Ti-IF钢第二相粒子析出热力学浅析

本文采用CSP工艺生产Ti-IF钢,通过FactSage软件计算不同成分方案Ti-IF钢冷却过程第二相粒子TiC、TiN、TiS、Ti_4C_2S_2质量分数随温度变化关系,确定了第二相粒子析出温度范围。分析了第二相粒子对{111}织构的影响,结果表明降低C含量,适当提高S含量,可提高Ti-IF钢{111}有利织构的比率。     

第二相粒子与织构对高强Cu--Ni--Si系合金薄板各向异性的影响

利用利用X射线衍射、电子背散射衍射和透射电子显微镜等手段研究了Cu-Ni-Si系合金在不同固溶温度下第二相与织构对其平面各向异性的影响.结果表明:随固溶温度的升高,合金强度和伸长率均出现先升高后降低的趋势,且存在明显的各向异性;800℃固溶时,Cu'和S'为主织构,部分形变晶粒诱发少量Brass、Goss和{011}〈511〉取向的形成,使得合金各向异性减弱;高温固溶时(≥850℃),晶粒发生完全再结晶,Cu'和S'织构强度显著增加,Brass等织构减弱甚至消失,各向异性增强;850℃固溶时效后形成δ-Ni2Si析出相,并与基体满足[001]Cu//[110]δ,(010)Cu//(001)δ位向关系,温度进一步增加,第二相析出体积分数降低,有利于改善材料的各向异性.     

3004铝合金再结晶织构及其显微组织

应用取向分布函数(ODF)和透射电镜(TEM)研究了3004铝合金再结晶织构及其显微组织·结果表明:在退火样品中存在较强的再结晶U({001}〈100〉)立方织构,且该织构随退火温度的升高而增强,在350℃和450℃时强度级别分别达8级和12级,再结晶R/S({124}〈211〉)织构、S({123}〈634〉)和C({112}〈111〉)织构组分强度较低·TEM形貌像表明:经250℃,120min退火后,样品中回复过程已基本完成;在300℃以上退火时,随着退火温度的升高,再结晶晶粒不断长大,第二相粒子继续析出,弥散地分布于晶粒内的亚晶界上,并被位错所包围,在再结晶过程中起到了促进形核的作用·     

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.     

含铜无取向电工钢中析出相及其析出机理

研究了含铜低碳低硅无取向电工钢中的析出相及其析出机理.由能谱(EDS)及选区电子衍射(SAED)分析可知,铁素体基体上存在的大量弥散分布的等轴状析出相为类B2结构的铜.这些铜析出相的析出机理可以是一般析出、位错析出、台阶机理相间析出和弓出机理相间析出:一般析出在550、650和750℃三个等温温度均可发生;位错析出只发生在较低的等温温度(550℃),此时析出相呈特殊的平行短列状;台阶机理相间析出也可在上述三个等温温度下发生,但650℃等温时最有利于台阶机理相间析出,此时析出相平直列状分布;弓出机理相间析出只发生在较高的等温温度(750℃),析出相弯曲列状分布.     

氯化镁电解阴极过程机理及液镁析出状态的研究

在７００～７５０℃的温度条件下，应用电化学稳态技术和暂态技术，对氯化镁电解镁离子的放电过程和液镁成核过程进行了研究．在此基础上考察了工艺条件对液镁析出状态的影响．研究表明：镁的析出过程是包含两个电子的受扩散过程控制的简单反应；液镁析出的相过程为三维瞬时成核过程．导出了成核速度和核心生长速度表达式．电解质氯化镁浓度、电流密度、电解温度和电极材料均能影响液镁析出状态．     

合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

Al5TiB对消失模铸造B319铝合金组织性能的影响

利用等离子体发射光谱仪、X射线衍射仪、差分扫描量热仪以及金相分析等手段，研究了Al5TiB中间合金对消失模铸造B319铝合金组织性能的影响．结果表明，Al5TiB不改变消失模铸造B319铝合金β-Fe相及Al2Cu相的析出机理，但会使β-Fe相粗化，并减少β-Fe形式析出，而不再以文字状的α～Fe形式析出．研究发现，消失模铸造B319铝合金的共晶温度和Al2Cu相析出温度均比金属型铸造条件下的要高；采用Al5TiB加入0.15%Ti，消失模铸造B319铝合金的共晶温度和Al2Cu相析出温度分别为569.8℃和513.3℃，而在金属型铸造条件下，则分别降为564.7℃和510.6℃．Al5TiB可使消失模铸造B319铝合金平均晶粒尺寸从800μm降至370μm以下；合金的σb和δ分别从152MPa和1.6％提高到167MPa和2.1％以上．     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

普适的碳氮化物析出热力学模型的建立

基于规则溶体模型、双亚点阵模型及第二相固溶析出理论,建立了普适的碳氮化物析出热力学模型.采用该模型,计算了不同温度下0.17C-0.023Nb-0.012Ti-0.004N钢中理想配比型及缺位型析出相与基体间的热力学平衡信息,包括基体成分、析出相成分及其体积分数.结果表明:在相同温度下,相比于理想型第二相,缺位型第二相的溶解度较大,析出体积分数较小;随着析出温度的降低,析出相逐渐由氮化钛演变为富含铌和碳的复合相,且不同类型第二相的体积分数差异逐渐缩小.     

Mn含量及卷取温度对TSCR流程生产Ti微合金高强钢组织与力学性能的影响

在TSCR流程上研究Mn含量和卷取温度对Ti微合金高强度钢组织与力学性能的影响。结果表明,随着钢中Mn含量的升高,铸坯与热轧成品板组织细化,其强度显著提高;而卷取温度的降低虽使热轧板组织得到细化,但抑制了纳米尺寸含Ti相的充分析出,热轧板强度降低。由此可见,在细化组织的同时提高纳米尺寸析出物数量是生产Ti微合金化高强钢的关键所在。     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

冷却工艺对低碳Ti微合金化热轧超高强钢组织性能的影响

对实验钢采用低碳高Ti微合金化的成分设计,进行了控轧控冷实验,通过控制不同的冷速和卷取温度,研究了过冷度和原子扩散速率对钢组织演变及(Ti,Mo)C粒子的析出行为的影响.研究结果表明,冷速为30℃/s,卷取温度为420℃时,实验钢屈服强度大于690MPa,抗拉强度为820MPa,断后伸长率达18%,并具有良好的低温冲击韧性.显微组织性能研究表明,多边形铁素体、针状铁素体、细小M/A岛及弥散的(Ti,Mo)C析出粒子的混合组织可实现强度和韧性的良好匹配.     

CSP流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、物理化学相分析等方法并结合热力学计算,分析了CSP工艺生产的钛微合金化高强钢的析出物特征及析出规律.研究发现：屈服强度700 MPa级高强钢中存在大量球形的纳米级TiC和Ti( C,N)粒子及少量不规则形状、100 nm以上的Ti4 C2 S2粒子,TiN在连轧前完成析出,TiC主要在卷取和空冷时析出.不含钼钢和含钼钢(0.1% Mo)中MC相的质量分数为0.049%和0.043%,由于钼的加入,含钼钢中Ti的析出量较少,但析出粒子更为细小,并定量得到了不含钼钢和含钼钢的析出强化效果分别为126 MPa和128 MPa.     

厚规格热轧带钢高精度卷取温度控制模型

卷取温度是影响带钢组织性能的重要工艺参数.在生产实践中，如何提高厚规格带钢卷取温度的控制精度是一个难点.针对厚规格带钢在层流冷却过程中的工况特点，提出了温度场计算模型和对流换热系数模型的改进方法，并开发了一种全新的基于相似策略的自适应模型，以改善卷取温度前馈控制效果.经现场应用证明，本文提出的方案能有效提高厚规格带钢的卷取温度控制精度，其中厚度大于12 mm的带钢平均命中率可达到94.9%.     

应用铁素体区热轧工艺开发超低碳热轧深冲板

研究了铁素体轧制工艺条件对一种Ti-IF钢的性能,特别是深冲性能的影响.采用铁素体区润滑轧制和高温卷取,r值最高为1.38,延伸率达到50%以上.而奥氏体轧制条件下r值低于1.0.织构分析证实在润滑轧制条件下,强的{111}再结晶织构沿厚度方向较均匀分布,剪切织构较弱,而在无润滑轧制条件下,{111}再结晶织构很弱,并且形成了较强的{110}剪切织构.为获得具有良好深冲性能的热轧板,要求加热温度在1 100-1 150℃之间,终轧温度在750-800℃之间, 卷取温度大于650℃.     

Low Carbon Low Alloy Submicro-Steel with Nano-Precipitates

A submicro-steel sheet was successfully fabricated by severe warm-wiling at 773 K through a single pass. The microstructure was characterized first and the thermal stability of the submicro-steel was investigated by annealing the steel at different temperatures.Results indicate that grains are nearly equiaxial with an average diameter of 300 nm for grains near to the surface and 600 nm for grains at the center of the sheet and the submicro-steel can be subjected to annealing at 773 K without obvious grain growth. The formation of the submicro-structure can be related to a severe plastic deformation-induced grain refinement mechanism. The unusually high thermal stability can be attributed to the pinning effect of numerous uniformly-distributed nano-precipitates in the steel. The average diameter of the larger precipitates is about 30 nm and the smaller less than 10 inn.     

热轧带钢力学性能预测模型及其应用

为实现对热轧带钢的屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率等力学性能的预测及控制,利用人工神经网络技术,分别建立了根据生产工艺参数预测力学性能的质量模型,以及根据力学性能要求对生产工艺参数进行优化的逆质量控制模型.利用质量预测模型,分析得出屈服强度随卷取温度的上升而下降的变化规律,进而可以对组织性能进行在线调整,实现在线应用.     

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.     

卷取温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却工艺,研究卷取温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响规律.结果表明:卷取温度由504℃降至250℃时,铁素体体积分数变化很小(857%～878%),铁素体晶粒尺寸变化也很小(36～37μm),组织中的硬相由以贝氏体为主转变为以马氏体为主;实验钢的抗拉强度由510MPa升至597MPa,屈服强度由475MPa降至389MPa,延伸率变化较小(322%～350%).另外,随着卷取温度的降低,铁素体与贝氏体或马氏体间的变形协调能力降低,使扩孔过程中微孔提前形核,同时加快了已有微孔的长大及合并过程,导致试样发生的塑性变形减小,扩孔性能降低,扩孔率由1014%降至524%.