低碳结构钢的奥氏体晶粒超细化

以两种不同成分的低碳微合金结构钢为研究对象,结合热模拟实验与实验室热轧实验,研究原始组织、化学成分及部分加热条件对低碳钢加热过程奥氏体晶粒超细化的影响规律.结果表明,以热轧态铁素体/珠光体经温轧并且冷变形的组织为原始组织最有利于获得超细晶奥氏体(1μm);此外适量添加合金元素Nb,Ti,V,适当提高加热速度均有利于细化奥氏体,而当加热速度大于100℃/s时,对奥氏体的超细化效果不明显;另外,加热前预变形可以显著细化奥氏体晶粒,且提高其尺寸均匀性.     

含钒0.2C-0.5Si-0.08P-Mn TRIP钢连续冷却过程中的相变行为

通过热模拟实验研究了含钒0.19%的0.2C-0.5Si-0.08P-Mn TRIP钢连续冷却过程中的相变行为.实验结果表明:奥氏体未再结晶区进行50%的大变形,使随后连续冷却过程中的铁素体开始相变温度Ar3提高42～58℃;相同冷却速度下,尤其是当冷速小于20℃/s时,变形促进铁素体的形成,而使贝氏体形核率降低;钒的氮化物和碳化物在铁素体晶粒和晶界处弥散析出,无论变形或未变形条件下,冷速0.5℃/s时,析出粒子尺寸在2～5nm范围内,只有极少量尺寸约为～20nm的较大析出粒子.     

1000 MPa 级冷轧双相钢奥氏体的等时相变动力学

在DIL 805A膨胀仪上测定了1000 MPa级冷轧双相钢在连续加热过程中的热膨胀曲线.根据杠杆定律得到的奥氏体体积分数的计算值与定量金相测量值符合较好.奥氏体的等时相变动力学可以很好地由JMAK形式的方程描述.文中还分析了冷轧压下率和加热速度对奥氏体等时相变动力学的影响,探讨了连续加热奥氏体相变过程中相界面的平衡状态.     

1000 MPa级冷轧双相钢奥氏体的等时相变动力学

在DIL 805A膨胀仪上测定了1000 MPa级冷轧双相钢在连续加热过程中的热膨胀曲线.根据杠杆定律得到的奥氏体体积分数的计算值与定量金相测量值符合较好.奥氏体的等时相变动力学可以很好地由JMAK形式的方程描述.文中还分析了冷轧压下率和加热速度对奥氏体等时相变动力学的影响,探讨了连续加热奥氏体相变过程中相界面的平衡状态.     

亚快速凝固高强度微合金钢再加热和冷却过程中的奥氏体生长和贝氏体转变动力学研究

首先,采用薄带连铸热模拟技术制备了具有亚快速凝固特征的高强微合金钢样品。然后利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位观察了样品在再加热和冷却过程中奥氏体晶粒等温长大过程和后续的贝氏体转变过程。结果表明,亚快速凝固微合金钢中的奥氏体长大过程与再加热温度关系紧密;在高温区(1000℃以上)和低温区(1000℃以下),奥氏体晶粒生长活化能分别为538.0 kJ/mol和693.2 kJ/mol。并据此建立了基于亚快速凝固微合金钢的奥氏体等温长大动力学模型,经过验证,该模型能很好地预测奥氏体晶粒在保温过程的尺寸变化规律。研究还发现,在较低温度下保温时生成的细小且弥散的析出相能够有效地阻碍奥氏体晶粒生长。此外,还原位观察了不同保温温度下（保温时间1800s）的亚快速凝固微合金钢在冷却过程中的贝氏体相变行为。研究了不同形核位置和不同原奥晶粒尺寸对贝氏体板条生长的影响。结果表明,贝氏体板条的生长速率不仅与成核位置有关,而且与原奥尺寸密切相关。     

变形温度对Fe-11Mn-4Al-0.2C钢奥氏体稳定性的影响

以锰元素质量分数为11%的冷轧中锰钢为研究对象,通过分析在不同变形温度下实验钢的显微组织和力学性能的变化规律,研究变形温度对奥氏体稳定性的影响,最终确定Mσs的温度为20~25℃.结果表明,随着拉伸温度的升高,实验钢的奥氏体稳定性逐渐增高,应变硬化能力逐渐降低.在Mσs点附近进行拉伸时,实验钢中应力诱发马氏体相变和应变诱发马氏体相变两种机制并存,TRIP效应对实验钢强度和伸长率的贡献最大,因此综合力学性能最好.通过理论模型计算可得实验钢的奥氏体平均晶粒尺寸为0.70~0.71μm.     

铝,钛,钒和铌对中碳钢奥氏体晶粒度的影响

对6炉微合金化高氮L45钢进行了长时间(1800s)加热时和快速(50℃/s)短时间(5s)加热时奥氏体晶粒长大试验。测定了奥氏体晶粒平均截线长度。在萃取复型透射电镜照片上利用图象分析仪测定了1、3和6钢样中微细析出相的尺寸分布。利用透射电镜能谱仪分析了微细析出相的化学成分。还探讨了铝及微合金化元素钛、钒和铌与加热温度对高氮中碳钢奥氏体晶粒度的影响机制。     

不同形变速率条件下低碳钢过冷奥氏体形变过程铁素体超细化

研究了低碳钢过冷奥氏体在760℃,形变速率为1 s-1和10 s-1变形时组织演变规律.结果表明,形变速率为1 s-1时真应力-应变曲线双峰特征为形变强化相变和铁素体动态再结晶的表征,相变形核集中在铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,晶粒长大在时间和空间上受到限制,细化能力较高;形变速率提高到10 s-1时,相变动力学提前,曲线只表现为形变强化相变的单峰特征,相变形核除了在上述铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,还分布到奥氏体晶内各处,晶粒间约束有所减小,尺寸稍大.通过形变强化相变和铁素体动态再结晶可以获得平均晶粒尺寸为(1.98士1.07)μm和(2.33士1.01)μm(10 s-1)左右的微细铁素体晶粒.     

28CrMnMoV钢过冷奥氏体连续冷却转变

利用Gleeble-3500热模拟机测量28CrMnMoV钢以不同速度连续冷却时的膨胀曲线,结合差热分析法和金相-硬度法,确定临界点及相变温度点,绘制并分析和应用过冷奥氏体的连续冷却曲线(CCT图),研究实验钢连续冷却时的奥氏体转变.研究结果表明:实验钢过冷奥氏体在高温区可能发生铁素体转变和珠光体转变,中温区可能发生贝氏体转变,低温区可能发生马氏体转变;当冷却速度为0.05～0.5℃/s时,转变产物为多边形铁素体、珠光体和少量贝氏体的混合组织;在1～5℃/s的冷却速度范围内,转变产物为贝氏体;当冷却速度大于5℃/s时,转变产物为马氏体;合金元素Cr,Mo,V有抑制奥氏体扩散分解的作用,以低于1℃/s的速度冷却才会有先共析铁素体和珠光体;锰质量分数较高对贝氏体转变有明显的促进作用,在0.05～10℃/s的较宽速度范围内连续冷却会发生贝氏体转变.根据测得的CCT图指导28CrMnMoV钢的分级控冷工艺,可在减小钢管淬火应力的同时,为V150油套管的高强韧性提供组织保障.     

一种铁素体-奥氏体相变动力学模型

基于混合模型及吉布斯能量平衡模型思想，建立了一种简单的吉布斯能量平衡模型，应用于Fe-C-Mn低碳钢在780℃两相区等温过程中的铁素体向奥氏体相变模拟，并分析了三种吉布斯自由能、有效晶粒尺寸、元素分布等对相变的影响.结果表明，有效晶粒尺寸及界面迁移率影响相变速率，但对最终奥氏体体积分数无影响；相变过程中相界面处锰元素的富集导致的能量耗散同时降低了相变速率及最终奥氏体体积分数.对模拟结果进行实验验证，表明模拟结果与实验结果吻合良好.     

In situ observation of austenite grain growth behavior in the simulated coarse-grained heat-affected zone of Ti-microalloyed steels

The austenite grain growth behavior in a simulated coarse-grained heat-affected zone during thermal cycling was investigated via in situ observation. Austenite grains nucleated at ferrite grain boundaries and then grew in different directions through movement of grain boundaries into the ferrite phase. Subsequently, the adjacent austenite grains impinged against each other during the α→γ transformation. After the α→γ transformation, austenite grains coarsened via the coalescence of small grains and via boundary migration between grains. The growth process of austenite grains was a continuous process during heating, isothermal holding, and cooling in simulated thermal cycling. Abundant finely dispersed nanoscale TiN particles in a steel specimen containing 0.012wt% Ti effectively retarded the grain boundary migration, which resulted in refined austenite grains. When the Ti concentration in the steel was increased, the number of TiN particles decreased and their size coarsened. The big particles were not effective in pinning the austenite grain boundary movement and resulted in coarse austenite grains.     

送装工艺对板坯再加热过程奥氏体晶粒细化的影响

连铸坯下线至加热炉的温度制度及其表层组织演变与热送或粗轧裂纹密切相关.基于热模拟实验分析了送装工艺对奥氏体转变特征和再加热晶粒尺寸的影响.高温共聚焦激光扫描显微镜原位观察表明,含Nb J55钢在双相区700℃热装时,组织为晶界膜状先共析铁素体、魏氏体和大量残留奥氏体,再加热至1200℃,奥氏体晶粒大小、位置都不变;单相区600℃温装时,组织为大量铁素体+珠光体,再加热至1200℃时,奥氏体晶粒明显细化.马弗炉模拟SS400钢双相区不同热装温度发现,铁素体转变量至少达70%时才可细化再加热后的奥氏体晶粒.在临界转变量以上,基体中铁素体转变量越多晶粒细化程度越明显.     

Austenite grain growth behavior of Q1030 high strength welded steel

The austenite grain growth behavior of Q1030 steel was studied under different heating conditions. The austenite grain size increases with the heating temperature and holding time increasing. Austenite grains grow in an exponential manner with rising heating temperature and in a parabolic manner with prolonging holding time. A mathematical model for describing the austenite grain growth behavior of Q1030 steel was obtained on the basis of experimental results using regression analysis. When the heating temperatures lie between 1000 and 1100℃ at a certain holding time, abnormal grain growth appears, which causes mixed grains in Q1030 steel.     

微合金钢初始凝固中奥氏体开始长大的温度

通过共聚焦激光显微镜对P510L钢的初始凝固过程进行了原位动态观察以考察δ相生成、包晶反应以及γ相的形成过程,并探索奥氏体开始长大温度.研究结果表明:1)冷却速度为25℃/s时P510L钢的冷却模式为首先从液相中析出δ铁素体,然后在液相与δ铁素体相之间发生包晶反应(L+δ→γ),进入三相共存区,液相消失后剩余的δ相通过固态扩散转变为γ相;2)在初始凝固过程中,奥氏体先进行一部分吞并、长大,然后才实现过剩δ铁素体向奥氏体的同素异构转变,最后实现完全奥氏体化;3)通过原位动态观察,探索了一种较为准确的确定原始奥氏体开始长大温度的实验方法,提高了奥氏体晶粒预测模型的准确性.     

In situ observations of austenite grain growth in Fe-C-Mn-Si super bainitic steel

In situ observations of austenite grain growth in Fe-C-Mn-Si super bainitic steel were conducted on a high-temperature laser scanning confocal microscope during continuous heating and subsequent isothermal holding at 850, 1000, and 1100℃ for 30 min. A grain growth model was proposed based on experimental results. It is indicated that the austenite grain size increases with austenitizing temperature and holding time. When the austenitizing temperature is above 1100℃, the austenite grains grow rapidly, and abnormal austenite grains occur. In addition, the effect of heating rate on austenite grain growth was investigated, and the relation between austenite grains and bainite morphology after bainitic transformations was also discussed.     

微合金钢中氧化物夹杂对焊接热影响区组织、性能的影响

研究了一种微合金钢中夹杂物与模拟焊接热影响区微观组织以及低温冲击韧性的关系.结果发现:实验钢夹杂物以类球状Ti2O3-Al2O3-MnS型复合夹杂为主,分布较为均匀且尺寸小于3μm;在相变冷却时间较短(T8/5=40s)时,试样微观组织以针状铁素体和沿晶铁素体为主,板条贝氏体束较少,原奥氏体晶粒尺寸在50μm左右,低温冲击性能优良;随着相变冷却时间的延长(T8/5=60,80s),原奥氏体晶粒尺寸也随之增大,相变温度的提高和相变区域的变宽使得位于原奥氏体晶界附近的夹杂物对晶界处多边形铁素体的诱导促进作用更加明显,沿晶铁素体长大剧烈,一定程度上消耗了晶内针状铁素体对组织的分割细化作用,使得低温冲击韧性有所降低.     

中厚板中间坯冷却过程中晶粒长大及控制方法

为控制中厚板中间坯长时间待温导致的晶粒长大,研究了中间强制水冷却对奥氏体组织的影响．通过对Q345B钢和含Nb-Ti钢采用1050℃变形后快冷至1050-950℃预定温度保温的热模拟方法,确定了中间坯冷却过程中的晶粒尺寸变化规律,提出了中厚板冷却过程中晶粒长大的控制方法,建立了Q345B钢和含Nb-Ti钢在中间冷却过程中的晶粒长大模型．在中间冷却过程中,Q345B钢晶粒稳定性较差,而含Nb-Ti钢晶粒稳定性良好,归因于以铌为主的析出相对奥氏体晶界的钉扎作用．中间坯的强制冷却可控制奥氏体晶粒长大,63mm厚中间坯强制冷却可有效减小平均晶粒尺寸约20μm．在实际生产中,经中间强制冷却后16mm厚度Q345B钢板的冲击韧性提高25％-70％．     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。