6.微合金元素在控制軋制中的作用匯總課件

1、 微合金元素在控制軋制中的作用微合金鋼：合金元素總含量小于 0.1%的鋼常用合金元素：鈮、釩、鈦特點：與碳、氮形成碳化物、氮化物和碳氮化物 這些化合物在高溫下溶解，在低溫下析出作用： 加熱時阻礙原始奧氏體晶粒長大 在軋制過程中抑制再結晶及再結晶后的晶粒長大 在低溫時起到析出強化的作用 鋼的成分 常規(guī)軋制 控制軋制 % s N/mm2 FATT s N/mm2 FATT0.14C+1.3Mn 313.9 +10 372.7 -100.14C+0.034Nb 392.4 +50 441.3 -500.14C+0.08V 421.8 +40 451.1 -250.14C+0.004Nb 490.3

2、-70 +0.06V 微量合金元素需要控軋工藝 控軋工藝也需要微量合金元素6.1 微合金元素在熱軋中的溶解和析出6.1.1 軋前加熱過程中的溶解1鈮在奧氏體中的溶解 C%、T加 鈮的溶解度增加 6 錳促進鈮向奧氏體中固溶2釩在奧氏體中的溶解 T加、Mn% 釩的溶解度增加 每增加 1%錳可使釩增加 30% 溶解量 研究表明，釩的碳化物在 900時就全部固溶于奧氏體中 了，其溶解度要比 Nb(CN)大得多。3鈦在奧氏體中的溶解 與鈮類似66.1.2 控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出以 Nb(CN)為例研究析出狀態(tài)1各階段中Nb(CN)的析出狀態(tài)出爐前的Nb(CN)質點狀態(tài) 含鈮鋼加熱到 12

3、00均熱 2 小時，90%以上的鈮固溶到奧氏體中，沒固溶的Nb(CN)質點粗大，大約在 1000 左右，對軋后奧氏體晶粒的再結晶不起作用。將鋼加熱到 1260，保溫 30 min， Nb(CN)全部溶解出爐后冷卻到軋制前Nb(CN)的析出狀態(tài) 未變形的奧氏體中Nb(CN)析出很慢，析出極少，與出爐前相差無幾。即使析出， Nb(CN)質點也很大，可達1000300 ，其大小與析出溫度有關。變形奧氏體中Nb(CN)的析出狀態(tài)變形中析出動態(tài)析出過程 變形速度很低時才能 發(fā)生變形后析出靜態(tài)析出過程變形使鋼中鈮的析出大大加快變形量越大、變形后停留時間越長析出量越多 Nb(CN)析出需要孕育期，變形量越大

4、、固溶體過飽和程度越高，軋后到彌散相開始析出的停留時間越短，并且析出速度越高。 高溫軋制時，由于發(fā)生動態(tài)再結晶，變形產(chǎn)生的位錯和畸變能消失，碳氮化物沒有顯著析出，析出速度不大。 低溫軋制時，奧氏體不發(fā)生再結晶，晶內缺陷增多，形變誘導析出，大大促進了碳氮化物的析出，析出速度增加。Nb(CN)質點的析出部位及大小與變形溫度有關：高溫軋制后（再結晶區(qū)軋制）， Nb(CN)質點沿奧氏體晶界析出，而在晶內析出量很少，顆粒直徑在200 左右。低溫軋制后（未再結晶區(qū)軋制）， Nb(CN)質點在晶界上也在晶內和亞晶界上析出，顆粒細小，直徑50100 控制軋制就是應用這種微細的Nb(CN)質點固定亞晶界，阻止奧

5、氏體晶粒再結晶，達到細化晶粒的目的。在奧氏體向鐵素體轉變過程中和在鐵素體內Nb(CN) 的析出狀態(tài)當AF相變發(fā)生后，微量元素達到高度過飽和，產(chǎn)生快速析出。析出地點： AF轉變的相界面 呈細小點狀成排排 列稱為相間沉淀 6冷卻速度大，析出溫度低，相間沉淀排間距小，析出質點小。析出時間長，質點長大。 16如鈮鋼 830析出，經(jīng) 5 min后，質點為300 800析出，經(jīng) 1 小時后，質點為50 100 720析出，質點只有40 80相變后剩余在鐵素體中的固溶鈮將在鐵素體中繼續(xù)析出。研究表明，碳氮化物在鋼中的沉淀方式有：有規(guī)則分布 列狀相間沉淀無規(guī)則分布 位錯線上沉淀和基體沉淀兩者共存在于各個鐵素體

6、晶粒中，后者是主要的和多見的，列狀組織相當稀少。 Nb(CN)析出特點析出時機 析出物特點 質點大小加熱后 是固溶于奧氏體后的剩余化合物 1000軋制前 析出數(shù)量極少，析出部位在晶界 3001000在奧氏體 有孕育期形變誘導析出，動態(tài)析區(qū)變形時 出，析出數(shù)量少，析出部位在位 5070 錯密度高處在變形后的 變形誘導析出的繼續(xù)，析出量大， 200(再結晶)停留時間里 主要析出在晶界、亞晶界、變形 50100 (未再 (直到相變前) 帶、位錯處 結晶區(qū)變形)AF相變中 在A/F相界上或F相內成無規(guī)則沉淀 50100F相區(qū) 位錯上，F(xiàn)相內 502影響 Nb(CN)析出的因素變形量和析出時間的影響 變

7、形量增加、析出時間加長 析出量增加 6 在大變形量條件時，開始隨時間增長而增加，但很快達到飽和變形溫度的影響 析出量相等，未再結晶區(qū)軋制所需時間比再結晶區(qū)軋制短 在同一條件下，析出量一定時，在高溫等溫時間短，而低溫所 需等溫時間長?；瘜W成分的影響 鋼的成分不同，析出量不同 16.2 微合金元素在控制軋制和控制冷卻中的作用微合金元素的作用主要是細化鐵素體晶粒及析出強化6.2.1 加熱時阻止奧氏體晶粒長大 加入鈮、釩、鈦等元素可以阻止奧氏體晶粒長大，提高鋼的粗化溫度。 微量合金元素形成高度彌散的碳氮化合物小顆粒，對奧氏體晶界起固定作用，阻止奧氏體晶界遷移，阻止奧氏體晶粒長大。 6.2.2 抑制奧氏

8、體再結晶1對動態(tài)再結晶臨界變形量(P)的影響 在普碳鋼中加入鈮、釩后，使P，顯著阻滯形變奧氏體的動態(tài)再結晶 1動態(tài)再結晶的開始時間 Q235鋼 60秒 0.18 Nb鋼 110秒 0.35 Nb-V鋼 160秒 0.482對再結晶數(shù)量的影響隨鈮析出量增加，奧氏體再結晶數(shù)量降低。 1 13對再結晶速度的影響 加入鈮后，再結晶速度，再結晶開始時間和完成時間都比不含鈮鋼推遲。 1 溫度在1000以上時，鈮量增加對再結晶速度的影響不顯著。4對靜態(tài)再結晶臨界變形量的影響 加入鈮，臨界變形量增加 6 6含鈮量不同對再結晶臨界變形量的影響也不同5對再結晶晶粒大小的影響 在同樣條件下（軋制溫度和變形量相同），

9、含鈮鋼的再結晶晶粒小于不含鈮鋼的再結晶晶粒。鈮在奧氏體中以三種形式存在：加熱時尚未溶到奧氏體中的Nb(CN)固溶到奧氏體中的鈮加熱時溶解、軋制過程中重新析出的Nb(CN)一般認為，第種Nb(CN)顆粒較大，不能抑制再結晶 的發(fā)生T1000 再結晶先于鈮的析出，再結晶達50%后 鈮才開始析出。鈮阻止再結晶的原因是 由于固溶于奧氏體中的鈮與位錯的相互 作用阻止晶界的遷移。 T900 Nb(CN)在再結晶之前析出，在再結 晶過程中繼續(xù)析出。 鈮阻止再結晶的作用機理有不同的看法。其一，有人認為是固溶于奧氏體中的鈮的作用其二，有人認為是析出細小的Nb(CN)質點阻止再結 晶的進行 也有人認為兩者都起作用6.2.3 細化鐵素體晶粒 微量合金元素的加入，阻止奧氏體晶粒長大，又能阻止奧氏體再結晶的發(fā)生，因而細化了鐵素體晶粒。實驗表明，鈮的細化鐵素體晶粒效果最為明顯，鈦次之，釩最差。加入量達一定值后，鐵素體晶?；静蛔儭ｂ壛康娘柡椭禐?.04%，鈦量為0.08%，釩量為0.10% 。6.2.4 影響鋼的強韌性能晶粒細小強韌性好沉淀強化強度提高 韌性降低鈮：在控制軋制中，鈮產(chǎn)生顯著的晶粒細化和中等的 沉淀強化鈦：沉淀強化作用大，晶粒細化中等。鈦鋼抗脆性能 力較低。 對于厚規(guī)格的?；澹伜玩嚱Y合最有利。釩：產(chǎn)生中等程度的沉淀強化和比較弱的晶粒細化。61. Nb、V、Ti 等元素在控軋中的作用如何