锆脱氧钢中非金属夹杂物及对显微组织的影响

实验用钢在低碳锰钢基础上采用锆脱氧及钛微合金化,研究了连续冷却和等温热处理条件下的组织转变行为,分析了夹杂物的析出类型及对组织转变的影响机理.统计结果表明:夹杂物在0.2~1μm尺寸范围内有较高的数量密度,主要为Zr O2·Mn S和Zr O2·Mn S·Ti N复相夹杂,与热力学分析结果一致.实验钢以1℃/s连续冷却及500℃等温时均得到晶内针状铁素体组织,促进铁素体形核的主要夹杂物类型为Zr O2·Mn S·Ti N.Mn S以Zr O2为核心复合析出形成贫锰区是促进铁素体形核的重要因素,Ti N的复合析出降低了铁素体形核界面能,进一步促进了针状铁素体转变.     

稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征（夹杂物种类、尺寸分布和体积分数）对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物（包含稀土氧硫化物）与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10-4时其体积分数达到53%.     

低碳微合金钢中Ti_xO--MnS型复合夹杂对焊接热影响区微观组织相变的影响

对比分析了两种低碳微合金钢中夹杂物对焊接热影响区组织相变的影响.对实验钢中夹杂物的分布和尺寸进行观察并在透射电镜下分析了夹杂物的选区衍射斑图样.采用热膨胀法结合金相分析建立了实验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)和等温转变曲线(TTT曲线).研究发现,Ti脱氧钢中夹杂物以尺寸小于3μm的TixO--MnS型球状复合夹杂为主,其中TixO核心有两种类型(Ti2O3和Ti3O5).这类夹杂物具有诱导晶内针状铁素体形核的能力,针状铁素体优先在TixO--MnS型复合夹杂界面上形核,从而导致Ti脱氧钢相对于Al脱氧钢的贝氏体相变开始温度升高,相变时间也明显提前.     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

Al-Ti-Mg复合脱氧对钢中夹杂物及组织的影响

通过采用Fe-50%Ti、Ni-16.7%Mg和Fe-70.74%Si等合金对工业纯铁脱氧,研究了Al-Ti-Mg复合脱氧低碳钢中夹杂物的类型和尺寸分布规律以及钢的铸态组织.实验结果表明:Ti处理比未加Ti处理试样夹杂物总量增加400mm-2,而且夹杂物明显细化;Ti-Mg复合脱氧,钢中夹杂物的总量相对于Mg单独处理增加200 mm-2;Ti处理后,奥氏体晶粒内出现大量针状铁素体.对比而言,Al-Ti-Mg复合处理钢中针状铁素体分布最为均匀,无块状铁素体出现.     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La2 O2 S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La2 O2 S+TiOx+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.     

大热输入焊接用钢的组织与力学性能

为研究大热输入焊接用钢的工业化生产工艺,采用实验室研究的氮化钛和氧化钛微细分散新工艺技术,对冶炼过程中合金的添加顺序和添加时机进行控制,在国内某钢厂进行了大热输入焊接原油储罐用钢的工业生产.通过对传统钢和工业试制钢焊接热模拟和气电立焊实验的冲击韧性对比,分析夹杂物数量、类型及尺寸对焊接热影响区组织的影响.结果表明:钢板的力学性能符合国标要求,屈强比小于0.9,在400 kJ/cm的焊接热输入条件下,熔合线组织为多边形先共析铁素体和晶内大量针状铁素体,具有良好的低温冲击韧性.尺寸为1~3μm的含TiOx-Al2O3-MnS类夹杂物最有利于晶内针状铁素体(IAF)形核.     

Ti-Mg复合脱氧对钢热影响区组织和冲击性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行焊接热模拟实验,研究16Mn钢经微Ti和Ti-Mg处理后焊接热影响区组织及冲击性能的变化,并利用扫描电镜和能谱分析法观察和分析实验钢的夹杂与冲击断口形貌.Ti和Ti-Mg复合处理试样的热影响区显微组织分别主要是晶界块状铁素体+晶界侧板条铁素体和晶内针状铁索体+晶界块状铁索体.经Ti处理后钢中夹杂物主要为5μm左右的TiOx+MnS复合夹杂,经Ti-Mg复合脱氧后钢中夹杂物主要为2μm左右Ti-Mg-O+ MnS组成的复合夹杂,且后者明显细化了钢中夹杂物尺寸.Ti-Mg复合脱氧试样中存在大量细小夹杂颗粒,一方面可钉扎裂纹,另一方面诱导形成了使大量针状铁素体,大焊接热输入条件下Ti-Mg复合脱氧试样热影响区冲击韧性明显强于单独Ti处理的试样.     

Al对热挤压模具钢 SDAH13连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测定Al质量分数分别为0.77%和1.43%以及无Al的热挤压模具钢SDAH13的连续冷却转变曲线,并结合光学显微镜、扫描电镜及显微硬度仪分析Al元素对SDAH13钢相变点、连续转变规律、组织以及硬度的影响.结果表明：Al元素显著提高SDAH13钢的Ac1、Ac3和Ms点,降低淬火残留奥氏体含量,同时扩大铁素体及奥氏体两相区.在1060℃奥氏体化温度下,Al元素对SDAH13钢贝氏体相变的临界冷速(0.30℃·s-1)无明显影响,但使贝氏体相区变宽,Al质量分数分别为0.77%和1.43%的SDAH13钢的珠光体相变的临界冷速(0.05℃·s-1和0.3℃·s-1)均高于无Al的SDAH13钢的临界冷速(0.02℃·s-1),且Al质量分数为1.43%的SDAH13钢在0.02~0.08℃·s-1冷速下出现先共析铁素体组织. Al的加入还使SDAH13钢淬火硬度有所降低.     

低碳钢中以氧化物为核心针状铁素体的形成

通过高温热扩散结合法系统地研究了在含CaO,CeO2的低碳钢中晶内针状铁素体形核现象. 实验结果表明:钢中针状铁素体的形核是由稳定的氧化物CaO,CeO2质点非均匀形核引起的. 在CaO,CeO2氧化物周围存在明显应变区,它是晶内针状铁素体非均匀形核起支配作用的驱动力,可以在一个夹杂氧化物上多处形核,同时形成大量新的奥氏体/铁素体高能内界面,提供发生激发形核的表面效应. 氧化物尺寸在0.1～0.6?m范围内对形成晶内针状铁素体效果最好.     

冷却速率对奥氏体不锈钢凝固过程影响的原位观察

通过采用激光共聚焦扫描显微镜对AISI304奥氏体不锈钢的凝固过程进行了原位动态观察研究.发现当冷却速率为0.05℃.s-1时,奥氏体不锈钢以胞状晶方式凝固,其凝固模式为FA模式,即δ铁素体相先从液相中形核并长大,γ相在1 448.9℃时通过与液相发生包晶反应（L＋δ→γ）在δ铁素体相界形成,当温度降到1 431.3℃时液相消失,δ铁素体相通过固态相变转变为γ相,富Cr贫Ni的残留铁素体位于胞状晶之间.当冷却速率为3.0℃.s-1时,奥氏体不锈钢以枝晶方式生长,冷却到1346.4℃时包晶反应在液相与δ铁素体相界之间进行,其残留铁素体位于枝晶干,与冷却速率为0.05℃.s-1时相比,其残留铁素体的数量增多,残留铁素体富Cr贫Ni的程度减轻.     

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M23 C6型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M7 C3型和M23 C6型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M7 C3型为主,少量M23 C6以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.     

钛微合金化热轧双相钢的工艺研究

通过模拟实验研究了钛微合金化热轧双相钢的连续冷却转变曲线及终轧温度对组织的影响规律,获得了可行的工艺窗口,并进行了验证性热轧实验.在冷却速率小于5℃·s-1及温度在625~725℃时,实验钢可以形成先共析铁素体.随着终轧温度升高,组织中铁素体及马氏体含量先升高后降低,但幅度不大.同时,当终轧温度较高时,铁素体显微硬度增加,析出强化作用增加.当终轧温度及缓冷温度分别为840℃及700℃时,获得了抗拉强度为672 MPa及屈强比为0.61的性能良好的热轧双相钢.经计算,铁素体组织中析出强化量为78.5 MPa.     

钒对高强度汽车大梁钢组织细化的影响

利用Gleeble-3500热模拟试验机、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等手段研究V对700 MPa级高强度汽车大梁钢组织细化的影响.在冷却速度2~7℃·s-1时,显微组织为针状铁素体+粒状贝氏体组织.V添加提高粒状贝氏体体积分数,细化粒状贝氏体组织,并明显降低粒状贝氏体中M/A岛的尺寸.与无V钢相比,含V钢中大角度晶界比例提高18.2%,对提高钢的韧性有利.由于C含量过低,在实验钢中未观察到单独的VC析出,由此推测V主要固溶在基体中,以合金化方式促进钢的贝氏体相变,使组织得到有效细化.     

基于热膨胀法与相体积计算模型研究连铸坯冷却过程中奥氏体相变行为

采用热膨胀仪测试研究了Q450NQR1钢连铸坯5℃·min-1及20℃·min-1冷却速率下的线性热膨胀(△L/L0)和热膨胀系数随温度的变化规律.在此基础上,建立了一种基于平均原子体积的相体积计算模型,量化研究了奥氏体相变过程中各相体积分数的变化规律,并在将计算结果与显微组织观察结果对比分析基础上,讨论了连铸冷却速率对铸坯奥氏体相变过程的影响.结果表明：该计算模型可以较为准确地描述铸坯的奥氏体相变过程,适用于多相连续析出相变;随着冷却速率的增大,铸坯热膨胀曲线中对应于铁素体和珠光体析出的两个变化峰向低温区移动,峰值明显增大;冷却速率由5℃·min-1上升至20℃·min-1时,铁素体及珠光体起始析出温度分别降低约32℃和37℃,最终体积分数分别由0.894和0.106变为0.945和0.055.