热轧态与回火态 AH80 DB 低碳贝氏体钢组织与冲击韧性

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧态和回火态AH80DB低碳贝氏体钢的显微组织、马氏体/奥氏体( M/A)岛、第二相的析出行为以及晶界取向差、有效晶粒尺寸进行研究,揭示回火后低碳贝氏体钢冲击韧性得到改善的原因.结果表明：两种试样的组织均由板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,其中回火态试样中针状铁素体组织较多.热轧态钢中存在较大尺寸M/A岛且呈方向性分布,大角度晶界比例占17.33%,有效晶粒尺寸为3.57μm;而回火态钢中M/A岛的尺寸较小,大角度晶界比例增加3.43%,有效晶粒尺寸减小0.56μm.热轧态钢中析出相主要是( Nb,Ti) C,尺寸在50~150 nm之间,回火态试样中析出较多细小的球状( Nb,Ti) C析出相,尺寸在10 nm左右.     

一种高Nb-IF钢的组织和织构特征

以一种新型高Nb-IF钢和传统Nb+Ti-IF钢为研究对象,分别进行相同的冷轧及退火处理,对比研究了两种实验钢的微观组织和织构演变特征.结果表明:与传统Nb+Ti-IF钢相比,该新型高Nb-IF钢由于添加了较高含量的C和过量的固定元素Nb从而提高了再结晶温度;875℃退火时,平均晶粒直径由传统Nb+Ti-IF钢的15.4μm细化到12.1μm,大量尺寸在10～30nm之间的细小Nb(C,N)复合析出粒子是其晶粒细化的原因;有利r值的ND∥{111}纤维织构峰值更加尖锐且发展速度较快.EBSD分析结果表明,该新型高Nb-IF钢组织均匀性良好,相邻晶粒取向夹角≤15°的小角晶界及低ΣCSL晶界含量...     

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中的析出相.一种是以TiN为主、尺寸较大(50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的Ti(Nb)NC复合析出相,其中Ti/Nb比值处于5～12之间.另一种是以NbC为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的Nb(Ti)C复合析出相,Nb/Ti比值处于1～6.37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成.分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大.细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系.V的析出不明显,其作用相对较弱.高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850℃之间析出量达到最大.     

Nb含量对低合金高强钢微观组织和力学性能的影响

本研究设计了4组Nb添加量依次为0、0.025%、0.085%、0.180%的低合金高强钢,通过OM、SEM/EDS和力学性能测试,研究了Nb微合金钢的微观组织和强韧化机制。结果表明,未添加Nb的钢组织由粗大的多边形铁素体和少量贝氏体组成,而Nb微合金钢组织主要由细小的针状铁素体和贝氏体构成,且随着Nb含量的增加,析出相NbC的数量增多,晶粒逐渐细化。当Nb含量为0.085%时,钢具有最佳的综合力学性能,这可以归因于硬质相贝氏体以及细小的晶粒所带来的细晶强化作用,另一方面,弥散分布的细小析出相NbC(尺寸分布在50～300 nm)保证了钢的组织均匀性,0.085%Nb钢表现出最为稳定的低温冲击韧性。     

高强细晶IF钢微观形貌的研究

以新型高强细晶IF钢为研究对象,通过实验室冷轧和退火实验,研究了退火工艺对高强细晶IF钢微观形貌的影响.通过微观组织观察可以发现,化学成分的改善、轧制及退火工艺的控制可以使这种钢不仅具有细小的晶粒,而且存在10～40nm的细小析出物Nb(C,N);晶界附近析出物非常稀少,称之为PFZ(晶界无析出物区),且仅存在于晶界的一侧;部分三叉晶界处存在晶界合并现象.实验表明,由于这种钢中Nb析出物非常细小,使晶粒大大细化;同时由于PFZ带的存在,使这种钢具有较低屈强比及较高延伸率,且成形性能良好.     

Nb--Ti微合金化热冲压成形用钢的微观组织与力学性能

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对Nb-Ti微合金化热成形钢的微观组织进行观察,采用Kahn撕裂试验对其韧性和撕裂性能进行了研究,并利用Thermo-Calc热力学软件对其析出行为和析出粒子成分进行分析计算.结果表明,含碳质量分数0.13%的热成形钢在Nb-Ti微合金化后的组织为马氏体,和传统热成形钢(22MnB5)相比其奥氏体晶粒、板条块和板条束都得到细化,并且其抗拉强度达到1500 MPa以上,撕裂强度和单位面积裂纹扩展能分别达到1878 MPa、436 kN·m-1.在950℃奥氏体化时,Nb-Ti合金元素几乎全部以析出粒子形式存在,能有效阻止奥氏体晶粒长大.另外在基体中主要存在两种析出物,一种是尺寸在100~200 nm的Ti(C,N);另一种是纳米级别的钛铌复合碳氮化物,能有效强化基体,提高强度.     

微量Zr添加对Mn-Mo-Nb-Cu-B钢晶粒长大倾向性的影响

设计了一种低碳Mn-Mo-Nb-Cu-Zr-B钢,经热处理工艺,采用中等冷速冷却,可得到以板条贝氏体为主,含粒状贝氏体和针状铁素体的混合组织,轧态屈服强度大于850MPa,达到X120管线钢的强度要求. TEM观察表明,0.015% Zr(质量分数)添加到钢中形成大量含Zr的复杂的碳氮化物,它们的形状不规则,尺寸约为80～200nm;从形态看,它们在高温形成,并且由于其熔点高,再加热到1200℃时,这种析出物中的Ti、Nb会有部分溶解,使其尺寸有所减小,利于控制奥氏体晶粒长大;其他近椭球形的(Ti,Nb)(C,N)则在加热时逐渐溶解直至消失. 由于这种含Zr析出物在钢的基体中均匀分布,加热到高温时,它们会明显阻碍晶界移动,从而使含Zr钢的奥氏体晶粒长大倾向性明显比不含Zr钢小. 可见,添加微量Zr能够起到提高钢材焊接性能的作用.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

超快冷下X65管线钢微观组织演变及强化机制分析

基于热连轧生产线开发了X65管线钢超快冷新工艺，系统表征了该工艺下实验钢的微观组织特征，并进一步讨论了其强化机制.结果表明，超快冷下X65管线钢微观组织为细小针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF)+M/A岛+弱化珠光体(DP)混合组织，有效晶粒尺寸为2.93μm，大角晶界百分比为31.5%;实验钢组织亚结构为细小的块状铁素体，铁素体尺寸分布在200~1000nm;在铁素体基体上析出了大量尺寸＜10nm的Nb(C，N)粒子;实验钢各项力学性能均满足API SPEC 5L标准要求.超快冷工艺下X65管线钢的主要强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及纳米析出强化的耦合强化，其中纳米析出强化强度贡献值为96.1MPa.     

710MPa级热轧高强钢的组织性能

用1750mm热连轧机组,通过控轧控冷工艺轧制了8mm厚的高强汽车板,利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对其组织与性能进行了研究.结果表明,试验钢的组织主要为细晶铁素体和分布在铁素体晶界处的碳化物;试验钢的屈服强度为650MPa左右,抗拉强度达到740MPa左右,应变硬化指数和塑性应变比分别为0.12和0.80,达到了很好的强韧性匹配;细化的铁素体晶粒及尺寸细小的TiC析出物有效提高了试验钢的强度.     

V-N微合金化Q550D高强度中厚板

对V-N微合金化Q550D高强度中厚板进行了控轧控冷工艺试验,研究了沿厚度方向不同位置的显微组织,并测定了其综合力学性能.结果表明:V-N微合金化Q550D中厚板显微组织为多边形铁素体+针状铁素体,表面至心部的平均晶粒尺寸逐渐增大,针状铁素体的质量分数逐渐减少,20~30 nm的(Ti,V)N及小于10 nm的V(C,N)析出物弥散地分布在多边形铁素体和针状铁素体基体上;试验钢屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、-20℃冲击功分别为651 MPa,733 MPa,18%,170 J;细晶强化、析出强化、位错强化、固溶强化、针状铁素体组织强化为主要的强化机制;晶粒细化、低C成分设计、针状铁素体组织的形成为主要的韧化机制.     

低碳微量铌钢过冷奥氏体形变过程中的碳氮化物析出

利用透射电镜研究了低碳微量铌钢过冷奥氏体形变过程中的碳氮化物析出,运用Gladman晶粒粗化机制讨论了析出相颗粒的平均直径、体积分数和铁素体晶粒尺寸的关系.实验结果表明:实验用钢中的微量Nb在1 200℃时完全固溶,并在760℃变形前的冷却过程中无Nb(CN)析出.在形变过程中Nb(CN)的析出同样需要孕育期,但与等温过程相比大大提前.当变形量积累到一定值(本实验条件下ε=0.69)时,大量动态析出的Nb(CN)颗粒弥散分布在晶界以及位错线上.Nb(CN)析出随着应变量的增加而增加,但颗粒长大不明显,计算得到的铁素体晶粒平均截径与实际测得的铁素体晶粒吻合得较好.     

铌对低碳钢形变强化相变的影响

利用热模拟压缩变形实验研究了含铌钢和相应成分的低碳钢过冷奥氏体形变强化相变的组织演变规律,探讨了铌在析出状态时对形变强化相变的影响,进行了转变动力学曲线的分析. 结果表明:形变强化相变之前有Nb(CN)析出可以显著促进铁素体形核. 含铌钢的过冷奥氏体在A3～Ar3之间变形,可以得到平均晶粒尺寸为1.9 μm的形变强化相变铁素体. 其转变动力学与低碳钢相类似,以形变强化相变为主;在铁素体转变基本完成时,含铌钢的铁素体晶粒较细小.     

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.     

超超临界机组叶片钢KT5331晶粒长大行为

通过在不同温度下等温奥氏体化,研究KT5331钢奥氏体晶粒长大行为,并探讨析出相对奥氏体晶粒长大行为的影响机理. 研究表明,KT5331钢奥氏体晶粒长大可分为三个阶段:1075℃以下,由于含W和Nb的析出相钉扎作用,晶粒长大缓慢;1075℃以上,含W和Nb的析出相溶解,钉扎作用减弱,随加热温度和保温时间延长晶粒迅速长大;1225℃及以上,δ铁素体析出,晶粒尺寸随加热温度升高而急剧减小. 通过拟合分别得到晶粒粗化温度以下( 950~1075℃)和晶粒粗化温度以上(1100~1200℃)的晶粒长大模型.     

炉卷轧机生产X100管线钢的组织特征与强韧性

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对炉卷轧机生产X100管线钢的显微组织特点进行了观察与分析,通过背散射电子衍射技术(EBSD)探讨了X100管线钢的有效晶粒尺寸与低温韧性的关系,并利用物理化学相分析的方法对X100管线钢的析出粒子尺寸分布和强化作用进行了定量分析. 结果表明:X100管线钢的显微组织以粒状贝氏体为主,晶粒内部和晶界上弥散分布着大量细小的马氏体/奥氏体(M/A)岛;X100管线钢的有效晶粒尺寸较小,仅为2μm左右,细化有效晶粒尺寸和降低组织方向性有利于提高管线钢的低温韧性;X100管线钢中的析出粒子尺寸较小,平均尺寸为45.4nm,但由于其总体质量分数只有0.062%,经计算,其析出强化作用约为52MPa,析出强化对屈服强度贡献较小.     

Nb-Ti微合金化热轧多相钢的组织和性能

通过两阶段控轧和随后的三段冷却,获得了14mm厚的Nb-Ti微合金化热轧多相钢板.利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和力学性能测试等手段对其组织和性能进行了研究.结果表明,试验钢的显微组织由铁素体、贝氏体和少量马氏体组成;其平均屈服强度为518MPa,抗拉强度为616MPa,延伸率高达41%;组织中大量的铁素体大角度晶界、近似等轴状铁素体晶粒和较小尺寸贝氏体束的存在,大大提高了试验钢的塑性;铁素体和贝氏体组织的细化,细小的(Nb,Ti)C粒子以及铁素体晶粒和贝氏体板条内的位错提高了试验钢的强度.     

合金元素和固溶温度对TRIP/TWIP钢组织性能的影响

对不含Nb和含Nb的两种高锰TRIP/TWIP钢进行了固溶处理,通过室温拉伸实验研究了两种实验钢的力学性能.利用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射观察实验钢变形前后的微观组织,并分析了含Nb实验钢中Nb析出物的形态和分布.实验结果表明:随着固溶温度的升高,两种成分的实验钢抗拉强度均下降.固溶温度为900℃时,含Nb实验钢组织仍有少量的热轧带状组织;固溶温度为1000℃时,与此时的不含Nb实验钢相比,含Nb钢基体内的晶粒细小;在拉伸实验中,两种实验钢均表现出TRIP/TWIP的特性,不含Nb实验钢的TRIP形变强化机制更为突出.     

多元微合金钢中的应变诱导复合析出

采用透射电子显微镜结合纳米束能谱技术，研究了含Nb，Ti,Mo等多种微合金元素的超低碳贝氏体钢在奥氏体非再结晶区终轧后弛豫阶段的应变诱导析出行为．实验结果表明：经30％预变形后，在850℃和900℃等温弛豫时，钢中析出开始主要有纯Nb及Nb-Ti复合的两类，以后者为主．随弛豫时间延长，纯Nb型析出物消失，复合夹杂中铌钛比增加．弛豫阶段后期，Mo会以置换原子形式进入(Ti,Nb)(C，N)的面心立方晶格中，其量随弛豫时间的延长而增加．析出物形状以不规则外形为主，其密度及平均尺寸与变形温度和弛豫时间密切相关．     

一种冷轧高强钢板的纳米析出物

在研究纳米析出强化热轧钢板的基础上,对该钢板进行了冷轧退火试验研究.采用透射电镜(TEM)和能谱分析等方法分析了析出物的分布和形貌,测定了两种纳米析出物的成分.结果表明,试验钢经退火处理后存在着两种形状的析出物,矩形析出物尺寸为30～50 nm,主要由TiN组成;圆形析出物为5～10 nm,主要由TiC组成.这些析出物的出现将直接影响实验钢的性能及应用.