微量钛对控钆微合金钢焊接HAZ的组织和韧性的影响

通过模拟焊接热循环，在ＧＬｅｅｂ－１５００装置上模拟了Ｖ－Ｔｉ－Ｎ和Ｖ－Ｎ钢焊接影响区粗晶区的组织，并用示波冲击法测定了不同Δｔ８／５试样的ＡＫＶ值，解理裂纹形核功的扩展功。用光学显微镜，ＳＥＭ和ＴＥＭ对这两种钢高温奥氏体的晶粒尺寸，过冷奥氏体转变产物和各Δｔ８／ｔ条件下的冲击断口进行了定量分析和观察，探讨了加微量钛对焊接ＧＣ－ＨＡＺ的组织和韧性的影响。     

Nb-Ti微合金钢中的含氮量对焊接粗晶热影响区韧性的影响

选择三个不同含氮量的抗拉强度为490MPa级的铌钛微合金钢,研究含氮量对焊接粗晶热影响区（Coarse Grain Heat Affected Zone,CGHAZ)韧性的影响,观察试验钢焊接热影响区的奥氏体晶粒尺寸的粗化倾向。结果表明：适当提高试验钢的含氮量可使焊接热影响区奥氏体晶粒粗化得到抑制,并使钢具有较高的焊热影响区韧性。     

钒微合金钢粗晶热影响区的组织和韧性

 利用Gleeble-3800模拟焊接粗晶热影响区（CGHAZ）经历的热循环过程。比较了热输入100 kJ/cm条件下,V钢、V-N钢、V-Ti钢和V-N-Ti钢CGHAZ的组织和韧性,并分析了析出相情况。结果表明,CGHAZ的韧性从高到低依次为V-N-Ti钢、V-Ti钢、V-N钢和V钢;在V钢成分基础上添加钛可以有效细化原始奥氏体晶粒尺寸;V-Ti钢成分基础上增氮,一方面促进了（Ti,V）（C,N）/TiN的析出,抑制了原始奥氏体晶粒的粗化;另一方面促进了V（C,N）的析出,其促进了多边形铁素体的形成;多边形铁素体数量的增加能够减弱自由氮对韧性的破坏,同时有效改善了CGHAZ韧性。     

微合金钢焊接热影响区奥氏体晶粒长大的研究

采用焊接热模拟的方法，研究了不同峰温和停留时间条件下，Ｔｉ－Ｎ和Ｔｉ－Ｎｂ－Ｎ两种成分系列的微合金钢焊接热影响区奥氏体晶粒长大的特点，试验结果表明，微合金钢抗奥氏体晶粒长大的能力，不仅和Ｔｉ含量有关，也和Ｎｂ含量及Ｎ含量有关。     

硼对V-N微合金钢热影响区组织和性能的影响

研究了硼氮复合添加(210×10-6N+17×10-6B)和典型增氮(120×10-6N)的V-N微合金钢粗晶热影响区(CGHAZ)中组织和性能随冷却速度(t8/5)的变化规律。研究结果表明:在V-N微合金钢中添加微量硼时,各t8/5下的CGHAZ中均可通过抑制先共析铁素体的转变,促进针状铁素体和粒状贝氏体的形成,使M-A岛的含量降低、尺寸减小、弥散度提高。因而使CGHAZ的V型缺口夏比冲击(CVN)韧性得到改善。     

鞍钢钒、钛、铌微合金钢的应用与开发

对钒、钛、铌在钢中的微合金化作用作了全面阐述,并介绍了鞍钢在开发钒、钛、铌微合金钢方面所进行的工作及前景。     

钒 钛微合金钢的析出特征

采用透射电子显微镜对碳萃取复型样进行了观测。碳萃取复型样由不同轧制条件下热轧成10mm棒材的两种商用钒微合金钢和一种商用钛微合金钢制备。 钒或钛微合金钢中的铜含量约为0.13％时,即使钢中的锰含量大于1％,首先会生成硫化铜,而不生成硫化锰。在钛微合金钢中,除生成硫化铜外,还观测到Ti_4C_2S_2型的球状碳硫化钛。 对钒微合金钢使用透射电子显微镜显示出,在先共析铁素体中有很细小的析出物(≈5nm),经鉴别为M(C,N)型(M=V和Cr,V/Cr≈5)碳化物或碳氮化物。此外,还观测到一些较粗的颗粒(≈0.1μm,V/Cr>15时),可能是温度较高时,在奥氏体中生成的氮化钒或碳氮化钒。 在钛微合金钢中观察到粗大的氮化钛颗粒(>5μm)以及很细小的(≈5nm,Ti/Cr≈9)MC型(M=Ti和Cr)析出物,或较粗大的(≈0.1μm,Ti/Cr>30)碳化物颗粒。     

Ti-Nb微合金钢及焊接热影响区中的第二相粒子

利用萃取复型和焊接热模拟技术，对0．14C-1．34Mn-0．017Ti-0．023Nb微合金钢及模拟焊接粗晶热影响区中第二相粒子的形态、数量及物相进行了研究。结果表明，母材中第二相粒子形状不规则，Nb的相对含量(Nb／(Nb Ti))在25％～82％之间的粒子平均直径为14．2am，尺寸较大的粒子(～50nm)含Ti较高，呈方形，尺寸较小的粒子中Nb含量较高，呈球形。焊接热循环后，第二相粒子数量显著减小，平均尺寸增大，呈方形。800℃至500℃冷却时间t8/5从16s增加至60s时，粒子中Nb的相对含量为20％～50％，粒子平均尺寸由31．4nm增大至37．2nm，粒子数量由1．95/μm^2减少至1．20／μm^2。但t8/5从60s增至120s时，因冷速慢，析出温度低，粒子平均尺寸减小至26．3nm，粒子数量增加至3．56／μm^2，又重新出现一些含Nb量较高的球形粒子。     

微量钛对控轧微合金钢焊接HAZ的组织和韧性的影响

通过模拟焊接热循环，在ＧＬｅｅｂ－１５００装置上模拟了ｖ－Ｔｉ－Ｎ和Ｖ－Ｎ钢焊接热影响区粗晶区（ＧＣ－ＨＡＺ）的组织，并用示波冲击法测定了不同△（从８００℃到５００℃的冷却时间）试样的Ａｋｖ值、解理裂纹形核功（Ｅｉ）和扩展功（Ｅｐ）。用光学显微镜、ＳＥＭ和ＴＥＭ对这两种钢高温奥氏体的晶粒尺寸、过冷奥氏体转变产物和各△条件下的冲击断口进行了定量分析和观察，探讨了加微量钛对焊接ＧＣ－ＨＡＺ的组织和韧性的影响。试验结果表明，与Ｖ－Ｎ钢相比，Ｖ－Ｔｉ－Ｎ钢由于含有适量的钛，使奥氏体晶粒及其转变产物显著细化，并且奥氏体转变产物的形态和分布也得到改善，这使Ｖ－Ｔｉ－Ｎ钢ＧＣ－ＨＡＺ的韧性显著高于Ｖ－Ｎ钢。     

焊接热循环对Nb—V—Ti微合金钢组织和韧性的影响

采用热模拟方法研究了焊接热循环对Ｎｂ－Ｖ－Ｔｉ微合金钢组织和韧性的影响。研究结果表明，焊接热影响区组织和韧性与ｔ８／５和热循环类型有关。Ｎｂ－Ｖ－Ｔｉ微合金钢母材组织为Ｐ＋Ｆ。经１３２０℃焊接热循环，ｔ８／５冷速较小时，组织为Ｂ＋Ｆ＋Ｐ；冷速较大时，组织为Ｂ；冷速继续增大，组织为Ｂ＋Ｍ。冷速过大或过小都会降低韧性。经１３２０℃、１３２０℃＋１３２０℃和１３２０℃＋７８０℃三种热循环后，韧性均有较大下降，以１３２０℃＋７８０℃热循环韧性最低。     

含钛低合金高强钢焊接热影响区晶内铁素体形核机制研究

利用透射电子显微 地含钛低合金高强钢的焊接热影响区（HAZ）晶内铁素体（IGF）的形核机理进行了试验研究。对IGF精细组织的研究表明，IGF非均匀形核核心主要为外部析出了一层Mn硫化物并富含Si元素的Ti氧化物复合粒子；对该复合夹杂物粒子的EDX谱分析表明，该粒子对Si的吸附能力大于Mn；IGF的形核长大与Mn硫化物的热膨胀相关系数、复合夹杂物粒子周围存在的小范围贫Mn区以及该粒子中的富Si有关。     

Ti—V—Nb微合金管线钢水下焊接粗晶区的韧性与沉淀物行为

对Ｘ６０,Ｘ６５和Ｘ７０三种微合金管线钢水下焊接及空气中焊接热影响粗晶区（ＣＧＨＡＺ）的显微组织,冲击韧性以及Ｔｉ－Ｖ－Ｎｂ沉淀物的尺寸分布和溶解行为进行了考察并用Ｘ射线能谱仪测定了沉淀物的成分。     

Cr-Al钢焊接热影响区冲击韧性研究

本文采用模拟焊接热循环试验方法,测定了不同峰值温度下Cr-Al钢冲击韧性的变化,并对各峰温下的断口形貌、金相组织、晶粒度及析出物等进行了观察和鉴定。结果表明,随着峰值温度的提高,冲击韧性下降,断口形貌由韧窝状变成解理或准解理状。模拟热循环的峰温高于Ac_3时,随着峰温的提高,奥氏体晶粒明显长大,马氏体板条尺寸也相应增大,因此冲击韧性相应下降。模拟热循环的峰温低于Ac_3时,高温下马氏体板条内的碳进一步析出,基体软化,塑性提高;马氏体板条变得弯曲,碳化物聚集成球状,致使冲击韧性明显提高。     

Effect of Vanadium Microalloying on the HAZ Microstructure and Properties of Low Carbon Steels

Four Steels,C-Mn-0.05V,C-Mn-0.11V,C-Mn-0.03Nb and C-Mn were subjected to heat treatment to simulate the microstructure of a coarse grained heat affected zone (CGHAZ) and an intercritically reheated coarse grained heat affected zone (ICCGHAZ).This involved reheating to 1350°C,rapid cooling (Δt 8/5 =24s) to room temperature and then reheating to either 750°C or 800°C.The toughness of the HAZs was assessed using both Charpy and CTOD tests.Microstructural features were characterised by optical,scanning` and transmission electron microscopy.Fractographic examinations of the Charpy and CTOD specimens were carried out to understand the micromechanism of fracture under different microstructural and test conditions.The CGHAZ toughness was similar for the steels except that Steel C-Mn-0.05V had a slightly lower ITT compared to the others.The toughness deteriorated in the ICCGHAZ for all the steels,again Steel C-Mn-0.05V had a superior toughness compared to the other three steels in both ICCGHAZ conditions.Raising the level of vanadium to 0.11% caused a decrease in ICCGHAZ toughness.Steel C-Mn-Nb exhibited a greater degradation of impact toughness after the intercritical cycles.The presence of M-A constituents was the dominant factor in determining the toughness of the ICCGHAZs.The size and area fraction of the M-A constituents were the smallest in Steel C-Mn-0.05V.Increasing vanadium level to 0.11% resulted in a greater area fraction of the M-A constituents,larger average and maximum sizes of M-A particles,and significantly more fields containing the M-A.The addition of 0.031% Nb produced the largest M-A particles and the greatest area fraction for the steels tested.     

Laboratory development of high performance steel plates with excellent HAZ toughness at large heat inputs

Presented in this study is the result of steel plates developed at laboratory by using the technique of chemistry design based on microstructure evolution.It has been shown that the produced 50mm thickness steel plates with yield and tensile strength being 420 MPa and 530 MPa respectively exhibit excellent large heat input weldability:the Charpy impact tests in the whole range of heat affected zone(HAZ) including the fusion line at the welded joint with large heat input of 100 -300 kJ/cm showed uniform impact toughness of above 140 J at -40℃.Welding simulations were also performed for heat inputs of 200-600 kJ/cm,which showed far better toughness at -20℃.Analysis on the results of the simulations and the practical welding tests were done and the microstructure evolution mechanisms were proposed.Finally suggestions were given to improve the simulation processes as well as chemistry modification.     

Nb-Ti微合金钢碳氮化物的析出热力学模型及分析

以规则溶液亚点阵模型为基础,针对Fe-Nb-Ti-C-N系统,进行了热力学平衡计算。计算结果表明,高温阶段的析出相为TiN,微细的TiN强烈地抑制奥氏体晶粒长大;低温阶段的析出相以碳化物(NbTi)C为主,NbC和TiC是抑制奥氏体再结晶及再结晶后晶粒长大的主要因素。析出相形成元素Ti的增加引起其形核化学驱动力增大,并加快析出的动力学过程。     

汽车桥壳用热连轧微合金高强钢板的研究

测试了一种微合金钢（０．０８％Ｃ,１．６４％Ｍｎ,０．０３３％Ｎｂ,０．０１９％Ｔｉ）经１２００℃加热,奥氏体分别在未经变形、８５０℃经５０％压缩变形条件下的ＣＣＴ曲线和暧时加热到１３３０℃的ＣＣＴ曲线。在二辊实验轧机和控冷设备上模拟热轧和控冷工艺。结果表明,实验钢经控轧控冷中温卷取可获得针状铁素体组织,抗拉强度达到５７０ＭＰａ,总伸长率大于２５％,冷弯成形性能优良。