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.     

含铌微合金钢的再结晶组织演化模拟

建立了热轧时流变应力、回复、再结晶及析出的物理冶金模型,用于计算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶晶粒长大以及粒子析出等. 结果表明,模型对含铌微合金钢在不同的热轧形变条件下模拟结果与实验值符合较好,可以有效预测在不同热轧形变条件下的再结晶体积分数与再结晶晶粒大小. 模型包含基本冶金现象的描述,原则上通过调整材料基本参数,可以运用于不同的钢种.     

含钛钢的奥氏体晶粒粗化与再结晶参数

研究了3种不同含Ti量（0．04－0．16Ti)钢奥氏体晶粒粗化温度及热轧后奥体再结晶的行为，在950－1200度加热，含0．04％Ti钢奥氏体昌粒最小，其晶粒开始粗化温度在1150度以上，得出了含Ti钢开始再结晶的临界形变率与原始奥氏体昌粒直径Do，轧制温度T间定量关系。     

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。     

铌含量对低碳微合金钢回复再结晶行为的影响

采用应力松弛实验研究了低C含Nb微合金钢奥氏体热变形过程中的析出及再结晶动力学过程,通过实验及理论模型分析了析出/溶质拖曳对回复和再结晶行为的影响.结果显示:随Nb含量的增加,析出动力学曲线的鼻尖温度上升,但鼻尖温度对应的时间变化不大,约为20～30s;析出可明显抑制再结晶的发生,增加Nb含量将使非再结晶温度升高;Nb溶质通过拖曳作用阻碍晶界运动,减小了晶界迁移率,最终减慢再结晶过程的发生;对于低C含Nb实验钢,拟合得到再结晶激活能与Nb质量分数的0.5次方成正比.     

H型钢轧制过程的再结晶数值模拟

利用商业有限元软件DEFORM-3D软件对H型钢轧制过程中的再结晶过程进行数值模拟.分析了影响动态再结晶和静态再结晶的因素,并分析了不同压下量时H型钢的再结晶情况.     

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。     

40Cr钢奥氏体动态再结晶及晶粒细化

在Gleeble-1500热模拟机上以40Cr钢为对象,研究了热变形奥氏体动态再结晶行为以及动态再结晶晶粒尺寸与变形参数间的变化规律.通过控制形变温度、变形量及应变速率等工艺参数,40Cr钢高温形变动态再结晶可使晶粒细化到9 μm左右.奥氏体动态再结晶晶粒尺寸取决于Zener-Hollomon(Z)参数,提高应变速率及降低形变温度都有利于Z参数增大,流变应力峰值较高,奥氏体动态再结晶晶粒减小.在传统的动态再结晶晶粒尺寸公式中引入应变量,得出40Cr钢的动态结晶晶粒尺寸计算公式.     

核电用奥氏体不锈钢的动态再结晶行为

利用 Gleeble-1500D 热模拟试验机对316LN 奥氏体不锈钢进行单道次热压缩试验,分别设置变形温度为900~1200℃、应变速率为0. 001~10 s-1、真应变为0. 1~0. 9及试样的初始晶粒度为122~297μm之间,以研究热变形条件及初始晶粒度对316LN钢动态再结晶行为的影响. 对试验数据进行处理,得到临界应变与峰值应变以及临界应力与峰值应力的比值分别为0. 38和0. 89,建立了动态再结晶动力学方程和晶粒尺寸演变方程. 对建立的动态再结晶模型进行修正,将修正后的模型嵌入DEFORM-3D有限元模拟软件中进行计算,发现修正模型的模拟值和试验值符合较好,证明修正模型的准确性.     

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.     

热轧Nb微合金化TRIP钢高温区变形过程中Nb的析出行为

通过Gleeble热模拟实验研究了含0.038% Nb (质量分数)的热轧TRIP钢在高温奥氏体区的热加工工艺,借助光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了组织演变和Nb的析出行为,并利用电感耦合等离子体发射光谱仪定量分析了Nb的固溶/析出程度.在1250℃奥氏体化5 min后添加Nb有70%固溶于奥氏体.在1000℃以上的奥氏体再结晶区变形过程中Nb的析出量仅占总固溶量的3%,不能有效抑制静态再结晶,奥氏体晶粒得到明显细化.在900℃的奥氏体未再结晶区变形前析出Nb量已达到总固溶量的9%,再结晶被抑制而获得拉长状奥氏体.奥氏体未再结晶区变形可促进铁素体转变并细化铁素体晶粒.再结晶奥氏体或形变奥氏体状态下冷却至650℃时分别有占总添加量的48%和40%的Nb仍以固溶态存在.     

低碳钢中铁素体动态再结晶的粒子激发形核

利用淬、回火工艺得到具有弥散分布的渗碳体粒子 铁素体双相组织的低碳钢,采用Gleeble-1500型模拟机进行热压缩变形实验,研究了在700℃、0.01s-1条件下变形过程中渗碳体粒子对低碳钢铁素体动态再结晶过程的影响. 结果表明:在700℃、0.01s-1条件下变形时,存在以粒子激发形核机制为主的铁素体动态再结晶过程,在形变初期粒子激发形核主要在大尺寸渗碳体粒子(＞1μm)附近发生,大应变量下应变累积促进粒子激发形核在小尺寸渗碳体粒子(0.5～1μm)附近发生.     

Effect of initial microstructure on austenite formation kinetics in high-strength experimental microalloyed steels

Austenite formation kinetics in two high-strength experimental microalloyed steels with different initial microstructures compris-ing bainite–martensite and ferrite–martensite/austenite microconstituents was studied during continuous heating by dilatometric analysis. Austenite formation occurred in two steps:(1) carbide dissolution and precipitation and (2) transformation of residual ferrite to austenite. Di-latometric analysis was used to determine the critical temperatures of austenite formation and continuous heating transformation diagrams for heating rates ranging from 0.03°C×s?1 to 0.67°C×s?1. The austenite volume fraction was fitted using the Johnson–Mehl–Avrami–Kolmogorov equation to determine the kinetic parameters k and n as functions of the heating rate. Both n and k parameters increased with increasing heat-ing rate, which suggests an increase in the nucleation and growth rates of austenite. The activation energy of austenite formation was deter-mined by the Kissinger method. Two activation energies were associated with each of the two austenite formation steps. In the first step, the austenite growth rate was controlled by carbon diffusion from carbide dissolution and precipitation;in the second step, it was controlled by the dissolution of residual ferrite to austenite.     

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.     

珠光体对铁素体动态再结晶的影响

利用Gleeble 1500热模拟实验机进行单轴压缩实验,研究了工业纯铁和两种不同含碳量的低碳钢在700℃、不同应变速率条件下的热变形行为.实验结果表明,变形组织中的珠光体对铁素体动态再结晶行为具有重要影响,即增加钢中珠光体含量,可以促进铁素体动态再结晶过程的发生和发展,使得可以发生铁素体动态再结晶的应变速率范围变宽.     

析出粒子对钛微合金化高强钢奥氏体晶粒长大的影响

通过析出粒子与奥氏体晶粒尺寸的定量关系,建立奥氏体晶粒长大模型,计算TiN和TiC析出粒子共同作用下钛微合金化钢奥氏体晶粒尺寸. 根据析出相质点理论计算结果表明:随着加热温度的升高,析出粒子体积分数逐渐减少,粒子半径逐渐增大,TiC粒子强烈阻止奥氏体晶粒长大,TiN粒子对奥氏体晶粒长大钉扎效果一般. 采用实验测试手段测量不同加热温度下保温30 min后实验钢的奥氏体晶粒尺寸,与理论计算结果吻合较好.     

Influence of high deformation on the microstructure of low-carbon steel

Low-carbon steel sheets DC04 used in the automotive industry were subjected to cold rolling for thickness reduction from 20% to 89%. The desired thickness was achieved by successive reductions using a rolling mill. The influence of thickness reduction on the microstructure was studied by scanning electron microscopy. Microstructure evolution was characterized by the distortion of grains and the occurrence of the oriented grain structure for high cold work. A mechanism of grain restructuring for high cold work was described. The occurrence of voids was discussed in relation with cold work. The evolution of voids at the grain boundaries and inside the grains was also considered. To characterize the grain size, the Feret diameter was measured and the grain size distribution versus cold work was discussed. The chemical homogeneity of the sample was also analyzed.