含硼微合金钢中硼氮化物形成的热力学分析

应用合金元素在奥氏体中的固溶度积公式,对含硼铝镇静钢,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中各种析出相的析出关系和析出量及其对奥氏体中固溶硼质量分数的影响进行了热力学分析.结果表明:含硼铝镇静钢中BN的析出优先于Al N的析出,使增加奥氏体稳定性的B的有效质量分数减少;提高含硼钢中的固溶B质量分数的有效方法是加入比B与N的结合力强的Ti;复合微合金钢中Nb,V的质量分数对固溶B的质量分数几乎没有影响,只与钢中加入Ti的质量分数有关,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中Ti的质量分数最少为钢中N质量分数的3.4~3.8倍.     

Mn16钢V析出物的平衡相计算及分析

为预测和控制钢中V的析出物以及优化钢的成分,利用Thermo-Calc热力学软件对Mn16钢在不同温度下析出相的组成、相的析出温度、V的析出规律进行了计算,研究了C,N含量对V析出规律的影响。结合复型透射实验对V的析出行为进行了研究。结果表明:平衡态下微合金钢中的析出相主要为MnS,AlN,(TiV)(CN),(VTi)(CN)。微量的V可以在高温下的奥氏体中与Ti复合析出,形成(TiV)(CN);而钢中的V主要是以单独相的形式在γ→α"相间析出",形成VC。C含量的变化对V(CN)的析出行为影响不大,N对V(CN)的析出温度影响较显著,特别是N质量分数在0.02%～0.03%时,V(CN)的析出温度升高了124℃。     

低碳Nb--Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073～1523 K)下低碳Nb--Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb--Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84)、(NbxTi1-x)(CyN1-y)和(Nb0.5Ti0.5)(C0.56N0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.     

铁素体基Ti-Mo微合金钢超细碳化物析出规律

利用光学显微镜、透射电镜和能谱分析等方法对两种不同Ti含量的铁素体基Ti--Mo微合金钢中析出相的尺寸、分布特征、析出规律和成分进行了研究.结果表明:钢中绝大多数析出相为超细碳化物,尺寸小于10 nm,析出相尺寸呈正态分布.随着Ti质量分数由0.072%增到0.092%,析出粒子平均尺寸增大,分布峰值向粒子尺寸增大的方向移动.Ti--Mo微合金钢具有栅格状的相间析出方式,栅格间距受冷速的影响较大,晶内和靠近晶界处的栅格间距不同.能谱分析发现,不同尺寸的粒子Mo含量不同,较大颗粒(50 nm左右)析出相中不含Mo,小颗粒(20 nm)中碳化物是Ti和Mo的复合析出相,且随着粒子尺寸的减小,成分中Mo所占比重增大.     

Ti-Mo微合金钢中Mo对Ti(C,N)在奥氏体中析出量的影响

根据热力学相关理论,计算了铁基中Ti和Mo的相互作用系数.结合相关固溶量理论计算方法,对含不同量Mo和Ti的Ti-Mo微合金钢中Ti(C,N)在800℃到1300℃的奥氏体温度区固溶析出量进行了理论计算.分析计算结果发现:Mo可降低Ti在铁基中的活度,抑制Ti的析出,但影响较小,影响程度随着温度的升高而减小;Ti含量相同时,影响程度随Mo含量的增大而增大;Mo含量相同时,影响程度随Ti含量的增大出现先增大后减小的现象.最后,与相关实验数据进行对比分析认为:Ti/C原子数比约为0.5时微合金钢力学性能最好,此时Mo含量对Ti(C.N)析出量的影响最大.     

析出相对Nb-V-Ti微合金钢显微组织和性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等仪器研究了不同Nb-V-Ti比例的微合金钢的显微组织与性能,重点研究了复合析出粒子的形貌和形成机理,并探讨了其对组织性能的影响.结果表明:在含0.15%Ti的试验钢中,同时添加少量Nb和V可以明显改善试验钢的塑性和韧性,其强度达到1200 MPa级时,断后伸长率和-20℃冲击功分别为13%和102 J;复合析出相大致可以分成晶粒尺寸约为100 nm的大颗粒和晶粒尺寸约为35~50 nm的独立复合析出的(Nb,V,Ti)C两类,实验表明后者具有更好的析出强化效果.     

基于激光共聚焦显微镜模拟微合金钢连铸过程中第二相的析出行为

通过高温激光共聚焦显微镜模拟了微合金钢在不同冷却工艺下的凝固过程,并原位观察该过程样品表面的变化,探讨样品表面变化与第二相析出的关联性。研究结果表明：随着微合金钢钢液的凝固冷却,样品表面会出现细小浮凸;该浮凸出现的温度及分布位置与第二相的析出理论计算及透射电镜表征结果一致;通过原位观察该浮凸的产生,可间接表征第二相的析出,有利于分析第二相对基体组织演变的影响。     

V,Nb,Ti碳氮化物在铁素体中的析出与组织演变

对高含量的V，Nb，Ti三种微合金钢进行固溶与等温时效热处理试验，深入研究微合金元素碳氮化物在铁素体区中的析出行为。结果表明，在600℃时效时，钒的碳氯化物析出快，钛的碳氮化物析出较快，铌的碳氮化物析出慢；680℃时效时，钛的碳氮化物析出快，钒的碳氮化物析出最慢．铌的碳氮化物析出速度居中。若微合金元素的碳氮化物析出先于再结晶，则钢的组织主要是无碳贝氏体和粒状贝氏体组织．微合金元素碳氮化物后于再结晶析出，得到的组织主要为回火索氏体组织。     

控轧过程中KQ450钢的晶粒细化和析出物行为

通过定量金相,扫描电镜,透射电镜和Ｘ射线小角度散射方法研究ＫＱ４５０微合金钢在不同控制轧制条件下,工艺参数对其铁素体晶粒细化和析出物行为的影响,结晶表明：加热温度对ＫＱ４５０微合金钢晶粒粗化比较敏感;析出相是面心立方结构的ＮｂＣ,ＶＣ和Ｖ（ＣＮ）。析出物的平均尺寸随冷却速度的增大而减小。     

锻造工艺对易切削非调质钢析出行为的影响

利用GLEEBLE 1500热模拟试验机、电子显微镜以及化学萃取相分析等手段,较详细地研究了易切削非调质钢35MnVS的析出方式及锻造工艺对其析出行为的影响,并与35VS钢作了对比。结果表明:35VS与35MnVS钢中既有一般析出又有相间析出,析出相主要为V(C,N)和(Ti,V)(C,N)。对35MnVS钢来说,锻造温度较高及冷却速度较慢者,析出相的数量增多,外延生长较充分,尺寸变大。降低终锻温度及冷却速度,使钒的析出量增多,而对钛的析出则影响不大。     

微合金化对高强度低合金钢疲劳性能的影响

研究了V、Ti、V-Ti和V-Ti-Nb微合金化对高强度低合金钢疲劳性能的影响。试验结果表明,微量的钒使HSLA钢的疲劳性能得以改善;而钛和铌的加入对试验用钢的疲劳性能不利。     

超细晶粒Q235钢板力学性能和强韧化机理研究

通过添加合金元素Nb和Ti及配以合理的控轧控冷工艺，得到了强韧性配合良好的超细晶粒Q235钢板。在对钢的力学性能测试和显微组织观察的基础上，研究了超细晶粒钢组织结构与性能之间的关系。结果表明，超细晶粒Q235钢的组织为铁素体加珠光体；但其性能较传统Q235钢翻了一番；强度改善是控轧控冷工艺和加入微合金化元素Nb和Ti综合作用的结果。超细晶粒Q235钢板的强韧化机制主要是细晶强化，其次为沉淀强化。     

Recent progress in third-generation low alloy steels developed under M^3 microstructure control

During the past thirty years, two generations of low alloy steels(ferrite/pearlite followed by bainite/martensite) have been developed and widely used in structural applications. The third-generation of low alloy steels is expected to achieve high strength and improved ductility and toughness, while satisfying the new demands for weight reduction, greenness, and safety. This paper reviews recent progress in the development of third-generation low alloy steels with an M^3 microstructure, namely, microstructures with multi-phase, meta-stable austenite, and multi-scale precipitates. The review summarizes the alloy designs and processing routes of microstructure control, and the mechanical properties of the alloys.The stabilization of retained austenite in low alloy steels is especially emphasized. Multi-scale nano-precipitates, including carbides of microalloying elements and Cu-rich precipitates obtained in third-generation low alloy steels, are then introduced. The structure–property relationships of third-generation alloys are also discussed. Finally, the promises and challenges to future applications are explored.     

高强度精轧螺纹钢筋的组织与性能

对国内外精轧螺纹钢筋的组织与性能进行了对比分析与实验研究 ,结果表明 ,与国内余热处理钢筋相比 ,国外精轧螺纹钢筋的强度、塑性高 ,硬化层深 ,晶粒显著细小·通过调整合金成分 ,添加微合金元素 ,改进热处理工艺 ,使鞍钢精轧螺纹钢筋的晶粒显著细化 ,其强度、塑性大幅度提高 ,σ0 2 /σb 达到了 1 0 80MPa/1 2 3 0MPa级国际同类产品的先进水平·新工艺处理钢筋的强化机制为细晶强化与析出强化     

针状铁素体组织的纳米硬度

以Mn-Mo-Nb-B微合金系统为研究对象,利用动态连续刚度测量纳米压痕技术,结合低碳微合金钢中针状铁素体组织的特点,分析针状铁素体组织的纳米硬度-位移曲线,计算针状铁素体组织的基体纳米硬度.结果表明：针状铁素体组织的基体纳米硬度为2.14GPa,波动为29.37％,与动态CSM方法提供的原始结果相比,通过对特定显微组织的纳米硬度-位移曲线分析而得出的纳米硬度数据的波动显著减小.     

热镀锌IF钢基板的实验研究

研究了不同微合金化元素加入量条件下，无间隙原子钢的再结晶温度和组织，获得了对实际生产十分有益的微合金元素含量与间隙原子碳，氮间的定量关系式，并着重分析了化学成分，工艺参数以ＩＦ钢成型性能的影响，提出了合理的生产工艺参数。     

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.     

Properties and homogeneity of 550-MPa grade TMCP steel for ship hull

Ultra low carbon steels by the thermal mechanical control process (TMCP) with less Ni, Cr, and Mo contents have been developed for 550 MPa grade heavy gauge ship hulls and offshore structures. The relationships among microstructures, process, and properties of the studied steel have been investigated. A series of accurate control technologies have been developed for this kind of steel. Cu microalloying and TMCP+relaxation precipitation control (RPC)+accelerated cooling process were employed to optimize the mechanical properties and ensure the homogeneity of the 80-mm thick plate. The microstructures of thin plates slightly changed from surface to center, but the microstructures of the heavy gauge plate (80 mm) changed notably. Adopting the simple composition, it can meet the requirement of thin plates by adopting a few microalloys. As for thick plates (80 mm), a little higher Cu and Ni contents should be adopted. These steels can meet the needs without tempering. By these ways, the properties of the steels can be optimized, and the cost can be decreased notably.     

化学成分与热轧工艺对15MnV钢组织性能的影响

在实验室条件下研究了化学成分与热轧工艺对１５ＭｎＶ钢组织性能的影响。结果表明，只要成分与热轧工艺控制适当，将该钢的锰含量降至１．２％是可能的。得出了１５ＭｎＶ钢降锰生仍满足规定的力学性能要求的相应合适成分与热轧工艺。     

含Nb—V高强度钢强韧化机理研究

利用透射电镜、Ｘ射线和化学相分析等方法研究了含Ｎｂ－Ｖ微合金钢不同控轧控冷工艺下组织与性能的变化,结果表明,其良好的综合性能主要归因于细化铁素体晶粒产生的细晶强化和细小弥散沉淀出的Ｎｂ（ＣＮ）和Ｖ（ＣＮ）质点的沉淀强化作用。