Ca系氧化物冶金工艺对夹杂物及组织的影响

基于实验室数据,研究了Ca系氧化物冶金工艺中Ca含量对大线能量焊接热影响区夹杂物和组织的影响。与传统工艺相比,Ca系氧化物冶金工艺微米夹杂物的密度增加,平均尺寸减少,纳米夹杂物密度增加60%,平均尺寸减小25%,热影响区组织由传统工艺的粗大原奥氏体晶粒和魏氏组织为主转变为细小原奥氏体晶粒和晶内针状铁素体为主。随着Ca质量分数从4×10-6增加到27×10-6,微米夹杂物密度增加而尺寸变化不大;纳米夹杂物的密度增加尺寸变小。采用Ca系氧化物冶金工艺的50 mm厚板,大线能量焊接热影响区低温韧性提高到原来的4倍。     

非调质中碳钢晶内铁素体形核影响因素的研究

研究了非调质中碳钢晶内铁素体形核的影响因素。运用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备,从夹杂物的尺寸、分布和种类三方面探究其对晶内铁素体形核长大的作用,进一步为高质量洁净钢冶炼提供理论依据。试验结果表明,夹杂物成分为Al2O3、Ti N、VN等时最佳诱导等轴型铁素体的尺寸为2~4μm;等轴型铁素体包裹夹杂物的分布最有利于铁素体的生长;Mn S析出于Ti N表面非常有助于诱发晶内铁素体。     

低合金高强钢微观组织转变机制

摘要：通过高温激光共聚焦显微镜原位观察低合金高强钢（Q345R）在热循环过程中微观组织演变规律，并结合扫描电镜和纳米压痕，研究不同类型铁素体形核、长大机制及硬度。结果表明，铁素体可在晶界、亚晶界及夹杂物上形核，多边形铁素体及链状晶界铁素体主要在晶界上形核，而侧板条铁素体可在晶界及亚晶界上形核，而针状铁素体则主要在夹杂物及已形成的铁素体上形核，且奥氏体晶界及晶内亚结构尺寸控制了铁素体尺寸；讨论了夹杂物特征参数对针状铁素体形核的影响规律，Al、Mg、Ca、S等元素的含量达到一定比值且尺寸在5μm以下的复合夹杂物更容易成为针状铁素体的诱导核心；硬度实验结果表明，不同类型铁素体组织硬度存在差别，针状铁素体硬度最大可达到4GPa。     

等温处理对高级别管线钢晶内铁索体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

等温处理对高级别管线钢晶内铁素体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

硼铬微合金钢的脆性断裂失效分析

为了研究硼铬微合金钢的脆性断裂失效机理，以工厂履带拖拉机支重轮的中心轴脆性断裂为研究背景，通过对中心轴断口的观察以及不同位置的组织和晶粒度的对比，得出了硼铬微合金钢的断裂失效机理。利用FactSage和Thermo- Calc软件对TiN夹杂物的析出机理和控制进行理论计算。结果表明，钛合金的不完全溶解和钛、氮元素质量分数的不合理控制，导致大量的大尺寸硬质TiN夹杂物在凝固过程中析出，使得钛元素的加入没有起到很好地细化晶粒的效果，中心区域的铁素体＋奥氏体组织的晶粒度过于粗大。大尺寸TiN夹杂物作为裂纹源和心部粗大的晶粒导致了硼铬微合金钢的脆性断裂失效。热力学计算表明，TiN夹杂物在凝固过程中形成，低钛低氮和钛、氮质量分数的合理搭配可以有效推迟TiN夹杂物的析出，降低其尺寸。较小的夹杂物尺寸和细小的晶粒均可以有效增强材料抵抗裂纹扩展的能力。     

奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒。为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆。利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异。结果表明,随着奥氏体化温度从1250 ℃增加至1400 ℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6 μm 增加至279.8 μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350 ℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5～3 μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理。奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加。      

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

低合金高强钢针状铁素体组织特征和形成机理

针状铁素体是一种具有大角度晶界、高位错密度的板条状中温转变组织,该组织能有效细化晶粒并具有良好的强韧性匹配.因此,通常在低合金高强度钢焊缝和粗晶区中,利用细小的夹杂物来诱导针状铁素体形成,形成有效晶粒尺寸细小的针状铁素体联锁组织或者针状铁素体和贝氏体的复合组织,使其具有良好的韧性.然而,相关研究对针状铁素体组织的形成机理和控制原理的解释并不十分清楚,对于针状铁素体的定义和理解也存在差异.总结了针状铁素体的本质、相变、形核、形态、晶体学取向关系、长大行为、细化机理和力学性能等方面的特征,归纳了奥氏体晶粒尺寸、转变温度、冷却速度、夹杂物类型和尺寸等对针状铁素体形成的影响,提出了针状铁素体组织形态和转变机理方面几个仍需深入研究的问题和方向.     

晶内铁素体及其组织控制技术研究概况

介绍了晶内铁素体的组织特点以及晶内铁素体组织对钢材力学性能的影响,得出晶内铁素体能显著提高钢的冲击韧性。详细阐述了晶内铁素体的形核机理,分析表明目前晶内铁素体形核机理仍不够完善,尚未形成统一的机制。同时介绍了钛氧化物、MnS、稀土氧化物等促进晶内铁素体形核的夹杂物,指出含Ti复合夹杂物是理想的晶内铁素体形核核心。最后分析了夹杂物尺寸、冷却速度对晶内铁素体形核的影响,并简述了一些晶内铁素体组织控制技术,结果表明Ti-B 处理、Ti-Mg处理效果优于单独的Ti处理。     

中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理

 韧性是影响高速车轮运行安全的关键性能指标。为了阐明中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理，对夹杂物改性和组织韧化两方面进行了深入研究。研究结果表明，硫化物包裹氧化物的夹杂物改性提高了车轮钢的韧性。车轮钢中的氧化物夹杂容易在夹杂物与基体界面处产生裂纹，并向周围基体扩展；当氧化物被硫化物包裹后，裂纹仅在夹杂物本身产生，保护了周围基体。在w（Mn）＝0.75%的成分体系下，当硫的质量分数提高到0.006%及以上时，硫化物在固相线温度以上析出，可以实现对氧化物的较好包裹，改善车轮钢的韧性；硫化物在车轮热加工过程中会发生回溶与再析出，破坏复合夹杂物的包裹效果，提高硫质量分数或降低热加工温度，可以提高复合夹杂物的热稳定性。奥氏体晶粒尺寸和先共析铁素体体积分数是车轮钢组织韧化的关键控制因素。细化奥氏体晶粒尺寸、提高铁素体体积分数，断口中解理面尺寸减小，韧性撕裂区增多。     

Grain Refinement of TRIP‐Assisted Multiphase Steels through Strain‐Induced Phase Transformation

To develop high performance steels for automotive applications, enhanced strengthening mechanisms are required. This study aims at assessing the critical parameters leading to the refinement of the strain‐induced ferrite matrix of thermomechanically processed multiphase steels. Hot rolling simulations allowed the definition of the temperature, strain and cooling rate conditions bringing about the formation of strain‐induced ferrite with a reduced grain size. The relationship between the deformation and the concurrent or subsequent phase transformations is highlighted thanks to a thorough characterisation of the generated microstructures. It is also shown that the prior austenite grain size influences the distribution of the second phases within the finely grained ferrite matrix.     

加热制度对氮微合金化HRB500E方坯晶粒度的影响

在加热温度1 080~1 250℃及保温时间5~30 min的条件下,研究了加热制度对氮微合金化HRB500E方坯奥氏体晶粒平均尺寸的影响。结果表明:在试验条件范围内,试验方坯的奥氏体晶粒尺寸随加热温度的升高、均热时间的延长而变大;当控制保温时间在15~25 min及加热温度1 080~1 200℃时,奥氏体晶粒长大速度较慢,晶粒平均尺寸比较细小、均匀;通过对试验数据的拟合,得到了在1 200℃以下方坯加热温度与原始奥氏体晶粒尺寸的关系模型。     

In situ observation of austenite grain growth and transformation temperature in coarse grain heat affected zone of Ce-alloyed weld metal

Laser scanning confocal microscopy(LSCM) was used to study the inhibition of austenite grain growth by the inclusions and the effect of cerium on the trend of acicular ferrite(AF) and ferrite side plate(FSP) transformation temperature in coarse grain heat affected zone(CGHAZ) of Ce-alloyed weld metals. The results showed there were lots of tiny cerium oxides and sulfides inclusions in the CGHAZ of Ce-alloyed weld metals. When the concentration of Ce was 0.021%, the volume fraction of inclusions in weld metal CGHAZ was higher and the inclusion size was smaller, therefore austenite grain size was smaller with the increase of hightemperature residence time. Cerium tended to segregate at austenite grain boundaries, so FSP transformation temperature decreased and FSP transformation was suppressed. On the contrary, AF transformation temperature increased because AF transformation was promoted in CGHAZ of the Ce-alloyed weld metal, especially when the concentration of Ce was 0.021%.     

冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响

摘要：为了探究冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响，采用相变仪设备对铸带重新加热并进行不同冷却速率冷却，采用光学显微镜、场发射电子探针和电子背散射衍射等手段对微观组织和针状铁素体形核所利用的夹杂物进行了分析。结果表明，铸带经1200℃保温3min后，原奥氏体晶粒尺寸约为150～650μm，可以满足晶内针状铁素体形核对原奥氏体晶粒尺寸的需要。在2～5℃/s的冷却速率范围内，试样中得到了大量的针状铁素体组织，冷却速率为2℃/s的试样中大角度晶界所占比例约为60%；当冷却速率大于20℃/s，针状铁素体的形成受到抑制。铸带中针状铁素体形核所利用的夹杂物是Ti-Al-Si-Mn-O+MnS复合夹杂物。     

高强度船板钢中针状铁素体的原位观察

采用高温共聚焦显微镜对高强度船板钢中针状铁素体进行原位观察,并利用金相显微镜分析原位观察后其组织形态。结果表明,随着保温时间的增加,平均奥氏体晶粒尺寸增大。保温时间为900 s时获得的奥氏体尺寸更有利于针状铁素体的形核。随着保温时间的延长,铁素体开始相变的温度先减小后增加,而铁素体的相变结束温度逐渐减小。     

Coupling Effect of Prior Austenite Grain Size and Inclusion Characteristics on Acicular Ferrite Formation in Ti-Zr Deoxidized Low Carbon Steel

Metallurgical and Materials Transactions B - The coupling effect of prior austenite grain size and inclusion characteristics on acicular ferrite (AF) formation was investigated in Ti-Zr deoxidized...     

X80级高强低合金管线钢组织与冲击韧性

 为了研究准多边形铁素体/板条贝氏体/粒状贝氏体显微组织的高强低合金X80管线钢的低温韧性与冲击裂纹扩展特点，用OM、SEM、EBSD和TEM等多尺度手段进行了表征。结果表明，与针状铁素体/粒状贝氏体相比，在－60 ℃以上时，准多边形铁素体/板条贝氏体/粒状贝氏体表现出更好的阻止裂纹扩展的能力，准多边形铁素体可以分割显微组织并细化有效晶粒尺寸，增加大角度晶界比例，协调约束冲击裂纹扩展，进而提高韧性；当温度在－60 ℃以下时，这种准多边形铁素体/板条贝氏体/粒状贝氏体对裂纹扩展的协调约束作用减弱，成为显微组织的“软区”，使得材料韧性下降。