X80管线钢碳氮化物析出热力学研究

采用规则溶液亚点阵模型建立了Fe-Nb-Ti-Al-C-N系统,分析了不同温度条件下,X80管线钢中碳氮化物析出热力学行为。经实验验证,用此模型来预测管线钢中析出物的热力学析出行为具有良好的精度。     

钢中Al含量对16Mn系列板坯表面裂纹的影响

通过研究Al含量对16Mn系列板坯的高温脆性，用热力学方法计算以及用扫描电镜观察裂纹及附近析出物，测量在二冷段铸坯表面温度的变化。降低钢中Al和N含量，可降低AlN的析出温度和析出量，达到减轻铸坯产生裂纹的目的。     

高硫易切削钢的硫负偏析现象及其机制

钢中硫是正偏析元素,在铸坯凝固过程中,从柱状晶析出的硫元素排到尚未凝固的中心部位会形成连铸坯的中心偏析。通过对某厂生产的X1215易切削钢连铸坯进行碳、硫元素含量检测,发现连铸坯中心处硫元素出现了负偏析现象。基于Scheil方程和[Mn]-[S]反应平衡方程,建立钢液在凝固过程中硫化锰夹杂物析出的计算模型,并以此模型计算X1215钢凝固过程中硫化锰的析出时期。计算发现,X1215钢中硫化锰在凝固分率为0.45~0.50时开始析出,到达凝固末期时析出完成,进而导致铸坯中心处的硫元素产生负偏析。     

含Mo低合金钢复合碳氮化物的析出热力学计算模型及分析

以规则溶液亚点阵模型为基础,针对Fe-Nb-V-Ti-Mo-C-N合金系,基于多元复合析出相的固溶析出理论建立了复合碳氮化物在含钼低合金钢奥氏体中的析出热力学计算模型。结果表明:在高温阶段的析出相主要是TiN,而在低温阶段,析出相以富V复合碳化物为主;Mo元素几乎不从奥氏体中析出,Mo能够提高微合金元素(Nb、V、Ti)在奥氏体中的固溶度积,降低微合金元素和间隙元素的活度,大大延迟其析出过程。     

直接热装轧制的X60微合金钢连铸坯红送裂纹形成机制的研究

通过对热装、热送过程中连铸坯组织转变的热模拟研究,结合凝固过程中微合金元素第二相的析出行为和热应力变化,研究了X60微合金钢红送裂纹的形成机制。结果表明,X60微合金钢连铸坯不同的热装、热送方式会导致显著不同的铸坯组织和析出物形态,从而显著影响在再加热过程中铸坯红送裂纹的产生。X60微合金钢红送裂纹是在组织转变、微合金元素第二相析出和热应力三者的共同作用下形成的。组织转变过程中沿奥氏体晶界析出的先共析铁素体膜,在降低铸坯高温塑性的同时,也促进了第二相沿奥氏体晶界的析出。再加热过程中,先共析铁素体膜的减薄与第二相在晶界的偏聚和固溶间隙,导致了铸坯高温塑性的降低,从而显著增加了形成红送裂纹的可能性。连铸坯再加热至850℃的过程中产生的峰值应力是形成红送裂纹的主要原因。     

含钛微合金钢凝固过程中TiN的析出行为分析

分别从热力学和动力学方面研究了低碳含钛微合金钢凝固过程选分结晶对TiN夹杂物析出的影响。热力学分析表明,液相线温度以上不会有TiN析出;由于凝固过程凝固前沿Ti、N元素富集,凝固分数达到0.377时,凝固前沿固相中开始析出TiN;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均有TiN析出。动力学分析表明,随着冷却速度的降低,凝固过程TiN夹杂物的尺寸显著增加,当冷速高于50 K/s时,TiN的理论半径为5.5 μm,当冷速低于5 K/s时,TiN的理论半径在17.5 μm以上;固相中析出的TiN为纳米级别。铸坯中TiN析出物主要尺寸为1~5 μm,且大尺寸夹杂主要在铸坯厚度方向的1/4处和中心处析出,这表明铸坯中的大尺寸夹杂物是在凝固过程中析出的。     

易切削非调质38MnVS钢中硫化物析出规律热力学分析

利用Thermo-Calc热力学计算软件对易切削非调质钢38MnVS中硫化物的析出进行计算模拟,并利用SEM对铸坯中MnS析出形貌进行观察,分析其析出规律.通过热力学计算得到38MnVS钢的相平衡等值图,并研究了C、Mn、Si、S、V各元素含量的变化对MnS平衡析出规律的影响;利用Scheil-Gulliver模块模拟了38MnVS钢的凝固过程;通过对38MnVS连铸坯中硫化物三维形貌的观察,结果表明:从铸坯边缘到中心的1/2处,硫化物形貌渐变,由杆状变成片状,再到中心变成杆状、片状共存;杆状、片状硫化物均为共晶反应产物;当合金含量较高时,杆状硫化物向片状硫化物转变.     

钛微合金钢连铸中TiN与TiC析出热力学研究

连铸过程中夹杂物的析出对铸坯的组织性能有重要影响。为研究钛微合金化Q345钢中TiN 、TiC夹杂物的析出规律，对TiN 、TiC的生成热力学进行了计算，计算了Q345钢的固/液相线温度、碳氮化物的析出温度、不同温度下TiN、TiC的平衡/实际溶度积和析出时所需的Ti、N初始浓度，分析了高钛钢在凝固过程中TiN 、TiC的析出规律。结果表明：TiN 、TiC在液相线温度以上不能析出；由于Ti、N、C在凝固前沿的富集，当两相区fs＞0.56时，TiN开始析出，当两相区fs＞0.92时，TiC开始析出；在固相奥氏体中有TiN粒子析出，而TiC的析出温度较TiN低，在铁素体中析出。     

含Nb-Ti微合金钢连铸过程中TiN析出行为研究

针对控制含Nb微合金钢铸坯角裂缺陷的增Ti固N控制工艺,通过热力学计算和试验分析手段,详细研究了钢中TiN颗粒的形成条件。经过研究得到结论：Ti元素可以稳定Nb在钢中的固溶状态,所生成的TiN颗粒在2 μm左右,属于非金属夹杂物范畴。随着冷却速率的增加,钢中生成的TiN颗粒位置逐渐由原奥晶界转为晶内析出。基于Ohnaka微观偏析模型计算凝固TiN凝固析出行为,当固相率达到0.95以上凝固前沿的[Ti][N]浓度积高于平衡浓度积,开始析出TiN。根据凝固前沿溶质元素偏聚程度排序：Scheil＞Ohnaka＞B-F＞C-K＞V-B＞Level。在钢液中析出的Al2O3类的高熔点氧化物降低了TiN形核势垒,促进了TiN颗粒的析出行为。     

HG70C热轧带卷的析出物研究

对HG70C钢热轧带卷进行了碳化物、氮化物热力学分析,并结合实验进行了热模拟,统计分析了Nb、Ti的碳、氮化物在低温条件下的析出行为。结果表明,铸坯经单道次1100℃弛豫30 s快速冷却时析出相多,尺寸以35~180 nm为主,少量180~430 nm;在同一弛豫时间,随着温度从1100℃降到850℃的过程中,34~74 nm的小尺寸析出物是逐渐减少的,但在850℃时棒状析出物突然增多,尺寸达370 nm以上;800℃时棒状析出物较少,存在细小针状渗碳体析出物。     

水电站座环及导叶用钢SXQ500/550DZ35热力学计算及析出相分析

水电建设的发展，对水电站座环及导叶用SXQ500/550DZ35特厚板的性能提出了更高的要求，其成分中加入合金元素多，各种相的析出复杂，而析出相与钢的组织性能密切相关，因此利用Thermo Calc软件对SXQ500/550DZ35水电用钢进行了热力学计算及平衡相分析。结果表明，FCC_A1#2、FCC_A1#3及FCC_A1#4相析出温度区间集中于900~1 400 ℃之间，属于微合金元素V、Nb、Ti与C、N元素结合生成的碳化物以及碳氮化物，其能钉扎奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒。通过钢板在970、1 020、1 070 ℃保温22 min后水淬至常温，并采用场发射电镜对其进行检测，析出相主要为NbC、TiC、Ti（C,N），与热力学软件计算相符合。     

水电站座环及导叶用钢SXQ500/550DZ35热力学计算及析出相分析

水电建设的发展，对水电站座环及导叶用SXQ500/550DZ35特厚板的性能提出了更高的要求，其成分中加入合金元素多，各种相的析出复杂，而析出相与钢的组织性能密切相关，因此利用Thermo Calc软件对SXQ500/550DZ35水电用钢进行了热力学计算及平衡相分析。结果表明，FCC_A1#2、FCC_A1#3及FCC_A1#4相析出温度区间集中于900~1 400 ℃之间，属于微合金元素V、Nb、Ti与C、N元素结合生成的碳化物以及碳氮化物，其能钉扎奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒。通过钢板在970、1 020、1 070 ℃保温22 min后水淬至常温，并采用场发射电镜对其进行检测，析出相主要为NbC、TiC、Ti（C,N），与热力学软件计算相符合。     

Effect of Zr addition on phase transformation and precipitation in B-added hot stamping steel

The effect of Zr addition on phase transformation and precipitation in B-added hot stamping steels was investigated. First, a thermodynamic calculation was conducted to compare the thermodynamic stability of nitride precipitates for various nitride-forming elements. The equilibrium temperatures for phase transformation and nitride precipitation in B-added hot stamping steels containing Zr were also calculated. The phase transformation kinetics of B-added hot stamping steels with various Zr contents were evaluated by both dilatometry and metallography. It was verified that Zr addition can provide protection of the B-hardenability effect, which produce a fully martensitic microstructure after hot stamping. To confirm the existence of Zr precipitation in the hot stamping steels, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy were used. A large number of precipitates were observed in the form of (Ti, Zr)N. The effect of Zr addition in B-added hot stamping steel to provide effective B-protection resulting in an increase of hardenability was identified and discussed.     

合金元素对A508-3钢平衡相转变相析出的影响

采用Thermo-Calc热力学软件计算了A508-3钢的热力学平衡相,研究了合金元素对A508-3钢平衡相转变相析出的影响。结果表明,A508-3钢平衡相转变时的析出相为渗碳体、KSI碳化物、M7C3、MoC和Mo2C,其中KSI碳化物是含Mo较多的渗碳体。综合各元素的影响,在平衡态条件下,C为0.19%时,Mn控制在中高限,Mo控制在0.47%～0.49%对力学性能的提高是有利的;C为0.17%时,Mn控制在中高限,Mo控制在0.51%～0.53%是冶炼时较为合适的成分控制范围。     

核电压力容器用厚钢板SA533B的组织及力学性能

研究了核电压力容器用钢SA533B显微组织的变化对其力学性能的影响,尤其对韧性的影响。显微分析结果表明,该钢板的组织主要为粒状贝氏体及少量多边形铁素体。通过对调质态(QT)和模拟焊后热处理(SPWHT)态SA533B钢板的常规力学性能、不同温度的夏比冲击韧性(KCV)及断裂韧度(KJC)的深入研究,结果表明SA533B厚钢板经SPWHT升高了韧脆转变温度,降低了冲击韧性及断裂韧度,但SPWHT对常规力学性能无显著的影响。扫描电镜及电子探针分析仪分析表明,经模拟焊后热处理SA533B板材组织中的析出相有不同程度长大且有钼的析出,板材的韧性降低与微观组织中的析出相和钼的析出密切相关。     

高钼无磁钢等温变形脆化现象及其机理

采用Thermal-Calc热力学计算软件对高钼无磁钢碳化物析出热力学特征进行了计算。通过光学显微镜、扫描电镜等设备探讨了时效温度、等温变形+时效温度对试验钢析出行为的影响,并进行了冲击试验。结果表明,析出相主要在晶界处产生,试验钢析出敏感温度为700~900 ℃。在800 ℃下时效1 h后,试验钢晶界处可以明显观察到析出相的产生,为颗粒状。与无变形相比,析出相在变形条件下大量形成,形状为条带状,晶界明显变粗,与时效态试样相比,时效前的变形明显缩短了析出相的孕育时间,促进了析出相的长大。等温变形+时效后会显著降低冲击性能,断裂方式为韧性断裂。     

P590L连铸过程C、N化物析出行为

为研究微合金钢连铸过程C、N化物析出行为,以P590L微合金钢铸坯为研究对象,通过用碳膜萃取复型方法从拉伸试样中萃取析出物,使用JEM2100透射电镜观察试样中的第二相析出物,系统检验分析了微合金元素Ti、Nb的析出行为规律,分析了温度对析出物数量和尺寸影响规律,以及析出物对热塑性的影响趋势。试验表明,1 100℃时出现少量70nm以上的方形TiN和Ti-Nb复合析出物,在1 100~1 000℃有Nb(C,N)析出,随着温度的降低析出物数量增加,尺寸减小而且更加弥散,热塑性随析出物数量的增加而降低。     

Enhancement Mechanism of Cerium in 316LN Austenitic Stainless Steel During Creep at 700 °C

Effect of cerium (Ce) on creep strength and microstructure of 316LN austenitic stainless steel (316LN steel) at 700 °C/150 MPa was investigated by scanning electron microscopy (SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM) and thermodynamic calculations. Addition of 0.032 wt% Ce to 316LN steel results in a prominent increase in creep life from 313 to 556 h. Ce enriches in titanium nitride nanoparticles, increases slightly the activity and diffusion coefficient of Mo, and facilitates the formation of fine and dense intragranular Laves phase precipitates. Thus the creep strength is remarkably enhanced by Ce addition in 316LN steel through the intragranular Laves phase precipitation strengthening. It reveals a new insight into the improvement effect of rare earth (RE) elements such as Ce on creep strength of austenitic stainless steels, which inspired the design of RE-microalloying heat-resistant steels.     

高钛低碳钢中Nb、Ti的析出行为

通过热力学计算和实验观察,对一种高钛含铌钢中Nb、Ti的析出行为进行研究.结果表明:实验钢中的铌的氮化物和碳化物在液相和凝崮过程中不能生成;氮化钛在凝同过程中析出,碳化钛在凝固末期形成;在奥氏体相中,实验钢中的Nb、Ti碳氮化物析出的先后顺序为TiN>Nb(CN)>NbC>TiC;铸坯中的析出相主要为氮化钛,而成品板材的二相粒子均为Ti、Nb复合的C、N化物.     

ANALYSIS ON THE BEHAVIOR OF PRECIPITATES IN ULTRA-THIN HOT STRIP OF PLAIN LOW CARBON STEEL PRODUCED BY COMPACT STRIP PRODUCTION

This paper investigated the mechanism of precipitation and its influence upon prop-erties of ultra-thin hot strips of low carbon steel produced by CSP techniques using experiment and thermodynamics theory. The experimental results show that there are lots of fine and dispersive precipitates in microstructures. By analysis, most of aluminum nitrides are in grains, while coexisted precipitates of MnS are along grain boundaries. Coexisted precipitates compose cation-vacancy type oxides such as Al2O3 in the core, while MnS is at the fringe of surface. The precipitation behavior of AlN and MnS in the hot strip is studied by thermodynamic calculation. At last, implica-tions between strengthening effect and techniques are analyzed using obtained solubility products.