汽车车轮用低碳Nb微合金钢中的析出行为研究

通过热模拟试验,研究了Nb微合金钢中的碳氮化析出物在高温及低温等温过程中的析出行为.试验结果表明:在高温时,应变诱导NbC析出需要一定的孕育时间.随着高温等温温度的升高,析出物的数量增多.当高温等温时间达到300 s时,单一析出转变为复合析出,同时随着温度的升高,复合析出聚合长大,数量明显减少,形状变为不规则形状;在低温时,随着等温温度的升高,析出数量略有增多.随着等温时间的延长,析出物的数量略有增多,尺寸略有增大.     

铁素体区等温过程中Ti-Mo-Cu微合金钢中的共析出行为

碳化物和Cu的共析出是提高微合金钢强度的一种有效手段,本工作利用OM和TEM研究了Ti-Mo-Cu微合金钢在不同等温温度下复合型碳化物和ε-Cu的共析出行为,利用复合析出相固溶析出模型和经典形核长大理论对Ti-Mo-Cu微合金钢的析出动力学进行了计算。结果表明,（Ti,Mo）C与ε-Cu二者独立析出,分别与铁素体基体呈N-W和K-S取向关系,在600℃时析出以ε-Cu为主,620℃发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出,而640～660℃时析出以（Ti,Mo）C相间析出为主。热动力学计算表明,在600～660℃范围内,随温度提高,（Ti,Mo）C中的Ti/Mo原子比由2.5增大到4.5,碳化物组成由Ti_0.71Mo_0.29C演变为Ti_0.79Mo_0.21C,（Ti,Mo）C与ε-Cu的析出-温度-时间（PTT）曲线存在交点,当温度低于616℃时,ε-Cu优先析出,温度在616℃附近时,发生（Ti,Mo）C与ε-Cu的共析出,当温度高于616℃时,（Ti,Mo）C优先析出,很好解释了实验现象。     

含Nb微合金钢变形后弛豫及时效过程中的析出行为

采用热模拟手段、金相及硬度测量并结合透射电子显微镜观察，研究了简单成分的含Nb微合金钢在热变形弛豫后、525℃时效时硬度变化及析出过程。结果表明：经弛豫淬火后的含Nb钢在时效过程中出现双硬化峰现象，相变前原有细小析出相在时效时会长大和粗化，形成第一个硬化峰；而相变后α相中过饱和的Nb在时效时会进一步析出，形成第二个硬化峰。利用透射电镜观察可清楚地把两类不同的析出区别开来。     

低碳微合金钢中TiN的析出行为分析

低碳含钛微合金钢作为一种典型的高强度钢,近年来在工业上得到了广泛的应用。细小的TiN析出物可以细化奥氏体晶粒,提高钢的韧性,增强钢的良好成形性和可焊性,并降低工艺的生产成本。但是大量的或者大尺寸的TiN在铸坯中析出则会影响钢的裂纹敏感性。在整个炼钢过程中对样品进行了氧氮分析。结果表明钢包炉(LF)过程中氮含量异常增加。除了空气和钢水之间的反应外,炼钢的原料和辅助材料也可能是导致钢水中氮含量增加的原因,重点研究了铁钛合金的洁净度对TiN析出行为的影响。根据热力学计算结果,当氮质量分数从0.005%降低到0.002%时,TiN的沉淀温度可以降低到1 400 ℃,而TiN的析出量将大为降低。     

场离子显微镜在析出强化微合金钢中的应用

将实验V-Nb-Mo微合金钢在1200℃固溶处理,在500℃回火不同时间,用场离子显微镜（FIM）研究实验钢中碳化物的析出过程。结果表明：回火0.5 h的样品中,碳化物处于形核长大时期,与基体的{110}呈共格关系;随着回火时间的延长,碳化物形成独立的晶体结构,与基体{110}之间呈半共格关系;回火100 h后,碳化物粗化长大,与基体呈非共格关系;形状系数随着回火时间的延长先变大再变小,析出相尺寸从1.6 nm逐渐增大至15 nm。500℃回火30 h的实验钢力学性能最佳,表明碳化物的析出强化效果最明显,相应的碳化物尺寸约为4 nm。     

回火工艺对超低碳微合金钢组织和性能的影响

研究了超低碳微合金钢880 ℃×1 h水淬、不同温度及时间回火后的显微组织及力学性能,结果表明：试验钢经淬火后的显微组织是由粒状贝氏体、板条状贝氏体和残留奥氏体所组成,屈服强度799 MPa,抗拉强度986 MPa,伸长率14.5％,屈强比0.81。随回火温度的升高,屈服强度和抗拉强度增大,并于300 ℃时达最大值,分别为949 MPa和1053 MPa,此时显微组织中开始有析出物产生,随着回火温度继续升高,析出物开始聚集并长大,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强比增加,在450℃处达到最大值后开始下降。试验钢的伸长率与回火温度的变化未发现有明显规律。适当延长于380 ℃回火的保温时间后,试验钢的显微组织类型无明显变化,但析出物有聚集长大现象,强度稍有降低,塑性略有增加。     

低碳钢回火过程中Cu、Nb析出的相互作用

研究了两种不同成分的低碳钢在600 ℃条件下经不同时间回火处理后的硬度变化,并对600 ℃回火18 h的样品析出物进行组织观察、TEM观测及粒度统计。结果表明：C-Nb钢和C-Cu-Nb钢在600 ℃条件下,短时间回火硬度趋势相反,长时间回火硬度趋势平缓,说明Cu和Nb的析出过程独立存在,析出时间和规律不同;Cu-Nb钢中Nb析出物颗粒尺寸明显大于C-Nb钢,说明Cu的添加促进了Nb析出物的长大。     

回火温度对Nb-Mo-V微合金钢中的析出物的影响

把Nb-Mo-V微合金钢在1200℃固溶0.5h后淬火,在450～650℃回火4h,用透射电镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)分析回火组织演变和碳化物的析出特征.结果表明,随回火温度增加,高能马氏体向低能铁素体转变过程中伴随着数量和大小不同的碳化物析出,其中600℃回火样品中C-Nb-Mo-V团簇的数量密度最大,对应二次硬化的硬度峰值.在碳化物形成过程中,Nb和V比Mo优先形成碳化物.     

三维原子探针对回火铌钒微合金钢中析出物的研究

将Nb-V微合金钢在1200℃固溶0.5h后淬火,分别在500℃和600℃回火4h,用三维原子探针(3DAP)研究析出物的特征.结果显示,固溶后Ⅴ、Nb完全溶入基体;500℃回火后,基体中析出大量的C-Ⅴ-Nb细小粒子,Mo出现偏聚;600℃回火后,析出粒子数量减少,尺寸增大,C、Ⅴ、Nb和Mo的含量均增加,形成具有一定化学比的复合碳化物(Mo,Ⅴ,Nb)C.     

Ti-Mo微合金钢铁素体中的析出物

用MMS-300热力模拟机研究了变形量、保温温度及保温时间对钛钼微合金钢铁素体基体上析出物尺寸的影响规律,获得了铁素体区析出动力学特征。结果表明,实验钢铁素体基体中析出物主要为钛钼的碳氮化物,其中尺寸较大析出物为圆形、方形或长条形,随机分布;尺寸细小析出物为圆形或椭圆形,其析出形态为排列整齐的相间析出及弥散析出,当保温温度较高时,其分布形式主要为相间析出;随着变形量的增加及保温时间的延长,析出物尺寸减少,随着保温温度的升高,析出物尺寸先增加后减少,铁素体区析出动力学曲线中600℃和700℃为最小尺寸析出温度。     

含Nb微合金低碳钢奥氏体连续冷却转变行为

用MMS-300型热力模拟试验机研究了含铌微合金低碳钢奥氏体连续冷却过程的相变规律,用热膨胀法结合金相法建立了实验钢变形和未变形奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT),研究了加速冷却和热变形对组织转变的影响。结果表明:同静态CCT曲线相比,实验钢的动态CCT曲线整体向左上方移动,随冷却速度的增大,γ→α相变开始温度逐渐降低;高温变形促进铁素体和珠光体相变,同时抑制了贝氏体相变,扩大了铁素体转变区;奥氏体变形对贝氏体转变有双重作用:当冷速较低时,变形抑制贝氏体相变;冷速较高时变形促进贝氏体相变。     

超细化低碳贝氏体钢的回火组织稳定性及力学性能

研究了弛豫-析出控制相变(RPC)技术生产的细晶低碳贝氏体钢回火后组织与性能的变化,并与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的钢板的回火组织及性能进行了比较。采用RPC工艺得到的钢板经500℃～700℃回火1h后,随回火温度升高呈现软化-硬化-再软化的变化规律,采用AC工艺得到的钢板回火后硬度和强度的反复变化不明显,而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度则单调下降。RPC和RQ钢板回火前的组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织。回火后RPC钢板组织变化不明显,而RQ钢板随回火温度的升高板条很快消失,最终演变成多边形铁素体。实验结果表明,RPC钢板具有良好的热稳定性。     

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 为了研究含铜超低碳钢等温时效铜析出,对试验钢在950 ℃固溶,经650 ℃保温1、20、45 h和400~650 ℃保温1 h等温时效后,通过金相、扫描电镜和透射电镜观察及维氏硬度测试揭示等温时效对铜析出的影响规律。试验结果表明随着时效时间的增长,试验钢晶粒尺寸差别不大,但Cu时效析出颗粒的尺寸和形貌存在很大差异,反映在试验钢的平均硬度值发生变化：时效时间为1 h时,试验钢硬度值最高,平均硬度值达到189 HV;时效时间为20 h和45 h时硬度值降低,在160 HV左右。400~650 ℃保温1 h结果表明随着时效温度增长,试验钢的硬度呈现先上升后下降的趋势。     

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通过对武钢开发的的耐大气腐蚀钢（WQ450GN）的力学性能和微观组织的检测和分析,结果表明：该材料力学性能优良,微观组织为细小的多边形铁素体＋少量贝氏体组织,析出的第二相主要为细小稳定的（Ti,Nb）（C,N）和少量的ε-Cu,这些析出的第二相对材料性能提高起到至关重要的作用,其强化机制为细晶强化、析出强化及相变强化。     

2.25Cr-1Mo钢回火过程中碳化物析出顺序的研究

采用化学相分析的方法研究了2．25Cr-1Mo钢粒状贝氏体组织在回火过程中碳化物的变化和析出顺序。结果表明，当回火参数为18140～22000时，试验钢中析出合金碳化物的类型为M2(CN)，M6C，M4C3，Cr9C3以及M23C6；合金碳化物的析出顺序为M2(CN)→M6C→M7C3，Cr7C3→M23C6，而且这些合金碳化物的变化过程是一系列重迭的阶段。     

非调质钢35MnVN、40MnVTi温锻后的组织性能研究

研究了非凋质纲35MnVN、40MnVTi和调质钢45、40Cr经650℃温锻后的组织及力学性能，并探讨了其韧化机理。结果表明：四种试验材料经温锻后，其室温和低温冲击韧度均得到了显著的提高，温锻工艺有强烈的韧化效果。本研究为寻求非调质钢的韧化途径．从而拓宽非凋质钢在温锻成型工作中的应用（替代调质钢）提供了依据。     

合金元素对低碳微合金钢临界区奥氏体体积分数的影响

采用Thermo-Calc软件研究了低碳微合金钢中C、Cr、Mo等元素含量对临界区奥氏体体积分数的影响规律,并通过临界区淬火热处理试验确定奥氏体体积分数。结果发现,合金元素的含量对临界区奥氏体体积分数有一定影响。增加C和Cr的含量能够提高临界区奥氏体体积分数,增加Mo含量将降低临界区奥氏体体积分数。     

中碳铬钼钢调质工艺的研究

本文从淬火温度、保温时间、冷却方法和回火几方面系统研究了中碳铬钼钢(35CrMo和42CrMo)的调质工艺。并详细阐述了冷却方法,以求对实际生产起到一定的指导作用。     

加热及变形温度对含铌高碳钢奥氏体组织的影响

针对铌微合金化高碳钢线材,在Gleeble-1500热模拟实验机上研究不同加热及变形温度下奥氏体组织的变化规律.结果表明.奥氏体粗化温度为1200℃,在1150～1200℃,奥氏体晶粒平均尺寸增大约30 μm;材料1100℃奥氏体化后,以40 s~(-1)、35%变形量进行一道次压下变形,1000℃以上为再结晶区,900℃以下为未再结晶区:在900℃形变淬火,析出物为NbC,尺寸为20～60nm,弥散细小的NbC析出颗粒阻碍了晶粒的长大.     

含Ti微合金钢动态再结晶行为及模型研究

采用Gleeble 3800热力模拟实验机,研究了一种Ti微合金钢在850～1 150℃、0.1和1.0 s-1条件下的变形奥氏体的动态再结晶行为及再结晶后奥氏体晶粒尺寸的演化规律。结果表明:形变激活能与变形条件相关,随着应变速率的增加而增加;Avrami指数m同样与变形条件有关;对实验数据进行回归分析后建立的Ti微合金钢动态再结晶的特征应变、特征应力、动力学以及稳定状态晶粒尺寸的数学模型精度较高。