退火温度对含磷高强IF钢FeTiP析出行为的影响

通过模拟罩式退火过程,研究了含磷高强IF钢中FeTiP粒子在退火过程中的析出行为,利用透射电镜选区衍射并结合能谱分析,确定了FeTiP的晶体结构.结果表明:650℃退火试样中只含有少量FeTiP,随着退火温度的升高,FeTiP数量明显增加,其大量分布于晶内及晶界处,且晶界处析出物尺寸明显大于晶内析出物.当退火温度升高到800℃时,FeTiP完全溶解,因此在整个基体无法检测到FeTiP.FeTiP的溶解消除了其对再结晶的阻碍作用,最终获得高强度{111}取向再结晶组织,从而提高高强IF钢成形的性能.FeTiP具有斜方晶体结构,且析出物中Nb元素的存在(含Nb原子可表达为Fe(Ti,Nb)P)不会引起晶体结构的改变.     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe3C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

一种高Nb-IF钢的组织和织构特征

以一种新型高Nb-IF钢和传统Nb+Ti-IF钢为研究对象,分别进行相同的冷轧及退火处理,对比研究了两种实验钢的微观组织和织构演变特征.结果表明:与传统Nb+Ti-IF钢相比,该新型高Nb-IF钢由于添加了较高含量的C和过量的固定元素Nb从而提高了再结晶温度;875℃退火时,平均晶粒直径由传统Nb+Ti-IF钢的15.4μm细化到12.1μm,大量尺寸在10～30nm之间的细小Nb(C,N)复合析出粒子是其晶粒细化的原因;有利r值的ND∥{111}纤维织构峰值更加尖锐且发展速度较快.EBSD分析结果表明,该新型高Nb-IF钢组织均匀性良好,相邻晶粒取向夹角≤15°的小角晶界及低ΣCSL晶界含量...     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050～1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

铌对弹簧钢60Si2MnA动态再结晶的影响

在Gleeble-1500热模拟实验机上研究含铌弹簧钢的动态再结晶行为,用透射电镜对铌的析出物进行观察,并分析铌对弹簧钢动态再结晶的影响.结果表明,含铌弹簧钢易发生动态再结晶,在温度为850～1 050 ℃、变形速率为0.1～20 s-1条件下均发生动态再结晶;在变形速率为5 s-1的条件下,60Si2MnA动态再结晶的发生推迟50 ℃左右;在低温情况下,铌推迟60Si2MnA动态再结晶的主要原因是Nb(C,N)的析出及其钉扎作用.     

冷变形后微合金钢碳氮化物的析出与组织

通过固溶时效处理，研究冷变形、时效温度等因素对微合金元素V，Ti，Nb的碳氮化物沉淀析出行为和组织演变过程的影响。结果表明：预变形试验钢的时效动力学曲线和未变形试验钢的时效动力学曲线具有相似的形状，预变形后达到的硬度峰值高，所需的时效时间缩短。预变形对含钒钢和含钛钢的碳氮化物析出动力学的影响很小，组织发生了再结晶并生成铁素体组织。预变形促进了含铌钢的碳氮化物较快析出，阻止再结晶，保持粒状贝氏体组织。     

Nb,C(污染W)及湿氢处理对Fe晶界内耗的影响

研究了湿氢处理前、后的Fe及其加Nb,C的合金晶界内耗。发现Nb,C(及污染带入合金内的W)等使晶界蜂明显减低;合金中Nb,C量越高,晶界峰越低。Nb,C也使晶界峰温度大大升高和弛豫激活能显著变大。湿氢处理强烈降低(甚至消除)实验合金的晶界峰,使峰温度大幅度提高。对结果进行了讨论。     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.     

稀土对T91耐热钢动态再结晶行为影响

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了不同变形条件下微量稀土对T91耐热钢动态再结晶行为的影响.分析绘制了稀土加入前后实验钢的真应力–真应变曲线、再结晶–温度–时间图、再结晶图及功率耗散图,并计算了高温下实验钢的再结晶激活能.在变形温度为850～1100℃,变形速率为0.004～10 s 1变形条件下,变形温度越高和变形速率越低,动态再结晶越容易发生.稀土加入会产生固溶强化,稀土元素与碳原子发生交互作用,且在晶界处或晶界附近偏聚,使变形抗力与峰值应变均增大,再结晶激活能由354.6 kJ.mol 1提高到397.2 kJ.mol 1.另外,稀土会显著推迟再结晶发生时间,扩大再结晶的时间间隔,推迟再结晶动力学过程.     

薄板坯连铸连轧过程中的静态软化行为

采用本钢Gleeble-2000热/力模拟试验机模拟了本钢薄板坯连铸连轧过程中奥氏体的静态软化行为.结果表明:与不含Nb钢相比,含Nb钢明显抑制了奥氏体的静态再结晶,软化率曲线出现了平台;与固溶Nb相比,析出Nb对静态再结晶的抑制作用更大;同传统流程相比,薄板坯连铸连轧生产线轧制低碳钢(包括含Nb钢和不含Nb钢)在道次间隔期间的静态再结晶激活能明显提高,更不容易发生静态软化行为.     

溶质原子晶界偏聚动力学过程的数值模拟

建立了溶质原子在晶界的平衡偏聚、非平衡偏聚、晶界偏聚溶质向沉淀析出转化以及冷却速度等因素的晶界偏聚物理模型和数学模型.模型考虑了晶界及晶界附近扩展畸变区对溶质的吸附作用和吸附能力.对含硼0.001 0%的Fe-40%Ni-B合金体系从1 150℃连续冷却到640℃的过程中硼的晶界偏聚状态进行了模拟计算.计算表明,晶界区域硼富集因子在降温初期增加较快,随后增幅变缓,模拟数据显示过程中有晶界区域硼原子向晶内的反向扩散;当晶界上偏聚的硼转化为析出物时,晶界区域富集因子的增加再次变快.模拟计算结果与已发表的实验结果吻合较好.     

高强细晶IF钢微观形貌的研究

以新型高强细晶IF钢为研究对象,通过实验室冷轧和退火实验,研究了退火工艺对高强细晶IF钢微观形貌的影响.通过微观组织观察可以发现,化学成分的改善、轧制及退火工艺的控制可以使这种钢不仅具有细小的晶粒,而且存在10～40nm的细小析出物Nb(C,N);晶界附近析出物非常稀少,称之为PFZ(晶界无析出物区),且仅存在于晶界的一侧;部分三叉晶界处存在晶界合并现象.实验表明,由于这种钢中Nb析出物非常细小,使晶粒大大细化;同时由于PFZ带的存在,使这种钢具有较低屈强比及较高延伸率,且成形性能良好.     

C和N含量对V微合金非调质钢静态再结晶量的影响

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820～880℃温度范围内最为明显,因此钢中V析出物对道次间再结晶过程影响很大.进一步研究表明,V-N微合金非调质钢道次间静态再结晶量受C含量的影响并不呈简单线性关系:在760～880℃温度范围内,道次间静态再结晶量在钢中C质量分数为0.33%时均为极大值,而940℃下所有五种实验钢均完成了静态再结晶;钢中V析出物对道次间静态再结晶的影响机制相当复杂,与其析出时机关系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金实验钢中,发现当N质量分数从140×10-6增加到210×10-6时,该温度范围内道次间静态再结晶量下降14%～19%,N含量增加有明显抑制道次间静态再结晶的作用.     

冷轧低合金高强钢再结晶和析出行为研究

利用热模拟试验机研究了冷轧低合金高强钢的再结晶动力学规律,并基于JMAK方程建立了再结晶动力学模型,为退火过程中铁素体再结晶和析出行为的控制提供了理论依据.结果表明,随退火温度升高,铁素体达到完全再结晶时所用时间大大缩短;冷轧压下量相同时,初始贝氏体组织具有更高的位错密度和储存能;80℃/s快速加热条件下,回复和再结晶过程相应同步提前,且再结晶发生前的剩余变形储能增大,从而使铁素体再结晶快速完成.同时新工艺下实验钢析出粒子尺寸更均匀,体积分数更高,析出强化贡献更明显.     

含Nb船板钢再结晶行为及控轧工艺研究

在Φ450轧机上对含Nb船板钢进行阶梯轧制,研究不同变形温度和变形量下高温奥氏体再结晶行为,绘制出奥氏体形变再结晶区域图,根据再结晶区域图进行热轧实验,通过两种不同的控轧工艺实验对比,寻求力学性能稳定的含Nb船板钢控轧工艺。结果表明,变形温度为1000℃,20%的变形量可发生奥氏体再结晶;变形温度为900℃,低于30%的变形量不发生奥氏体再结晶,变形量增大至40%～50%,发生部分奥氏体再结晶;变形温度为850℃,50%的变形量也不发生奥氏体再结晶。终轧温度提高至910℃,利用超快速冷却技术,合理控制精轧阶段的变形量,可使含Nb船板钢获得与低温终轧条件相当的力学性能。     

预析出对冷轧3003铝合金析出行为及再结晶晶粒尺寸的影响

通过电阻法、光学显微镜观察、扫描电子显微镜观察以及能谱分析, 研究预析出对冷轧3003铝合金析出行为及再结晶晶粒尺寸的影响. 研究结果表明： 3003铝合金经610 ℃/36 h均匀化接着经480 ℃/10 h预析出处理后, 晶粒内析出大量含Mn的第二相粒子, 降低了固溶体中的Mn含量, 从而降低了合金冷轧后再结晶退火时的析出驱动力, 其析出温度比未经预析出合金的温度提高了约50 ℃. 在最后的再结晶退火过程中, 在再结晶基体上第二次析出的弥散粒子与预析出的粒子共同阻碍了再结晶晶粒的长大, 从而获得了晶粒细小的再结晶组织.     

余热处理含Nb钢筋中Nb的作用

采用热模拟、透射电镜、电解萃取相分析及电子衍射等手段对余热处理含Nb钢筋中Nb的作用进行了考查。发现经余热处理的含Nb钢筋中,微量Nb的2/3以Nb(C,N)的形式存在,其余为固溶态。固溶于奥氏体和由奥氏体析出的Nb(C,N),强烈阻止了形变奥氏体的再结晶,从而细化了形变奥氏体及相变后的组织,由铁素体或从相界析出的极细Nb(C,N)发挥了析出强化作用。细晶强化及析出强化的共同作用减少了焊区强度降。     

低碳含铌钢粗大奥氏体的静态再结晶

利用Gleeble1500热模拟机研究了Nb质量分数0.089%的高温热机械轧制钢(4#Nb钢)在粗大奥氏体晶粒条件下的静态再结晶规律.作为对比,同时研究了一种铌质量分数0.049%的低碳含铌钢(2#Nb钢)的静态再结晶规律.实验结果表明:4#Nb钢的静态再结晶动力学过程比2#Nb钢慢,在高温时差异较小;随着形变温度的降低,4#Nb钢的静态再结晶动力学被极大地延迟.根据实验数据建立了静态再结晶模型,该模型对轧制工艺的制定有一定的指导意义.     

铌微合金化钢中热形变奥氏体的再结晶与沉淀过程研究

本文对10MnNb钢热形变奥氏体的再结晶和沉淀过程进行研究,并与16Mn钢作对比,以判别铌的影响。铌的微量添加使形变奥氏体的动态回复与再结晶过程得到延缓。无铌钢动态再结晶的表现激活能为30.4kcal/mole,而含铌钢则为74.9kcal/mole。铌的添加亦明显地阻碍热形变奥氏体的静态回复与再结晶;在800℃时,含铌钢的静态再结晶几乎完全被抑制。形变奥氏体的再结晶有两种方式:一种是应变诱导晶界迁移,但不是主要的方式,主要的是通过原奥氏体晶界或退火孪晶界上形核并长大。形变奥氏体中的应变诱导碳化物沉淀和未形变奥氏体中碳化铌的静态沉淀研究表明:0.357的应变量可使碳化物沉淀过程加速两个数量级。再结晶过程改变了沉淀粒子的尺寸与分布。这是由于再结晶前沿界面引起沉淀粒子快速粗化所致。本文对再结晶和沉淀过程的交互作用的微观机制进行了探讨。铌抑制再结晶过程的原因是由于溶质原子对晶界或亚晶界的拖曳效应以及碳化铌沉淀粒子对这些晶界的钉扎作用。根据铌对热形变奥氏体再结晶与沉淀过程的影响规律,对优选10MnNb钢的控制轧制工艺参数作了分析并提出了建议。