDS、EMPA等手段，揭示了含Nb高强度油井管钢连铸圆坯中存在的富Nb、富C点状缺陷及其与管材内壁出现的条带组织中大尺寸NbC的对应关系。从Nb、C元素含量与其固溶度积间的关系分析了Nb的偏析机制。分析认为，大尺寸NbC是由于Nb的分配系数小，在连铸坯凝固后期枝晶间大量富集所形成。经固溶度积计算，富集的Nb含量可高于基体的5.4倍。     

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。     

高强度油井套管钢偏析与含Nb析出相研究

摘要：点状偏析是连铸坯中的常见半宏观缺陷之一，严重影响后续产品的加工性能和服役性能。点状偏析的形成与枝晶形貌以及凝固末期钢液流动有关，经热轧会遗留至管材中变成带状偏析，两者在成分和位置上存在一致性。热力学计算分析表明,该钢种圆坯点状偏析内存在富Nb碳化物，该析出相是凝固过程中分散型剩余液相溶质偏析的产物。通过SEM观察到，在常规加热过程中该富Nb碳化物并不能完全回溶，在管材带状偏析处仍然可以发现未溶碳化物的存在。     

连铸TP347H钢坯中Nb的偏析现象分析

采用连铸工艺生产的TP347H钢坯存在Nb偏析现象,偏析严重时,经热连轧后的管坯在斜轧穿孔时易产生内壁开裂,导致钢管成材率和综合性能降低。针对偏析现象,通过热力学计算和试验相结合的方法研究含Nb析出相的析出行为,分析影响连铸钢坯Nb偏析的主要因素和一次MX相(碳氮化铌)析出物的特征。结果表明,采用连铸工艺生产的TP347H钢成分优化应以C、Nb元素含量为主;连铸TP347H钢坯Nb的偏析现象存在于钢坯中心区域,导致了钢坯边缘与中心区域的一次MX相析出物形貌、尺寸的差别。     

齿轮钢连铸坯凝固组织与溶质分布均匀性

分析了20CrMnTi齿轮钢200 mm×200 mm连铸坯凝固组织和溶质分布的均匀性,提出了不同过热度时粗大等轴晶和点状偏析的共生机理,制定了齿轮钢连铸均质性控制策略。结果表明,齿轮钢连铸坯凝固组织受到钢水过热度的直接影响,提高过热度会减小等轴晶面积,降低对中性,减小等轴晶尺寸;齿轮钢连铸坯凝固组织直接影响C元素中心偏析和断面分布均匀性,提高等轴晶率有利于降低中心偏析,但会增大等轴晶区溶质波动范围;齿轮钢连铸坯凝固组织直接影响半宏观尺度的点状偏析,提高等轴晶率会增加大尺寸点状偏析数量,Cr、Mn溶质偏聚程度也会增加。为了同时提高齿轮钢组织和成分均匀性,比较理想的连铸低倍结构特征是等轴晶率低、等轴晶尺寸小而均匀、对中性良好。     

结晶器电磁搅拌对矩形坯轧制大规格齿轮钢圆钢碳偏析行为的影响

通过对齿轮钢矩形坯轧制大规格圆钢宏观碳偏析的分析,结合碳含量和低倍组织,研究了不同结晶器电磁搅拌强度时圆钢的碳偏析行为。结果表明,结晶器电磁搅拌扩大连铸坯柱状晶/等轴晶转换界面(CET)框尺寸,提高等轴晶率,但是产生皮下负偏析带,圆钢的偏析变得明显;结晶器电磁搅拌下,齿轮钢矩形坯与圆钢从表面到中心呈现"N"形碳偏析,搅拌强度越大,偏析幅度越大;圆钢同一圆周上,搅拌时3/4 R、1/2 R处极差大,1/4 R处极差小,不搅拌时则相反。连铸坯的CET区域与圆钢方框偏析有严格的对应性,说明连铸坯与圆钢的组织与成分存在传承关系。     

含Nb高强钢高温凝固特性与物性参数的计算

以Ueshima的正六边形凝固模型为基础,通过有限差分法建立了钢凝固过程中两相区溶质微观偏析模型,分析了含Nb高强钢溶质元素对其凝固偏析的影响,并通过理论计算分析了连铸条件下含Nb高强钢的高温物性参数。分析表明,在碳含量低于包晶点时,P、S、Nb和Ti元素偏析程度随着碳含量的增加而降低;碳含量高于包晶点时,元素偏析趋势相反。定量计算了固定成分下含Nb钢高温物性参数的值,由于Fe不同相的高物性参数并不一致,可以看出一个准确的相组成对高温物性参数的确定十分重要。     

DP980双相热轧钢带状组织成因及控制

通过分析1 000 MPa级DP980铁素体马氏体双相钢带状组织、连铸坯宏观和显微组织偏析,研究了该钢种带状组织的成因及控制方法。结果表明,连铸坯中心较内部其他部位偏析严重,连铸坯的中心元素偏析与热轧带钢的中心带状偏析有对应关系;枝晶间显微偏析度与带状元素偏聚度有较好的正相关关系。随着道次增加及反向轧制,铸坯初始枝晶取向转变为与轧制方向一致。连铸过热度控制在20~25℃、拉速为1.2 m/min,同时应用铸坯轻压下技术,连铸坯宏观偏析可控制在C1.0以下,热轧带钢的带状组织可控制在1.5级以下。     

微合金管线钢的碳氮化物高温溶解与析出

结合无缝管线钢的生产实践,根据固溶度积公式和理想化学配比计算出各种微合金的全固溶温度.在连铸过程中,Nb、Ti、Al的析出将降低连铸坯的高温热塑性;在穿孔和连轧过程中,固溶的Ti、Nb、Al的碳氮化物将有效地阻止形变奥氏体再结晶,并诱导析出(Ti,Nb)(C,N);在定径终轧期间及终轧结束后,随着钢中N含量的增加,V的沉淀强化作用增强.     

大断面连铸圆坯白亮带的金属原位分析

未经末端电磁搅拌（F-EMS）的连铸网坯上未出现自亮带，应用电磁搅拌（电流强度249．67A、频率6,6Hz）的连铸坯产生了白亮带，用金属原位分析仪研究了白亮带区域的元素分布。结果表明，自亮带区存在c、Si、Mn、S、P元素的负偏析。分析认为，电磁搅拌形成的钢液对流将富溶质元素的钢液带走后形成了C元素的偏析负区，该区域在随后的冷却中形成了尺寸较大的铁索体品粒，酸浸时相对其他区域更耐腐蚀而显示为白色。     

GH907合金铸锭均匀化热处理

为了系统研究GH907合金铸锭枝晶间Laves相的固溶规律和铸锭中铌元素的扩散规律,以指导生产实践。以抚顺特钢生产的GH907合金508 mm铸锭为研究对象,利用光学显微镜、扫描电镜等手段,系统研究了GH907合金铸锭不同温度和时间下的均匀化情况。结果表明,GH907合金铸锭枝晶间Laves相的最佳扩散温度为1 160 ℃,扩散10 h以上Laves相可以完全消除;同时计算得知,GH907合金铸锭中铌元素在1 160 ℃下的表观扩散系数为D＝0.488 55×10-14 m2/s;理论计算表明,在1 160 ℃下处理56 h后,GH907合金中铌元素的残余偏析指数δi可以达到0.02。     

SAE1144钢铸坯中硫化物分布及其偏析行为分析

SAE1144是典型的中碳高硫易切削钢,钢中硫化物的形貌、大小、空间分布、偏析是影响其产品性能的关键因素.对国内某厂生产的SAE114连铸坯取样,采用金相显微镜、扫描电镜、夹杂物三维腐刻技术等表征方法开展硫化物形貌的解析,分析了铸坯中硫化物类型、空间分布、三维形貌的变化规律,并总结了硫偏析的规律.研究发现,SAE114...     

MarBN钢中MX和M23C6析出的热力学研究

通过扫描电子显微镜观察了MarBN钢M23C6的分布情况;分析了MarBN钢中MX、M23C6主要的形核位置;计算了MarBN钢中V、Nb和Cr的碳化物和氮化物在不同温度下的实际溶度积及平衡溶度积,由此得出MarBN钢在液相、固相前沿、固相中的析出规律,并与一些学者的实验结果对比验证.结果表明:在固相中,碳氮化物的析出...     

冷却速率对N06625合金凝固过程微观偏析的影响

高温合金铸锭在凝固过程中各部分冷却条件不同,中心部分冷却速率缓慢。为了模拟铸锭内部的缓慢冷却速率,通过超高温激光共聚焦扫描显微镜(HT-CLSM)、钨灯丝扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)并结合相关计算,研究了N06625合金在不同冷却速率(10、20、30℃/min)下的凝固偏析和微观组织演变状况。结果表明,随着冷却速率升高,析出相的数量、尺寸和面积分数降低,且聚集程度降低,形状由大尺寸长条状和大块状转变为小条状和小块状;Laves相呈块状和条状在枝晶间析出,随着冷却速率降低,Laves相的尺寸和数量增大,聚集程度增加。枝晶干芯部Nb和Mo元素的质量分数以及Nb的有效分配系数(k_e[Nb])和Mo的有效分配系数(k_e[Mo])随冷却速率增大而增大,在所研究冷速范围内都表现出很强烈的偏析倾向,k_e[Nb]分别为0.46、0.55和0.62,k_e[Mo]分别为0.73、0.77和0.80,且k_e[Nb]的变化趋势更加明显。采用Clyne-Kurz偏析模型并结合试验中的数...     

均热温度对抗震钢筋奥氏体化及铌固溶的影响

摘要：通过热处理试验结合物理化学相分析实验,对含铌与不含铌的2种试验钢在不同均热温度下的奥氏体晶粒长大情况及含铌钢中铌的固溶规律进行研究。结果表明,均热温度低于1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒尺寸均小于无铌钢奥氏体晶粒尺寸;随着均热温度的升高,含铌钢奥氏体中固溶的Nb逐渐增多;均热温度升至1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒较无铌钢无明显细化。通过相分析试验研究实际Nb的固溶量与均热温度的关系,发现实际测量得到Nb未溶量随均热温度的升高而减小,对比Nb在奥氏体中的实际固溶与理论固溶的关系,寻找适合的含铌试验钢的理论模型。     

1000MPa级微合金化冷轧双相钢退火工艺及强韧化机制

摘要：通过热处理试验结合物理化学相分析实验,对含铌与不含铌的2种试验钢在不同均热温度下的奥氏体晶粒长大情况及含铌钢中铌的固溶规律进行研究。结果表明,均热温度低于1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒尺寸均小于无铌钢奥氏体晶粒尺寸;随着均热温度的升高,含铌钢奥氏体中固溶的Nb逐渐增多;均热温度升至1200℃时,含铌钢奥氏体晶粒较无铌钢无明显细化。通过相分析试验研究实际Nb的固溶量与均热温度的关系,发现实际测量得到Nb未溶量随均热温度的升高而减小,对比Nb在奥氏体中的实际固溶与理论固溶的关系,寻找适合的含铌试验钢的理论模型。     

铌微合金化高强船板钢[z]向性能不合原因分析

 对铌微合金化高强船板钢[z]向性能不合的原因进行了分析。借助光学显微镜、扫描电镜对试验钢的组织及[z]向拉伸断口进行了观察,并通过Thermo-Calc软件及固溶度积公式对NbC的全固溶温度进行了计算,结果表明：聚集分布的大块富铌析出物及长条状MnS是导致试验钢[z]向性能不合的重要原因;虽然提高加热温度有利于富铌析出物的回溶,但常规的轧制加热也很难消除大块富铌析出物对钢板的[z]向性能的不利影响。     

GCr15轴承钢大方坯凝固过程微观偏析模型及应用研究

建立了考虑δ/γ相变的GCr15轴承钢大方坯连铸凝固两相区溶质微观偏析模型,并应用于220 mm ×260 mm铸坯的凝固传热。结果表明:通过模型可以获得高碳钢精确的固液相线温度,以及温度与固相率的关系;GCr15轴承钢大方坯凝固过程仅析出γ相,凝固末期S、P和C元素的偏析严重;固相率越大,冷却速率对偏析度的影响更明显;S和P元素含量以及冷却速率对零塑性温度（ZDT）影响较大;采用基于凝固传热模型优化的连铸工艺后,铸坯中心碳偏析指数控制在0.961.05,且铸坯未产生内裂纹。     

Monte carlo sampling for microsegregation measurements in cast structures

The statistical random meshing method used for the measurement of microsegregation in a cast microstructure was simulated using the Monte Carlo method. The standard deviation of measurements, the effect of sample size, the electron beam diameter, and the scattering on obtained solute partition coefficients were analyzed and evaluated. It is found that a sample size between 100 to 200 points can give satisfactory measurement. A method to use the measured segregation profiles in solid is suggested. Partition coefficients obtained by the statistical random sampling method are found to represent real segregation characteristics in the alloys.