TSCR流程Ti微合金化超高强钢的第二相析出行为研究

利用Gleeble-1500D模拟机进行了Ti微合金钢的热模拟试验,研究了其在薄板坯连铸连轧(TSCR)流程下Ti(C,N)沉淀析出行为。结果表明,Ti微合金钢在TSCR流程中存在两类含Ti析出物:正方形的或矩形的TiN和球形或不规则形状TiC。TiN析出物主要在连铸凝固前钢液中和铸坯均匀化加热时析出,在连轧时起到抑制动态再结晶晶粒生长的作用;而TiC析出物主要是在连轧和卷取时析出,对Ti微合金钢起沉淀强化作用。为了提高Ti微合金钢沉淀强化效果,应在TSCR流程中增加TiC的体积分数和减小TiC的尺寸。     

TSCR工艺生产Ti-IF钢中第二相粒子析出行为的模拟研究

研究了模拟薄板坯连铸连轧工艺（Thin Slab Casting and Rolling）生产Ti-IF钢的析出行为.利用透射电镜分析了铸坯连续快速冷却及热连轧过程Ti-IF钢中第二相粒子的析出行为特征,将TiS,Ti4C2S2等析出粒子的尺寸、分布及数量分别与传统工艺的析出物进行了分析比较.结果表明,TSCR生产的Ti-IF钢析出物比传统工艺更为粗大,且发现有较粗大的TiC和Ti4C2S2的复合析出物.     

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。     

Ti和Nb-Ti微合金化高强钢中Ti的析出行为

采用0.07 wt%Ti和0.015 wt%Nb-0.07 wt%Ti微合金化的成分体系,通过控轧控冷和控轧控冷+回火工艺制备了厚度为30 mm的钢板.钢板在TMCP状态的形貌为贝氏体板条和沿贝氏体板条分布的马奥组元和析出物构成.回火后马奥组元分解,贝氏体板条界面弱化,在贝氏体板条中形成了大量细小的Ti的析出物.钢板中的析出物主要包括:粗大的TiN析出、TiC、Ti4C2S2析出和Nb-Ti的复合析出等.粗大方形TiN在钢中的Al2O3、MgO或Ti2O3的夹杂上形核长大,边长为5 μm左右.在0.07 wt%Ti成分体系中,TMCP和TMCP+回火状态钢板中的析出物主要是100 nm以下的TiN、TiC和Ti4C2S2析出.在0.015wt%Nb-0.07 wt%Ti成分体系中,析出物主要是Ti和Nb的碳化物析出,尺寸300 nm以下.添加微量的Nb会导致0.07 wt%Ti钢板的强度和冲击功下降,其原因可能是由于Nb和Ti形成较大的复合析出物,降低了析出物对位错运动的抑制作用,导致钢板力学性能下降.     

钛的固溶和析出对连铸连轧X65带钢的影响

通过热模拟实验,研究了X65带钢在连铸连轧过程中边角部位及中心部位Ti元素的固溶和析出,并进而分析了TiN及Ti(C、N)颗粒对X65带钢组织的影响。     

高Ti微合金化热轧高强度汽车结构用钢的开发

通过热模拟实验,观察了Ti在钢中液析以及TiN、Ti4C2S2、TiC等固态析出物的微观形貌。根据实验结果,制定了工业试制工艺参数,试制的高Ti微合金化热轧高强度汽车结构用钢板屈服强度、抗拉强度和伸长率均满足要求,低温冲击韧性较好。     

超高Ti耐磨钢第二相粒子的析出行为研究

超高Ti耐磨钢(w(Ti)=0.2%～0.6%)中第二相粒子的类型、形态、尺寸、分布及数量等对其性能具有重要影响,但是在生产过程中很难精准控制。为此,利用金相显微镜、扫描电镜SEM、电子探针EPMA、夹杂物自动分析仪ASPEX等对超高Ti钢中第二相粒子的析出行为进行了研究分析。结果表明：超高Ti钢中第二相粒子主要有两种类型,一种为长条状形态的Ti+Mo+C粒子,另外一种为方形或三角形等规则形状的TiN粒子;连铸坯原始枝晶大小决定了第二相粒子分布的均匀性,原始枝晶尺寸越小,第二相粒子分布就越均匀,如果第二相粒子均匀分布在枝晶间,团簇状现象会减轻,因而需要对连铸工艺严格控制,以防止粗大的枝晶;第二相粒子析出过程中,Ti和N元素首先析出形成TiN相,然后Ti和Mo元素以含Mo的Ti+Mo+C粒子形式析出;Ti+Mo+C粒子析出方式有两种,一种是直接以先析出的TiN粒子为核心外延生长,另一种是单独析出形核长大。     

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。     

低成本钛微合金化Q345B钢组织性能的研究

通过采用低锰（w(Mn)=0.6%~0.8%）钛微合金化（w(Ti)=0.045%~0.060%）的成分体系以及控轧控冷工艺,成功试制出低成本钛微合金化Q345B带钢。结果表明：不同厚度规格带钢的屈服强度为413~468 MPa,抗拉强度为571~595 MPa,伸长率为25.3%~27.9%,常温冲击功为105~134 J,冷弯性能合格,均满足国标要求。Ti的析出物有尺寸大小为50~100 nm的方形TiN粒子和尺寸小于10 nm的球形纳米TiC粒子,充分发挥了Ti的细晶强化和沉淀强化效果。     

FeTiP相在高强IF钢热轧过程中析出行为的研究

利用电阻炉、Gleeble热模拟试验机和透射电镜,分析了高强IF钢中FeTiP相在热轧过程的析出行为.结果表明,高强IF钢连铸坯中心位置存在少量的FeTiP相析出物,但经过加热和长时间保温,析出物可完全回溶;在热轧过程中,轧制温度范围内的应变诱导析出物主要为TiS相、Ti4C2S2相和TiC相,难以捕捉到明显的FeTi...     

热轧搪瓷钢中析出物与抗鳞爆性能

采用扫描电镜及透射电镜对热轧搪瓷钢中的析出物进行了观察,应用固溶度积公式对TiC的析出量进行了计算,并测得了不同卷取温度下搪瓷钢的抗搪瓷鳞爆敏感性(TH)。研究了热轧搪瓷钢中析出物与抗鳞爆性能之间的关系。结果表明,热轧搪瓷钢中的析出物主要为微米级TiN、Ti_4C_2S_2和纳米级TiC,TiN尺寸为1~3μm,Ti_4C_2S_2尺寸为100~400 nm,TiC尺寸为7~15 nm。TiC在1075℃时开始析出,在820℃时析出结束,此时TiC的体积分数为0.2242%。卷取温度600℃搪瓷钢的TH值高于650℃卷取钢板,因为600℃卷取的搪瓷钢的析出物TiC尺寸更细小,可以获得更高的抗鳞爆性能。     

薄板坯连铸连轧Ti微合金化钢的物理冶金学特征

基于在薄板坯连铸连轧流程Ti微合金化技术方面的大量工作，重点阐述了Ti微合金化钢的物理冶金学特征，内容包括Ti微合金化钢的析出特征、基体显微组织特征和强化机理．研究表明：Ti的析出贯穿于从连铸到卷取各工艺阶段；Ti含量小于0．045％时，随Ti含量增加，铁素体晶粒细化；Ti含量超过0．045％后，细化晶粒的作用不明显；Ti微合金化钢的强化机理主要是细晶强化和纳米尺度TiC的沉淀强化，其中后者是主要因素．     

S元素含量对IF钢热轧析出物的影响

在Gleeble-3500热模拟试验机上,利用模拟轧制和卷取方法研究了不同S含量Ti-IF钢热轧成品第二相粒子的析出行为。试验结果表明,Ti-IF钢的析出物类型随着S含量的增加出现明显变化,当S质量分数为140×10^-6时,大尺寸析出物中出现TiS单独析出情况,同时随着钢中S含量的增加,大尺寸析出物(200 nm以上)逐渐增多,主要析出物类型为TiS和Ti₄C₂S₂;而小尺寸析出物(20 nm以下)逐渐减少,主要析出物类型为TiC。结合钢种的热力学分析可知,当S含量增加时,基体内固溶的C原子,首先满足Ti₄C₂S₂形成的需要,其次再以TiC的形式析出,可见S元素对固定间隙C原子有明显作用,由此提出钢种设计时S元素含量按下限设定的理论。     

装炉工艺对微合金钢连铸坯组织与析出物的影响

连铸坯热装有能耗低、生产效率高等优势,但微合金钢连铸坯热装后轧材表面常常出现裂纹。通过试验模拟了工业生产中微合金钢连铸坯的冷装和热装工艺,并用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对比观测了两种工艺的显微组织与析出物,分析了热装裂纹形成的原因。结果表明:与冷装相比,热装过程中(Ti,Nb)(C,N)析出物更容易在奥氏体晶界偏聚,这一方面能抑制再加热过程中奥氏体晶粒快速长大,但另一方面却容易引起应力集中,形成微裂纹。     

退火对TCS不锈钢热轧板含Nb和Ti析出相的影响

通过SEM、TEM及化学相分析的方法,对罩式退火前后TCS铁素体不锈钢热轧板中Nb、Ti碳氮化物进行了研究。结果表明:退火前后析出相粒子主要由TiN、(Ti,Nb)C组成。退火前(Ti,Nb)C粒子析出位置为晶界及亚晶界,退火后形状为不规则椭圆形,是点链状分布在晶粒中,尺寸比退火前显著增加;退火后TiN粒子发生聚集长大,钢板中部析出的TiN粒子在尺寸上大于边部,在数量上少于边部;退火后基体中固溶的C、S、P元素100%析出,N元素98.75%析出,Nb、Ti元素析出分别为73.91%和65%,Ni、Cr元素析出较少,分别为0.26%和0.03%。     

汽车用热镀锌高强度IF钢退火后的析出物分析

研究了汽车用热镀锌高强度IF钢在不同退火工艺下析出物的形貌和分布特征。结果表明,无论是热轧还是经过不同退火工艺处理,其析出物中存在TiN、TiC、NbC和Fe(Ti+Nb)P等。退火过程中,不论保温时间的长短,退火温度的高低,其析出物均比热轧板中的析出物多。     

薄板坯连铸连轧Nb-Mo微合金TRIP钢的研究

在试验室模拟薄板坯连铸连轧工艺生产了含Mo、Nb的TRIP钢.拉伸试验检测表明,试验钢的力学性能为σb =915 MPa,σs=780 MPa,δ=16%;试样组织为铁素体+贝氏体+残留奥氏体,X射线衍射分析表明残留奥氏体的含量为5%;透射电镜观察发现,晶内有大量纳米尺度的(Nb,Ti)C,MnS 和(Nb,Ti)C粒子复合析出,残留奥氏体为薄膜状.     

烘烤硬化对Nb-Ti微合金钢晶界处微量元素偏析的影响

探究了烘烤硬化钢(HC180B)烘烤硬化过程析出行为对力学性能的影响。利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)研究了位错、析出物以及C、N等原子在晶界处的偏析行为。结果表明，2%预拉伸形变及其烘烤后的屈服强度相比冷轧退火板分别提高了2 MPa及73 MPa。3DAP及TEM表明，退火冷轧板中仅有C原子在晶界处轻微偏聚，N、Ti和Nb均匀分布在晶粒中；而2%预拉伸形变后，C、Ti和Nb在晶界处有不同程度的偏聚现象，根据二者吉布斯自由能和晶界处原子浓度差异得出，TiC多呈矩形状在晶界处优先大量析出，NbC微量析出；2%预拉伸形变烘烤后，C、Ti和Nb在晶界处偏聚更明显，NbC呈椭球形在晶界处大量析出，TiC微量析出，不同状态下的N原子分布都较为均匀，而Ti、Nb碳化物则以复合析出的形式出现。     

热处理对Ti微合金化马氏体钢强度的影响

对Ti微合金化马氏体钢经不同工艺热处理后的屈服强度进行了研究,并分析了其强化机制。研究表明,Ti微合金化使钢中形成细小的TiC析出相,可以提高马氏体钢的屈服强度。经过回火与再加热淬火工艺处理后,可形成1～10 nm的TiC析出相,使得马氏体钢晶粒细化到约8μm。理论计算与实验数据关于TiC提供的析出强化与细晶强化效果良好吻合,即通过Ti微合金化及回火再加热工艺,由TiC析出相提供的析出强化达到188 MPa,TiC钉扎晶界使得晶粒细化而产生的细晶强化效果为80 MPa。     

有效Ti含量对退火态DC01EK带钢组织性能的影响

低碳钢中加入Ti元素对钢中N、S、C化合物的析出有影响,从而会对钢的性能产生极大的影响。针对当前市场对退火态DC01EK带钢屈服强度的较高要求,对一种Ti微合金化退火态DC01EK带钢在不同化学成分下的力学性能、显微组织和析出物进行了试验研究,结合屈服强度计算模型,分析了不同化学成分试验钢组织性能变化的原因。结果表明:细晶强化作用是导致成品带钢屈服强度差异的主要原因。在试验钢中Ti元素添加量相对较少,且当有效Ti含量在0.003 6%及以下时,成品带钢中主要析出粗大的TiN、Ti₄C₂S₂及少量细小的TiC,细晶强化的作用较小,对屈服强度增量的影响较小;而当有效Ti含量在0.007 14%及以上时,由于有更多富余的Ti与C结合,能够析出大量细小的TiC析出物,细晶强化作用显著,成品带钢屈服强度明显提高。因此在实际生产中,对DC01EK搪瓷钢进行化学成分设计时需要考虑Ti、N、S三者之间的配比,即需要考虑有效Ti含量对其性能的影响。