热轧低碳钒钢强韧化机制的研究

采用不添加Mo,Cr,Ni,低成本V-N微合金化的成分设计,对实验钢进行控轧控冷(TMCP)实验,探讨其相变机理与析出行为,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段,系统地研究了热轧微观组织和综合力学性能.结果表明,显微组织为针状铁素体、准多边形铁素体和粒状贝氏体及少量三角状M/A岛,析出的细小V(C,N)粒子呈不规则的椭球状,较均匀弥散地分布于铁素体基体内部.实验钢的屈服和抗拉强度分别为618,701 MPa,断后延伸率19%,冷弯性能合格,扩孔率达到94%,延伸凸缘性能及低温冲击性能良好,满足轮辐用钢的加工要求.细晶强化、固溶强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

Nb对低碳微合金钢连续冷却相变行为的影响

结合膨胀法和金相观察绘制了无Nb和添加质量分数0042%Nb的实验钢的动态CCT曲线,阐明了Nb对低碳微合金钢相变行为和相变组织的影响规律.结果表明,添加Nb可显著细化铁素体晶粒,抑制铁素体形成,促进贝氏体形成,使CCT曲线移向右下方,缩小铁素体和珠光体相变区,显著扩大贝氏体相变区.此外,添加Nb可显著增强细晶强化、析出强化和相变强化效果,使实验钢维氏硬度显著提高.     

高扩孔型铁素体/贝氏体双相钢组织性能研究

对540 MPa级铁素体/贝氏体双相钢的组织性能进行分析研究.结果表明,试验钢的显微组织为85％左右的铁素体加上15％左右的贝氏体；铁素体晶粒尺寸细小,基体中有较高的位错密度和大量细小弥散的析出物；贝氏体在铁素体基体上分布均匀,以板条状为主,板条间分布有较多碳化物颗粒.通过合适的成分设计和控轧控冷手段获得的铁素体/贝氏体双相钢组织形态,可较好地保证材料所需的强度-拉伸凸缘性能匹配.     

控轧控冷和回火工艺对超低碳贝氏体钢组织和性能的影响

研究超低碳贝氏体钢的控轧控冷和回火工艺对其组织及力学性能的影响.结果表明,在试验工艺下试样组织均为粒状贝氏体,且在820 ℃终轧、440 ℃回火时获得了高强度低屈强比的超低碳贝氏体钢;控轧控冷工艺可以细化贝氏体铁素体和M-A岛、降低铁素体含碳量、控制组织中软硬相的比例,从而提高材料强度、降低其屈强比.回火温度升高使贝氏体铁素体粗化、含碳量和位错密度降低、M-A岛分解成细小的板条贝氏体,并析出富铜原子团,这是材料获得高强度、低屈强比的主导因素.     

超快冷下X70管线钢热轧工艺及显微组织

研究了14.2 mm X70管线钢轧后经超快冷+层流冷却、层流冷却两种冷却制度后的显微组织及力学性能,讨论了超快冷+层流冷却下实验钢强韧化机制.结果表明:两种冷却制度下实验钢力学性能均满足API SPEC 5L X70要求,超快冷+层流冷却下实验钢强度、塑性及韧性较高,综合力学性能良好;不同冷却制度下显微组织均为贝氏体铁素体+针状铁素体+M-A岛混合组织,其中超快冷+层流冷却下针状铁素体、M-A岛组织更加细化;超快冷+层流冷却下实验钢主要强韧化机制为细晶强化与纳米析出强化;实验钢理想轧后冷却工艺为:820~840℃终轧+超快冷至450~500℃+层流冷却至350~400℃+卷取.     

铌对低碳钢形变强化相变的影响

利用热模拟压缩变形实验研究了含铌钢和相应成分的低碳钢过冷奥氏体形变强化相变的组织演变规律,探讨了铌在析出状态时对形变强化相变的影响,进行了转变动力学曲线的分析. 结果表明:形变强化相变之前有Nb(CN)析出可以显著促进铁素体形核. 含铌钢的过冷奥氏体在A3～Ar3之间变形,可以得到平均晶粒尺寸为1.9 μm的形变强化相变铁素体. 其转变动力学与低碳钢相类似,以形变强化相变为主;在铁素体转变基本完成时,含铌钢的铁素体晶粒较细小.     

超快冷下X65管线钢微观组织演变及强化机制分析

基于热连轧生产线开发了X65管线钢超快冷新工艺，系统表征了该工艺下实验钢的微观组织特征，并进一步讨论了其强化机制.结果表明，超快冷下X65管线钢微观组织为细小针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF)+M/A岛+弱化珠光体(DP)混合组织，有效晶粒尺寸为2.93μm，大角晶界百分比为31.5%;实验钢组织亚结构为细小的块状铁素体，铁素体尺寸分布在200~1000nm;在铁素体基体上析出了大量尺寸＜10nm的Nb(C，N)粒子;实验钢各项力学性能均满足API SPEC 5L标准要求.超快冷工艺下X65管线钢的主要强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及纳米析出强化的耦合强化，其中纳米析出强化强度贡献值为96.1MPa.     

超快冷对含Nb钢相变行为的影响

为揭示超快冷对含Nb钢相变行为的影响机制,利用MMS-300热/力模拟试验机研究超快冷+层流冷却条件下含Nb钢的相变行为。研究结果表明:实验钢于680℃处于铁素体相变区;当冷却速度大于20℃/s时,实验钢于600℃处于针状铁素体和贝氏体相变区。实验钢变形后冷却至铁素体相区后,随着保温时间的延长,铁素体含量逐渐增加;当保温时间超过76.5 s时,超快冷工艺下的铁素体含量高于层流冷却工艺下的铁素体含量。当前段冷却速度达到30℃/s时,组织中出现硬相组织,继续增大冷却速度,对最终相变组织影响不大。     

板条贝氏体中少量铁素体对高强钢强韧性的影响

以一种低成本高强钢为研究对象,对其实施了不同冷却模式的TMCP工艺实验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机对其组织与力学性能进行了研究.实验结果表明:通过相变强化和在两相区的保温处理,在以板条贝氏体为主的实验钢组织中引入少量铁素体,使其拥有高强度、高冲击韧性等综合力学性能.在同类工艺条件下,试验钢的抗拉强度、屈服强度以及屈强比随终冷温度降低而升高,延伸率和断面收缩率随终冷温度降低而降低.     

不同工艺下Nb-Ti微合金钢组织演变和析出行为

利用Gleeble 3800热模拟实验机、透射电镜和纳米压痕仪器等研究了终冷温度和保温时间对Nb-Ti微合金钢组织、析出行为的影响规律.结果表明:随终冷温度的升高,铁素体晶粒尺寸增大,珠光体增多,贝氏体逐渐减少,维氏显微硬度随终冷温度先升高后降低,当终冷温度为640℃时,实验钢的维氏显微硬度最大;当终冷温度为640℃时,试样中存在排列规则的相间析出和弥散分布的随机析出两种析出形式.当保温时间为0s时,析出物以相间析出和弥散析出为主;当保温时间为100s时,析出物以弥散析出为主.随保温时间增加,实验钢的纳米硬度降低了140MPa.     

V-N微合金化Q550D高强度中厚板

对V-N微合金化Q550D高强度中厚板进行了控轧控冷工艺试验,研究了沿厚度方向不同位置的显微组织,并测定了其综合力学性能.结果表明:V-N微合金化Q550D中厚板显微组织为多边形铁素体+针状铁素体,表面至心部的平均晶粒尺寸逐渐增大,针状铁素体的质量分数逐渐减少,20~30 nm的(Ti,V)N及小于10 nm的V(C,N)析出物弥散地分布在多边形铁素体和针状铁素体基体上;试验钢屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、-20℃冲击功分别为651 MPa,733 MPa,18%,170 J;细晶强化、析出强化、位错强化、固溶强化、针状铁素体组织强化为主要的强化机制;晶粒细化、低C成分设计、针状铁素体组织的形成为主要的韧化机制.     

正火过程中V--N微合金化钢的第二相行为

采用物理化学相分析、高分辨透射电镜等手段研究V-N微合金化钢在正火过程中第二相行为,并进行相应的理论计算,讨论该行为对材料性能产生的影响.正火加热保温过程中,V-N钢有约32.9%的V( C,N)未溶解,阻止奥氏体晶粒长大.在正火冷却过程中,未溶解的V( C,N)诱导晶内铁素体形核,细化铁素体晶粒,而溶解的V( C,N)重新析出,起到析出强化作用. V( C,N)析出相行为的变化导致材料力学性能的改变.与热轧态V-N钢相比,正火态V-N钢细晶强化贡献值增加31 MPa,而析出强化贡献值减少45 MPa.     

CSP生产600 MPa级低碳贝氏体钢的相变

以低碳Nb、V、Ti、Mo和Cr合金化贝氏体钢为研究对象,在Formaster-Digital膨胀仪上测定了过冷奥氏体的静态CCT曲线;在Gleeble-1500热/力模拟机上,用膨胀法测定了奥氏体的动态CCT曲线;采用扫描电镜和透射电镜分析了贝氏体钢的室温组织演变规律.结果表明:合金元素抑制奥氏体向铁素体转变,在冷却速度大于10℃.s-1的范围内,静态CCT和动态CCT的室温组织均为贝氏体,具有较高的强度;奥氏体变形促进了贝氏体转变,贝氏体转变开始温度为610～668℃,终了温度为520～551℃.     

V和V-N微合金化低碳钢碳氮化物的形变析出

通过热模拟压缩实验考察了V和V-N微合金化低碳锰钢在860~740℃范围内多道次变形时的组织演变和碳氮化物析出规律及其相互影响.结果表明,含V钢中添加少量的N促进了变形奥氏体中V的碳氮化物(尤其是氮化物)的析出和形变诱导铁素体相变.V的碳氮化物析出降低了奥氏体中固溶的V,从而减弱了固溶V对形变诱导铁素体相变的抑制作用.碳氮化物析出在奥氏体的局部区域造成贫碳区,也促进了铁素体形核.在相同处理工艺下与V钢相比,V-N钢中铁素体内碳氮化物开始析出的时间短,析出相的数量多,长大速度慢,分布弥散.     

Effect of Nb and V on the continuous cooling transformation of undercooled austenite in Cr–Mo–V steel for brake discs

The increasing speed of trains necessitates the development of brake-disc materials that meet more stringent requirements. Therefore, Nb and V have been added to Cr–Mo–V steel to improve its thermal fatigue performance when used in brake discs. In this paper, the influences of Nb and V on the static continuous cooling transformation (CCT) behaviors of undercooled austenite were studied. The microstructures, hardness, and dislocation densities at different cooling rates and with the addition of different alloying elements were also investigated. The results show that the transformation products of ferrite, granular bainite, lower bainite, and martensite form under different cooling conditions. With increasing Nb and V contents, the CCT curves are shifted to the left, ferrite and bainite transformations are promoted, and the critical cooling rate of total martensite formation is increased. The added V mainly forms V-rich M₈C₇ precipitates and reduces the dissolved C content; therefore, the A_c1, A_c3, and M_s-point temperatures increase. Moreover, the stability of retained austenite is also reduced; its content therefore decreases. Compared with V, the effect of added Nb is weaker because of its smaller content. However, the addition of Nb improves the hardness at lower cooling rates because of the precipitation of fine NbC particles and refining of the microstructure.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L的组织性能

通过层流冷却及卷取过程模拟实验和实验室热轧实验研究了冷却工艺参数对Ti微合金化汽车大梁钢510L组织性能的影响规律,并在生产现场进行了工业试制.结果表明,大冷速有利于弥散细小的TiC粒子析出,冷速和终冷温度对实验钢强度的影响是细晶强化、析出强化和相变强化共同作用的结果,N含量显著影响Ti的析出强化效果,在冶炼时应严格控制钢中的N含量,否则将对钢板的性能产生较大的影响.实现了低成本Ti微合金化汽车大梁钢510L的批量稳定生产.     

异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响

分别采用同步热轧及异速比为1.2的异步热轧对低合金钢进行热轧,研究异步热轧对低合金钢显微组织及力学性能的影响机制.结果表明,与同步热轧相比,异步热轧可显著促进低合金钢奥氏体/铁素体相变,提高热轧钢板厚度方向的组织均匀性.同步热轧工艺下,钢板表层为细晶铁素体层,厚度1/4或1/2处组织为粗大的贝氏体.异步热轧工艺下,钢板板厚方向主要为均匀的铁素体组织.两种热轧条件下,实验钢的抗拉强度和延伸率相当,分别为710~718 MPa和20%.采用异步热轧代替同步热轧后,实验钢的屈服强度由526MPa提高至561 MPa.这主要是由于同步热轧的钢板相变强化占主导,而异步热轧的钢板细晶强化相对较强.     

含B钒微合金钢的连续冷却相变行为

为开发一种新的低成本高性能含B钒微合金钢和建立其TMCP生产工艺,用MMS-200热力模拟试验机研究了实验钢在连续冷却条件下的相变规律,绘制出实验钢的静态CCT曲线和动态CCT曲线.结果表明:微量的B提高了钒微合金钢过冷奥氏体稳定性,促进了针状铁素体形成,在比较宽的冷却速度范围内能得到贝氏体组织;未变形钢相比于变形钢,在更低的冷却速度甚至0.5℃/s的冷却速度下能得到大部分的贝氏体组织,但两者在5℃/s以上的冷却速度下都得到全部贝氏体组织;变形降低了奥氏体稳定性,促进铁素体转变,含硼钢铁素体转变存在的冷速升高到2℃/s,不含硼钢的其冷速升高到15℃/s;钒微合金钢中B有利于获得高强度的贝氏体组织,冷速5℃/s以上时相变后含硼钢的硬度都高于变形及未变形不含硼钢的硬度.