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Nb微合金钢动态再结晶行为

用Gleeble-2000热模拟实验机对实验钢进行高温单道次压缩实验,研究了实验钢动态再结晶行为.实验结果表明:实验钢动态再结晶激活能为304.711 kJ/mol;在较高温度和低应变速率条件下实验钢易于发生动态再结晶,随着lnZ的减小,实验钢应力-应变曲线由动态回复型变为动态再结晶型;当lnZ<22.61时,曲线上出现多个峰值,呈间断式动态再结晶型;峰值应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;动态再结晶开始时间随着应变速率的增大和温度的升高而缩短.     

低碳含铌钢粗晶奥氏体再结晶的数值模拟

建立了基于析出、回复和再结晶之间交互作用的低碳含铌钢组织预测模型,用于模拟低碳含铌钢热轧道次间隔期间粗晶奥氏体的再结晶及析出行为,并讨论了模型在绘制低碳含铌钢的再结晶-析出-时间-温度(RPTT)图中的应用. 结果表明,模型对两种低碳含铌钢在热变形道次间隔期间内粗晶奥氏体的组织演变过程的模拟结果与测试数据符合较好,可以有效预测不同低碳含铌钢在不同工艺条件下的析出和再结晶行为.     

含Nb微合金钢动态再结晶行为研究

采用Thermecmastor-Z热模拟机,研究Q345E钢的动态再结晶(DRX)行为.结果显示,动态再结晶在高变形温度和低应变速率下更易发生,回归法计算铌微合金钢在950～1100℃温度范围内的变形激活能和应力指数分别为379.29±23.56kJ/mol和5.76.建立了计算动态再结晶峰值应变半经验公式.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L动态再结晶行为

采用单道次压缩实验和阶梯试样热轧-淬火实验研究了低成本的Ti微合金化汽车大梁钢510L的动态再结晶行为.结果表明,应变速率为0.1s^-1时,变形温度为850~1050℃时均发生动态再结晶,应变速率为0.2s^-1时,只有在变形温度高于950℃时发生动态再结晶.变形温度的升高和变形量的增大会逐渐细化奥氏体晶粒,并使再结晶体积分数趋于增大.回归得到实验钢的动态再结晶激活能仅为211.43kJ/mol,说明Ti的添加几乎没有抑制高温奥氏体的动态再结晶,并建立了动态再结晶临界应变模型和动力学模型.     

压下量对高纯超低碳深冲钢板再结晶主织构的影响

借助三维取向分布函数探讨了压下量对含有不同固溶碳量的高纯超低碳深冲钢板再结晶主织构的影响。结果表明：随压下量的增大，主织构｛１１１｝〈１１０〉和｛１１１｝〈１１２〉的强度呈上升趋势；｛１１１｝〈１１０〉和｛１１１｝〈１１２〉织构最强点朝高碳含量方向移动。     

一种低碳微合金管线钢的热变形行为

采用MMS-200热力模拟实验机进行高温压缩试验,研究一种低碳微合金管线钢在应变速率为0.1,1.0和5.0s-1,变形温度为800～1150℃条件下的热变形行为及流变应力特征,利用透射电镜和光学显微镜观察高温压缩变形后的组织,采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述实验钢的热变形流变应力行为。研究结果表明:流变应力随着变形温度的升高而降低,随着变形速率的提高而增大;实验钢在高温压缩过程中存在动态回复和动态再结晶2种软化机制,在较高变形温度和较低应变速率条件下,才发生动态再结晶;在获得的流变应力解析式中,结构因子A、应力水平参数α和应力指数n分别为2.6×1018s-1,0.012MPa-1和5.73,热变形激活能为518.73kJ/mol。     

C和N含量对V微合金非调质钢静态再结晶量的影响

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820～880℃温度范围内最为明显,因此钢中V析出物对道次间再结晶过程影响很大.进一步研究表明,V-N微合金非调质钢道次间静态再结晶量受C含量的影响并不呈简单线性关系:在760～880℃温度范围内,道次间静态再结晶量在钢中C质量分数为0.33%时均为极大值,而940℃下所有五种实验钢均完成了静态再结晶;钢中V析出物对道次间静态再结晶的影响机制相当复杂,与其析出时机关系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金实验钢中,发现当N质量分数从140×10-6增加到210×10-6时,该温度范围内道次间静态再结晶量下降14%～19%,N含量增加有明显抑制道次间静态再结晶的作用.     

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.     

Nb-V低碳微合金钢等温淬火过程析出行为

利用透射电镜和纳米压痕仪对Nb-V低碳微合金钢中纳米碳化物的析出行为进行研究.研究结果表明,在700℃等温60min试样中,可同时观察到相间析出和弥散析出,在其余试样中均未观察到相间析出,此规律可以通过相变过程中的扩散准则和台阶机制来解释.另外,纳米压痕结果显示在600℃等温20min试样中,平均硬度为3.87GPa,650℃等温20min试样中,平均硬度为4.10GPa,且通过TEM观察可以看出,650℃等温20min中试样析出物数量密度较大且分布均匀.利用Ashby-Orowan机制对析出强化量进行计算,可以得出在650℃等温20min试样中,析出强化对整个屈服强度的贡献量可以达到110MPa.     

动态回复和再结晶获得超细晶粒低碳低合金钢

利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了低合金钢在Ac1点以下大变形量应变(ε=1.5)过程中铁素体晶粒的细化机理,经过扫描电镜观察以及EBSD测定,其平均晶粒尺寸已细化到2μm以下,晶界主要以大角晶界为主,表明所形成的铁素体晶粒为稳定态的组织.在接近奥氏体区的温度,铁素体晶粒在强烈塑性应变条件下,其细化主要通过铁素体动态回复和再结晶完成,热加工参数Z=4×1016s-1,在Z>1×1016s-1条件下,铁素体通过动态再结晶进行细化是可以实现的.     

电场回复对08Al深冲钢板再结晶组织及织构的影响

利用X射线衍射技术(ODF分析),并结合光学显微镜和透射电子显微镜进行组织观察,研究了在退火过程中,电场对本溪钢铁公司生产的冷轧深冲08Al钢板回复阶段的影响及电场回复对08Al深冲钢板再结晶组织和织构的影响·结果表明,电场退火具有推迟冷轧08Al深冲钢板回复和再结晶的作用·电场有利于提高再结晶γ纤维织构的强度·若仅在回复阶段施加外电场,将对再结晶γ纤维织构的生长产生不利影响     

铌对弹簧钢60Si2MnA动态再结晶的影响

在Gleeble-1500热模拟实验机上研究含铌弹簧钢的动态再结晶行为,用透射电镜对铌的析出物进行观察,并分析铌对弹簧钢动态再结晶的影响.结果表明,含铌弹簧钢易发生动态再结晶,在温度为850～1 050 ℃、变形速率为0.1～20 s-1条件下均发生动态再结晶;在变形速率为5 s-1的条件下,60Si2MnA动态再结晶的发生推迟50 ℃左右;在低温情况下,铌推迟60Si2MnA动态再结晶的主要原因是Nb(C,N)的析出及其钉扎作用.     

含Nb-Ti低碳微合金钢纳米碳化物析出行为

采用热膨胀仪、显微硬度计和透射电镜研究了等温温度对Nb-Ti微合金钢组织性能及析出行为的影响规律.结果表明,在不同温度下等温淬火均得到铁素体与马氏体的双相组织,且随着等温温度的降低,铁素体的体积分数逐渐增大.实验钢中存在两种主要的析出形态,分别为相间析出和弥散析出,且随着等温温度的降低,析出形态逐渐从相间析出向弥散析出转变.通过HRTEM确定相间析出碳化物具有Na Cl型晶体结构,晶格常数为0.432 nm,且与铁素体基体满足Baker-Nutting(B-N)关系.铁素体相的维氏硬度随着等温温度的降低而逐渐增大.     

铌对中碳Si-Mn系弹簧钢珠光体相变行为的影响

采用热模拟实验方法研究了铌对Si--Mn系弹簧钢相变特征的影响,分析了NbC的形变诱导析出行为.结果表明:弹簧钢中添加微量铌,推迟了珠光体转变,马氏体转变的最小冷却速率由5℃.s-1变为3℃.s-1;细化了珠光体,改变了珠光体组织形貌,渗碳体片层变薄、形状变得不规则,出现弯曲、断续;含铌弹簧钢在850℃变形时发生了NbC的形变诱导析出,NbC的析出位置为珠光体中的铁素体片层内、珠光体球团边界和位错处,析出物颗粒直径为10～15nm,形状近似球形.     

预回复对08Al深冲钢板再结晶组织及织构的影响

利用X射线衍射技术(ODF分析)并结合光学显微镜和透射电子显微镜观察了本溪钢铁公司生产的08Al深冲钢板的织构和组织,研究了预回复对其再结晶织构及组织的影响·结果表明:预回复退火具有推迟冷轧08Al深冲钢板再结晶的作用,但并未改变08Al深冲钢板的再结晶形成机制·08Al深冲钢板在预回复下再结晶γ纤维织构增强的原因主要是由于预回复降低了形变储能,抑制了其他取向晶核的形成及长大,促进了再结晶γ取向晶粒的择优生长     

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.     

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。     

V-N微合金化抗震钢筋高温析出行为分析

采用应力松弛方法,以热动力学为基础研究钒氮(V-N)微合金化抗震钢筋在奥氏体中的应变诱导析出行为。根据J-M-A(Johnson-Mehl-Avrami)理论,结合热力学软件Thermo-Calc定量计算等温过程奥氏体析出热动力学,并与实验测得PTT(precipitation–time–temperature)曲线进行对比,讨论不同V和N质量分数对钢筋V(C,N)析出行为的影响。研究结果表明:高V和低V质量分数抗震钢筋都在870℃左右的鼻温区析出动力过程加快,大变形量可缩短析出开始时间,VN(0.04 V-0.0135 N)钢筋实测与计算PTT曲线吻合,采用VFe(0.076 V-0.005 5 N)钢筋计算PTT曲线应该考虑形变储能ΔGs的作用。