用超塑性预处理原理细化低碳钢晶粒的研究

利用超塑性预处理细化晶粒原理 ,在低碳钢中加入不同体积分数的第二相粒子ZrC和ZrO2 ,研究了ZrC和ZrO2 粒子体积分数及轧后不同冷却方式对低碳钢组织和力学性能的影响。研究结果表明 ,轧制变形量为 84 %时 ,加入 0 .8%的ZrC粒子 ,采用轧后水冷方式可获得超细组织 ,晶粒尺寸可达到 9.8μm ;加入 0 .2 %的ZrO2 粒子时 ,晶粒尺寸可达 7.8μm。轧后水冷比轧后空冷方式能获得更为细小的晶粒     

ZrC粒子对低碳钢晶粒细化及力学性能的影响

在低碳低合金钢熔炼过程中加入平均粒径为0.5 μm,体积分数为0.8%的ZrC粒子,研究了不同轧制变形量条件下的晶粒细化行为及力学性能.轧制变形过程中在ZrC粒子周围形成高位错密度和高晶格畸变区,成为形变核心和再结晶核心,促进了高温奥氏体非自发再结晶细化奥氏体晶粒;由于奥氏体晶粒尺寸细化,奥氏体晶界面积增大,随后进行的铁素体相变的铁素体形核位置增多,从而大大细化了铁素体晶粒尺寸;轧制变形量与ZrC粒子体积分数存在一定的最佳配合才能对晶粒细化有作用.本实验中轧制变形量为62%,ZrC粒子体积分数0.8%以及轧后水冷条件下,铁素体晶粒尺寸细化到9.8 μm,屈服强度和抗拉强度明显提高,分别达到386.4 MPa和522.1 MPa;同时冲击吸收功(AKV=118.5 J)不降低且延伸率(δ5=34.5%)有所提高,说明添加ZrC粒子可促进晶粒细化.     

铝及其合金晶粒细化的探讨

对近年来所使用的晶粒细化剂进行了回顾和综述,从细化机理徼手论述了铝及其合金的细化效果以及常用的晶粒细化剂的优缺点。     

用第二相粒子细化HSLA钢晶粒

文章总结了用第二相粒子细化晶粒的理论。比较了各种第二相粒子细化晶粒的效果，提出使用ＳｉＯ２粒子细化ＨＳＬＡ钢晶粒的可能性。理论分析表明，在凝固过程中有可能获得较高的ＳｉＯ２粒子体积分数。此外，还进行了实验室研究，得到了较小尺寸的ＳｉＯ２粒子。     

大晶粒Ni-Al合金的超塑性

研究了原始晶粒尺寸为 2 2 0μm的 Ni- 40 % Al(原子分数 )单相合金的高温变形行为 .结果表明 ,该合金在 1 0 0 0～ 1 1 0 0°C温区 ,5× 1 0 -4～ 5× 1 0 -5s-1的应变速率范围内呈现超塑性变形 ,在1 0 5 0°C应变速率为 2 .5× 1 0 -4s-1时 ,最大延伸率可达 340 % ,相应的应变速率敏感指数为 0 .3,表观激活能为 2 89k J/mol.原始大晶粒组织经超塑性变形后显著细化 ,而大晶粒超塑性是由高温变形过程中发生连续回复和再结晶所致 .     

金属间化合物大晶粒超塑性

在所研究的Fe3Al,Fe3Si,FeAl,Ni3Al,NiAl和TiAl等金属间化合物中均发现大晶粒超塑性．金相分析表明,超塑性变形过程中晶粒明显细化;透射电子显微学(TEM)和位向成像显微学(OIM)分析表明,超塑性变形过程中大量亚晶形成亚晶网络,且随变形量增大,网络内小角度及大角度亚晶界密度不断增高,即发生连续动态回复与再结晶．高温塑性变形是通过位错的滑移和攀移进行的,而亚晶界的迁移、滑动和转动起到协调变形的作用,保持了材料在宏观上的超塑性．     

用粘塑性变分原理计算铝合金超塑性等温模锻力

本文提出可利用粘塑性理论解决超塑性变形的力学问题。以铝锌镁合金壁板构件超塑性等温模锻实验为基础,用粘塑性变分原理对超塑性模锻力进行了上界计算,给出了模锻温度、速度与平均单位压力的关系曲线及模锻压力-行程图,计算结果与实验数据基本一致。还讨论了用建立含有待定参数的速度场的变分法分析应变速率敏感的超塑性材料的变形过程的优点。     

超塑性原理 基于热动力学原理的塑性理论近似

本书论述了塑性理论和热动力学之间的相互作用，并介绍了固体发生非线性和不可逆变形时的理论模型。塑性理论的近似方法严格基于热动力学，因此确保了所介绍的模型服从热力学定律的约束。本书着重强调了势函数的应用，以及基于两个标量势得到材料不可逆行为本构模型的推导过程。     

700MPa级超低碳高强度贝氏体厚钢板的晶粒细化机制研究

根据超低碳微合金化的成分设计意图,采用控制轧制和控制冷却工艺得到细化的贝氏体组织,利用光学显微镜、FE-SEM和TEM对各类微观组织和析出物进行了研究和分析.结果表明,700 MPa级超低碳贝氏体厚钢板为细小均匀的粒状贝氏体和少量针状铁素体与多边形铁素体的复合组织,其屈服强度不小于580 MPa,抗拉强度不小于700 MPa,低温冲击韧性为-20 ℃,Akv不小于150 J.钢板具有强度高、韧性好和焊接性能良好的特点,其强度和韧性的良好匹配主要是由于在粒状贝氏体相变前形成了少量的针状铁素体分割奥氏体晶粒,从而细化了最终的复合组织.     

电解法生产的细晶铝锭晶粒细化能力的研究

研究了电解法生产的细晶铝锭的晶粒细化能力.结果表明,随着含钛量的增加,细晶铝锭晶粒明显减小;钛质量分数为0.20%时,晶粒平均直径为122μm.细晶铝锭的细化能力好于Al-5Ti中间合金.(细晶铝锭 RE B)联合细化晶粒,细化能力好于Al-5Ti-1B中间合金.     

低碳低硅SPHC钢精炼渣优化研究

为改善SPHC钢LF精炼效果,本研究首先利用FactSage热力学计算软件,分析了SPHC钢LF精炼渣系的理化特性,提出相应的精炼渣优化方案,并进行了工业实验验证.研究结果显示,通过对LF精炼渣系的优化,出站时钢中全氧T[ O]由优化前的24×10-6下降至优化后的20×10-6,显微夹杂物总数去除率由优化前的56.57%增加至优化后的71.54%,大型夹杂物数量也由原来的85.42 mg/10 kg下降至42.45 mg/10 kg.     

低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%～60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%～32%,MgO=4%～8%,CaO/Al2O3=1.7～1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果.     

BOF-LF-CSP工艺低碳铝镇静钢精炼过程的夹杂物变化

对BOF-LF-CSP工艺生产低碳铝镇静钢精炼过程连续密集取样,运用ASPEX扫描电镜统计分析了夹杂物成分、尺寸分布和数量变化.发现喂铝线后夹杂物数密度和面积分数都急剧增加.精炼20 min至钙处理前软吹期间,夹杂物数密度变化不大,但夹杂物面积分数却明显下降.精炼结束时主要为含有少量CaO的MgO-Al2O3尖晶石类夹杂.钙处理后,夹杂物数密度和面积分数都有增加,主要为钙铝酸盐和由于喂入过量钙生成的CaS夹杂.     

超低碳钢RH冶炼脱碳过程的数学模型

在充分考虑RH平衡碳氧浓度的前提下,建立脱碳反应数学模型．以210t超低碳钢RH冶炼工艺为背景,详细给出数学模型的建立原则与过程．将模拟结果与实际测量数据进行对比发现,数学模型与实际测量数据有很好的吻合度．碳元素在钢液内存在一定的不均匀性,真空室自由液面下降管上方碳元素质量分数最小,钢渣界面处上升管右侧碳元素质量分数最大,循环20min后,二者相差0．0025％左右．     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明：该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6．8%和2．4%;AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻;最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.     

ECAP变形低碳钢的组织变化规律

采用每道次挤压后样品旋转90°进入下一道次且旋转方向不变方式(Bc)的等径弯曲通道变形(ECAP)工艺制备亚微晶Q235钢,并研究了4个面不同的组织演化. 研究表明,ECAP变形Q235钢的组织随变形道次的增加而细化,其中第1道次的细化程度最大. 4个面的形貌也不同:S面以位错胞为主;R面在第2道次出现变形带交叉现象;而T面2道次就有近似的等轴胞出现,4道次出现了晶界很清楚的等轴晶,尺寸为0.25μm左右;L面4道次后也有等轴晶出现,但晶界没有T面4道次的晶界清楚. 8道次后所有的面都已经演化成晶界清晰的等轴晶,尺寸为0.2μm左右. 采用ECAP变形可以获得亚微晶Q235钢.     

低碳微合金钢在过冷奥氏体亚稳定区的转变

通过对低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢进行连续冷却和等温实验,发现低碳Mo-Cu-Nb-B系微合金钢在过冷奥氏体亚稳定区等温,能发生针状铁素体转变.非再结晶区变形奥氏体连续冷却时虽然能得到各类低碳贝氏体组织,但各类组织特别是针状铁素体的份额却不能有效控制.通过分阶段冷却,可以控制得到针状铁素体和板条贝氏复相组织.利用针状组织分割原奥氏体晶粒能细化组织,达到优化高强度低碳微合金钢的力学性能目的.     

低碳含硼钢中BN的析出行为

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明：由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小.     

CSP低碳铝镇静钢水可浇性控制

通过钢液-夹杂物的热力学基本理论,利用活度相互作用系数和Bjorkvall方法分别计算了CSP流程低碳铝镇静钢中钢和夹杂物的成分,详尽地分析了CaO-Al2O3二元系中中间相3CaO·Al2O3,CaO·A12O3,液态12CaO·7Al2O3和CaS夹杂的热力学性质,同时分析了钙处理过程中生成液态铝酸钙夹杂物,避免CaS夹杂析出的条件.模型的结果与工厂试验结果相符合.