超级钢细晶轧制过程中再结晶及γ晶粒尺寸的模拟计算

建立了低碳钢和HSLA钢热变形过程中动态，亚动态及静态再结晶的数学模型，描述了板带热连轧过程中奥氏体晶粒尺寸演变和再结晶行为，讨论了轧制规程和钢种成分对再结晶动力学和奥氏体晶粒细化的影响，结果表明；在400MPa超级钢轧制工艺条件下，奥氏体动态再结晶主要发生在温度较高的粗轧阶段，而静态及亚动态再结晶在粗轧及精轧前几道次发生的非常充分，在精轧后几道次很难充分发生；奥氏体晶粒最终尺寸随着终轧温度的降低而减少，并且HSLA钢和C-Mn钢相比，相同的轧制工艺和温度制度下，前者奥氏体晶粒要更细一些；模型的计算结果与实测值进行对比吻合良好。     

变形方式对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响

研究了恒温压缩与降温轧制对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响.结果表明,在奥氏体再结晶温度区间(1150℃、1050℃)和形变诱导铁素体相变温度区间(950℃、900℃、870℃、850℃),20Mn2钢的晶粒尺寸均能细化至3～4μm;在1150～870℃的降温轧制中,20Mn2钢的晶粒尺寸细化至1～3μm.分析表明,由于ZrC粒子的形变核心和再结晶核心的作用,含ZrC粒子的20Mn2钢在高温下(1150℃、1050℃)和较低温度下(950℃、900℃、870℃、850℃),变形的晶粒组织分别因奥氏体再结晶和形变诱导铁素体相变及其再结晶而得到细化;在降温轧制时,由于综合了高温奥氏体再结晶和低温形变诱导铁素体相变及其再结晶的细化晶粒效应,而最终获得的晶粒尺寸比恒温变形的更小.     

16Mn钢奥氏体动态再结晶及晶粒细化的研究

本文研究了16Mn 钢奥氏体动态再结晶、晶粒大小、晶粒细化率及γ→α相变后铁素体晶粒大小与工艺参数:变形量ε,变形温度之间的关系。通过大量数据的回归处理,得到奥氏体晶粒细化率在一定温度条件下,与变形量ε之间满足指数函数关系:动态再结晶完成后,奥氏体晶粒平均直径与形变速率温度修正系数 z 之间符合线性关系:γ→α相变后铁素体晶粒大小在一定温度条件下与变形量之间也存在指数函数关系:     

控制轧制和控制冷却对低碳钢板的组织和抗冷脆性的影响

本文研究了控制轧制工艺参数(奥氏体化温度、道次压下率及终轧温度)对低碳钢板轧后铁素体晶粒平均直径和脆性转化温度的影响及其相互关系。试验结果表明:轧制工艺参数中终轧温度起主要作用,决定着轧后铁素体晶粒平均直径、脆性转化温度及-40℃时的冲击韧性;在约800℃终轧,效果最好。轧后快冷时间及冷却速度对低碳钢板的组织和脆性转化温度影响的试验结果表明,延长快冷时间及加快冷却对轧后组织产生复杂影响:使魏氏组织级别增大;使伪共析珠光体量增加;使珠光体退化及细化。这样复杂的组织变化,对脆性转化温度带来复杂的影响。文中提出了低碳钢中珠光体退化的几种机制。     

超细晶粒钢制备工艺及机制与传统控轧控冷(TMCP)钢的异同

总结对比了传统控轧控冷(或热机械控制处理,TMCP)钢与超细钢开发制备所用的新型TMCP工艺的特征及其冶金机制.轧前急冷、低温加工与大应变变形(强加工)是超细钢制备工艺的3个必要条件.TMCP的晶粒细化主要靠加工硬化奥氏体的静态铁素体转变.新工艺晶粒细化主要靠形变诱导动态铁素体相变.     

CSP生产低碳钢的组织演变和析出物研究

为了阐明EAF-LF-CSP工艺生产的低碳钢组织细化机理,在薄板坯和不同道次变形后的同一轧件上取样,利用金相、SEM、TEM、XEDS等技术研究了连轧过程中显微组织演变和钢中第二相析出物.结果表明:与普通连铸板坯相比薄板坯的凝固组织更加细小;随轧制道次增加,薄板坯表面和心部的组织差异逐渐减小,轧后室温组织细化;CSP生产的低碳钢中存在大量纳米尺寸的氧化物和硫化物,起到细化晶粒的作用.CSP生产中采用快速冷却和凝固工艺、单道次大压下连轧工艺和层流冷却工艺,是成品组织细化的主要原因.     

控轧控冷对低碳Mn-Nb-Cu钢拉伸力学性能的影响

研究了不同终轧温度及轧后冷却速度对低碳Mn-Nb-Cu钢的力学性能(σs，σb和δ5)的影响。研究结果表明，对控轧低碳Mn-Nb-Cu钢的力学性能的影响主要决定于钢的碳当量；随轧后冷却速度的提高，σs和σb提高，δ5降低；在奥氏体未再结晶区进行轧制，终轧温度对铁素体晶粒尺寸的影响较小。     

0.06c-2.0Mn-0.14V钢的机械性能和显微组织

实验研究了0.06c-2.0Mn-0.14V 钢板的机械性能和显微组织。该钢采用1,000～1.300℃均热、660～800℃精轧以及63、74和80%的压下量控制轧制成13mm 厚的板材。均热温度为1,100℃的钢获得了强度和冲击性能相结合的最佳综合性能。在660℃和750℃以74%和80%压下量精轧的板材其屈服点为654～682兆牛顿/米~2。横向平台能为74～108雀耳。在660°～800℃以63%压下量精轧的板材的屈服点为449～525兆牛顿/米~2-2,冲击转变温度为-140～15℃,横向平台能为130～235焦耳均热温度升高到1,200和1,300℃时,轧制钢板的屈服点为511～658千牛顿/米~2,但冲击转变温度增高到-30°和65°。文章详细介绍了促进晶粒细化的加工条件、各种不同形式铁素体、劈裂断口和连续应力——应变曲线。并就各种工艺参数与沉淀强化、晶粒细化和位错亚组织强化的影响解释了产生这些机械性能的原因。钒强化的正火钢和铌强化的控轧钢的研究已获得成功。这是因为只要在现有的碳-锰钢中添加钒、铌元素,无需对钢的基本成份或工艺设备做很大变动,就可获得良好的机械性能。大多数控轧钢的研制均采用铌作为合金化元素,而其它元素只作为辅助添加元素或作为初步研究所定的成份中铌的替换元素。可以认为,这些研制在很大程度上是合理的。因为在一般含碳量的钢中用铌比用其它合金元素更容易达到晶粒细化,这是由于稳定的 Nbc沉淀物限制了晶粒长大、而且 Nb 比 V 和 Ti 能更有效地通过形变的非再结晶奥氏体的相变产生细晶粒铁素体。本研究中设计的钢成份使得能在控轧状态下,最有效地以钒细化晶粒和产生沉淀强化。为达此目的,将含碳量控制在较低水平,即相对于0.02%氮和0.14%钒,碳含量为0.06%,以便提高 VN 沉淀物的高温稳定性和抑制晶粒长大。锰含量提高到2%,以便降低奥氏体——铁素体的转变温度,使之有可能在低温下在奥氏体相区内进行轧制处理。     

低碳钢在Ae3以上形变诱导铁素体的形成和性能

对低碳钢在Ae_3以上进行了单道次快速大形变量变形,测定了材料在高温变形前后的室温拉伸曲线并观察其断口形貌。对结果的分析表明,低碳钢在Ae_3以上的温度发生形变诱导铁素体相变,是形成超细晶粒(3μm左右)的主要原因。应变速率大于0.1 s~(-1)时,可诱导形成铁素体晶粒,且随着应变速率的提高铁素体分数增加而晶粒尺寸减小;当应变速率大于10 s~(-1)时铁素体分数达到饱和,晶粒尺寸的变化不大。与先共析铁素体相比,形变诱导铁素体的强度和硬度大大提高,低碳钢Q235的屈服强度由250 MPa左右提高到510 MPa,抗拉强度则达到615 MPa,而形变诱导铁素体的塑性有所降低,但仍保持较高的水平。     

大壁厚大口径X80M管线钢DWTT性能的控轧工艺试验研究

利用光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、落锤试验机等检测方法,对5种轧制工艺试制的大壁厚大口径高强韧X80M管线钢进行了金相组织、有效晶粒度、晶界特性、相分析及落锤撕裂试验(DWTT)性能的对比分析。结果表明,粗轧采用低温轧制,并保证道次压下率及轧后充分再结晶,可以减小奥氏体再结晶晶粒尺寸、提高奥氏体再结晶晶粒均匀性；精轧采用较小道次变形并充分回复后再变形的“回复-变形”的轧制方式,可以提高{112}取向晶粒数量、细化有效晶粒尺寸、增加大角度晶界比例、减少粗大马奥岛的数量和尺寸。采用该粗轧和精轧工艺,壁厚为30.8 mm、管径为1 422 mm的X80M管线钢-20 ℃温度下的全厚度DWTT性能达到94%,高于85%的工程应用验收要求。     

ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变超细化机理

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了含ZrC粒子的低碳钢在形变诱导相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的影响及铁素体形核的基本特性.结果表明:一定粒径和体积分数的ZrC粒子弥散分布于基体相中时,能够阻碍位错的运动,形成集中形变区,加速形变诱导相变的进程,因而提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;ZrC/奥氏体相界面上形变诱导铁素体相变具有形核位置不饱和性、新生α相超细晶的特点;在应变条件下,铁素体晶粒在〈111〉方向择优取向,晶粒内部存在一定量的小角度晶界,由于铁素体动态再结晶的发生,组织进一步细化.ZrC/奥氏体相界面铁素体晶粒的超细化机理是形变诱导相变、铁素体动态再结晶及ZrC粒子弥散强化三者同时作用的结果.     

利用控轧控冷技术开发热轧不锈钢复合板的实验研究

使用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Q345R的奥氏体连续冷却相变(CCT)行为,利用二辊可逆试验轧机进行了系列控制轧制控制冷却(TMCP)实验,开发出了不锈钢(316)/低碳钢(Q345R)复合板。较合理的工艺为:在奥氏体再结晶区进行轧制,终轧温度为1000~1050℃,总压下量为75%,轧后以0.2~7℃/s的速率冷却至450℃以下后空冷,随冷却速率的增加,Q345R钢板的显微组织从铁素体(F)+珠光体(P)向铁素体(F)+贝氏体(B)过渡,屈服强度范围330~430MPa,抗拉强度范围为535~595MPa,0℃的冲击吸收功高于50J;复合板界面结合强度大于350MPa,抗弯性能合格。     

变形制度对低碳锰钢组织性能的影响

为了获得细晶铁素体/贝氏体的复相组织,通过控轧控冷工艺研究了低碳锰钢在奥氏体区变形时变形量、终轧温度和卷取温度对组织演变和力学性能的影响规律.研究表明,增加变形量(对应道次间隔时间缩短)可以细化铁素体晶粒,但当终轧温度降低到800℃时,变形量的增加以及开冷温度的降低不利于贝氏体组织的获得.通过调整变形量、终轧温度、可开冷温度并适当降低卷取温度,可使实验钢获得晶粒尺寸约为5μm的铁素体和10%~20%的贝氏体组织,低碳锰钢强塑性能良好.     

轧制参数对含钒、氮的低合金高强度钢沉淀强化的影响

本文研究了形变热处理工艺对低氮和高氮的含钒低合金高强度钢的沉淀强化的影响。研究指出为了达到最大的沉淀强化效果,应该防止在奥氏体内出現形变诱发沉淀。氮化钒的形变诱发强化在900～950℃非常迅速地产生,但是碳化钒则在830～85℃的较低的轧制温度下产生形变诱发强化。已经考察了重新加热温度、轧制压下量、保温温度和时间的影响。业已表明沉淀强化程度约在化学当量比(V/C)处最大,但是在这个比值下,奥氏体中形变诱发强化也非常显著。氮化钒在奥氏体中沉淀有损于在铁素体中沉淀强化。但若能防止氮化钒在奥氏体中的沉淀,那么增加钢中含氮量可增加沉淀强化并能获得较高的屈服强度。铌表现出非常有效的細化晶粒作用虽然在适当的情况下它与钒比较能在更大程度上产生显著的沉淀强化,特别是在相同的低含量时。然而Nbc在奥氏体中很易形变诱发为沉淀,随后有损于铁素体的沉淀强化。另一方面钒很易于通过氮化钒而用以细化晶粒并且利用碳化钒产生沉淀强化。     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响.结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用.这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的.钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用.细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性.     

Nb、Ti微合金钢中碳氮化物固溶与再析出的研究

利用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)研究了再加热温度、奥氏体区变形温度和组织转变温度的变化对Nb、Ti微合金钢组织性能及其碳氮化物固溶与再析出行为的影响。结果表明:钢中加入铌,主要利用铌的碳氮化物在奥氏体形变过程中的再析出,抑制形变奥氏体的再结晶,在随后的组织演变过程中细化了组织;而钢中加入较高含量的钛,主要利用钛的碳化物在铁素体中的析出,产生明显的沉淀强化作用。这主要是铌、钛的碳氮化物固溶后,在奥氏体和铁素体中再析出的不同所造成的。钢中复合加入Nb-Ti后既起到细化晶粒的作用,又起到析出强化的作用。细晶强化既提高钢的强度又提高钢的韧性,但沉淀强化在大幅提高钢的强度的同时恶化了钢的韧性。     

淬火对含ZrC的20Mn2钢的组织及力学性能的影响

研究了淬火冷却对含0.2%(体积分数)ZrC颗粒(粒径0.2～1.2μm)的20Mn2钢在大形变量轧制后的组织与力学性能的影响.结果表明,ZrC粒子作为大形变量热轧变形中的奥氏体形变核心及再结晶核心,对奥氏体晶粒的超细化有显著的作用,而显著细化的晶粒提高了完全获得马氏体组织的临界冷却速度,使水冷淬火态马氏体的数量、长度和宽度减小,使油淬态珠光体的数量减少、渗碳体片变短、变薄.在冷却过程中,细小的奥氏体晶粒转变为更细小(1～2μm)的铁素体晶粒,保留了热轧变形时的形变位错组织,使水淬态20Mn2钢的延伸率不下降的同时强度成倍提高,油淬态20Mn2钢在强度大幅度提高的同时延伸率成倍提高.     

ECAP温变形碳素钢中铁素体晶粒的细化机制

在500℃采用C方式ECAP变形制备了亚微晶45钢,用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和电子衍射(SAED)等分析技术对其进行表征,研究了铁素体组织的演变特征和晶粒细化机制.结果表明:在初始变形道次后,原始的粗大铁素体晶粒因剧烈剪切变形而沿着剪切变形的方向形成剪切变形带,在其内大量的具有亚微米尺寸的板条状位...     

高碳钢奥氏体晶粒长大的预测

借助于高温共聚焦显微镜(CLSM)、透射电镜(TEM)研究含Ti钢和无Ti钢的奥氏体晶粒长大行为。试样在1123~1473K之间保温60min时测量一系列温度下不同保温时间的奥氏体晶粒尺寸。结果表明:两种钢奥氏体晶粒尺寸随着温度的上升而增大;另外,两种钢奥氏体晶粒尺寸随时间的延长而长大,并符合抛物线方程。并且,观察到了第二相粒子,用第二相粒子的熟化公式和体积公式分别计算两种钢的含Ti粒子尺寸与体积分数。同时,采用修正的Gladman公式预测两种钢的奥氏体晶粒长大,实验结果和预测结果吻合较好。     

原奥氏体晶粒尺寸对珠光体钢组织及韧性的影响

探索了奥氏体晶粒尺寸对珠光体等温转变组织特征以及对韧性性能的影响规律。研究表明,在相同等温转变温度下,珠光体片层间距无明显变化,随奥氏体晶粒尺寸的增加,先共析铁素体量减少而珠光体团尺寸增加。珠光体断裂韧性受控于裂纹前沿塑性影响区尺寸(1~2)δc,其中δc为临界裂纹张开位移,当原奥氏体晶粒大于(1~2)δc时,裂纹扩展阻力主要来自穿越珠光体片层α、θ相的颈缩、破断。当原奥氏体晶粒尺寸接近或小于(1~2)δc时,裂纹主要沿晶界、珠光体团界、α+θ片层界面扩展,通过扩展路径发生多次弯折消耗能量,随原奥氏体晶粒尺寸增加,准静态断裂韧度J变化幅度较小。而冲击韧性缺口前沿塑性影响区远大于原奥氏体晶粒,大角度晶界将促使裂纹的转折而提高扩展阻力,提高裂纹前沿塑性区大角度晶界密度有利于提高冲击功,冲击韧性Ak随晶粒尺寸的增加显著下降。