V(C, N)在奧氏體中析出的動力學(xué)行為及其對晶粒細(xì)化的作用

1、V(C, N)在奧氏體中析出的在奧氏體中析出的動力學(xué)行為及其對晶粒細(xì)化的作用動力學(xué)行為及其對晶粒細(xì)化的作用潘潘 濤濤鋼鐵研究總院鋼鐵研究總院 結(jié)構(gòu)材料研究所結(jié)構(gòu)材料研究所2004年年10月月n晶粒細(xì)化:同時提高強(qiáng)度和韌性n晶粒細(xì)化的傳統(tǒng)方法: 低溫下大變形的軋制(傳統(tǒng)TMCP工藝)n很難適用于中厚板和H型鋼等產(chǎn)品的生產(chǎn)n再結(jié)晶控制軋制和晶內(nèi)鐵素體技術(shù)n利用誘導(dǎo)VN顆粒在奧氏體中析出,促進(jìn)鐵素體的晶粒細(xì)化研究背景VN析出行為的研究方法n直接法：化學(xué)相分析法n間接法：等溫應(yīng)力松弛法關(guān)鍵因素：獲取VN的析出信息等溫應(yīng)力松弛法 0.1110100100010000306090120150 850 St

2、ress,MpaTime,sPsPfPs and Pf 分別代表析出開始時刻和終了時刻化學(xué)成分SNCSiMnPSVN備注C10.200.451.350.010.0060.100.014V-N鋼 1)C30.110.411.320.010.0060.110.014C40.060.411.320.010.0060.110.014N10.090.421.300.010.0060.100.0036V 鋼 2)B10.100.411.400.010.0060.0032C-Mn鋼1) 1) 加入加入V-NV-N合金合金; 2) ; 2) 加入加入 V-FeV-Fe合金合金模擬實驗的加工工藝（Gleeble

3、3500） 1200600s60sT2,Stress relaxationTemperature (T)WaterquenchingTime (t)T2=800950, ,=5%15% 等溫應(yīng)力松弛曲線0.1110100100010000306090120150 850 Stress,MpaTime,sPsPfPs and Pf 分別代表析出開始時刻和終了時刻V(C, N) 析出-溫度-時間 (PTT) 曲線 n形狀像典型的C曲線n鼻點溫度:870-900PsPf0.11C，0.014N, 預(yù)應(yīng)變=0.1碳含量對PTT曲線的影響 75080085090095010001101001000Tim

4、e,sTeperature,0.20%C 0.11%C 0.06%C(a) 析出開始線750800850900950100010100100010000Time,sTeperature,0.20%C 0.11%C 0.06%C(b) 析出終了線0.014% N, 預(yù)應(yīng)變=0.1氮含量對PTT曲線的影響 140ppm N36ppm N (a)析出開始線(b)析出終了線140ppm N36ppm N0.10% C, 預(yù)應(yīng)變=0.1形變量對PTT曲線的影響 0.050.100.150.050.100.15(a)析出開始線(b)析出終了線0.06% C, 0.014% NThermo-calc 計算結(jié)

5、果 (a) V(C, N)析出的驅(qū)動力(b) N原子在 V(C, N)中的占位分?jǐn)?shù) 平衡析出開始溫度的計算結(jié)果實驗用鋼平衡析出開始溫度 ()V-N鋼C1(0.20C-0.10V-0.014N)1125C3(0.11C-0.11V-0.014N)1125C4(0.06C-0.11V-0.014N)1115V鋼: N1(0.09C-0.10V-0.0036N)1015n氮含量對驅(qū)動力的影響比碳含量的強(qiáng)烈 n在 800900的溫度范圍內(nèi),碳含量也對V(C, N)的析出有較大的影響n氮含量是控制V(C, N)析出的關(guān)鍵因素之一,氮含量越高,析出越容易n計算結(jié)果和實驗相吻合析出物觀察明場像暗場像VN復(fù)合

6、析出n由于在其它夾雜物上形核使V(C, N)析出的阻力減小,觀察發(fā)現(xiàn)V(C, N)經(jīng)常在MnS夾雜物上析出。MnSVN鐵素體在VN上形核實驗證明，VN的析出促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形核。FerriteVNMnSVN析出對晶粒細(xì)化的影響C-Mn鋼V-N鋼V(C, N)在奧氏體中的在奧氏體中的析出明顯使晶粒細(xì)化析出明顯使晶粒細(xì)化V鋼870保溫析出對晶粒細(xì)化的作用經(jīng)保溫析出V-N 1 鋼未經(jīng)保溫析出V-N 2 鋼D6.1m D9.5m晶粒尺寸的測量經(jīng)經(jīng)870保溫析出處理后的保溫析出處理后的V-N 1 鋼的晶粒尺寸最小。鋼的晶粒尺寸最小。相變細(xì)化比率的比較相變細(xì)化比率D/ D析出對相變過程的影響n阻礙奧氏體晶

7、粒的長大n提高鐵素體相變的形核率n阻止鐵素體晶粒的長大結(jié)論nV(C, N) 在奧氏體中的PTT 曲線是典型的C曲線，870時的析出最快n增加氮含量使V(C, N) 的析出時間明顯減少 n在一定溫度范圍內(nèi)，增加碳含量也使PTT曲線向左移動n加大奧氏體的變形促進(jìn)V(C, N) 析出n在奧氏體中析出的V(C, N)顆粒有利于晶內(nèi)鐵素體的形成，促進(jìn)鋼的晶粒細(xì)化啟示n生產(chǎn)實踐生產(chǎn)實踐 工藝 終軋溫度 終軋變形量 終軋后的冷卻 成分 碳含量 氮含量n理論意義理論意義 細(xì)晶強(qiáng)化 VS 沉淀強(qiáng)化謝謝謝謝!V-N 1 V-N 2 V C-Mn 返回V-N 1鋼的形核率遠(yuǎn)高于V鋼 V-N 1鋼和 V鋼在 650保溫2s的顯微組織返回1.52.02.53.03.54.04.55.00.51.01.52.02.53.03.5thickness,R/10-4cmThe square root of time,sec1/2 V-Nsteel V steeln和V鋼相比，V-N 1鋼的鐵素體晶粒長大明顯受到抑制n這種抑制作用和V(C, N)在奧氏體中的析出有關(guān)返回應(yīng)力松弛不同時間的析出情況tPsPstPf加工工藝n870變形并保溫，保證V(C, N)有充分的時間析出n在650等溫，觀察不同轉(zhuǎn)變時間的顯微組織120