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(diǎn)：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(shí)阻礙原始奧氏體晶粒長大 在軋制過程中抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大 在低溫時(shí)起到析出強(qiáng)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(jìn)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(shí)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(zhì)點(diǎn)狀態(tài) 含鈮鋼加熱到 12

3、00均熱 2 小時(shí)，90%以上的鈮固溶到奧氏體中，沒固溶的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)粗大，大約在 1000 左右，對(duì)軋后奧氏體晶粒的再結(jié)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(zhì)點(diǎn)也很大，可達(dá)1000300 ，其大小與析出溫度有關(guān)。變形奧氏體中Nb(CN)的析出狀態(tài)變形中析出動(dòng)態(tài)析出過程 變形速度很低時(shí)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(shí)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(shí)間越短，并且析出速度越高。 高溫軋制時(shí)，由于發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，變形產(chǎn)生的位錯(cuò)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(shí)，奧氏體不發(fā)生再結(jié)晶，晶內(nèi)缺陷增多，形變誘導(dǎo)析出，大大促進(jìn)了碳氮化物的析出，析出速度增加。Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)的析出部位及大小與變形溫度有關(guān)：高溫軋制后（再結(jié)晶區(qū)軋制）， Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)沿奧氏體晶界析出，而在晶內(nèi)析出量很少，顆粒直徑在200 左右。低溫軋制后（未再結(jié)晶區(qū)軋制）， Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)在晶界上也在晶內(nèi)和亞晶界上析出，顆粒細(xì)小，直徑50100 控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)固定亞晶界，阻止奧

5、氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(CN) 的析出狀態(tài)當(dāng)AF相變發(fā)生后，微量元素達(dá)到高度過飽和，產(chǎn)生快速析出。析出地點(diǎn)： AF轉(zhuǎn)變的相界面 呈細(xì)小點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)小。析出時(shí)間長，質(zhì)點(diǎn)長大。 16如鈮鋼 830析出，經(jīng) 5 min后，質(zhì)點(diǎn)為300 800析出，經(jīng) 1 小時(shí)后，質(zhì)點(diǎn)為50 100 720析出，質(zhì)點(diǎn)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(cuò)線上沉淀和基體沉淀兩者共存在于各個(gè)鐵素體

6、晶粒中，后者是主要的和多見的，列狀組織相當(dāng)稀少。 Nb(CN)析出特點(diǎn)析出時(shí)機(jī) 析出物特點(diǎn) 質(zhì)點(diǎn)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(dǎo)析出，動(dòng)態(tài)析區(qū)變形時(shí) 出，析出數(shù)量少，析出部位在位 5070 錯(cuò)密度高處在變形后的 變形誘導(dǎo)析出的繼續(xù)，析出量大， 200(再結(jié)晶)停留時(shí)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(cuò)處 結(jié)晶區(qū)變形)AF相變中 在A/F相界上或F相內(nèi)成無規(guī)則沉淀 50100F相區(qū) 位錯(cuò)上，F(xiàn)相內(nèi) 502影響 Nb(CN)析出的因素變形量和析出時(shí)間的影響 變

7、形量增加、析出時(shí)間加長 析出量增加 6 在大變形量條件時(shí)，開始隨時(shí)間增長而增加，但很快達(dá)到飽和變形溫度的影響 析出量相等，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時(shí)間比再結(jié)晶區(qū)軋制短 在同一條件下，析出量一定時(shí)，在高溫等溫時(shí)間短，而低溫所 需等溫時(shí)間長?；瘜W(xué)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(xì)化鐵素體晶粒及析出強(qiáng)化6.2.1 加熱時(shí)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(duì)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(jié)晶1對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶 1動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的開始時(shí)間 Q235鋼 60秒 0.18 Nb鋼 110秒 0.35 Nb-V鋼 160秒 0.482對(duì)再結(jié)晶數(shù)量的影響隨鈮析出量增加，奧氏體再結(jié)晶數(shù)量降低。 1 13對(duì)再結(jié)晶速度的影響 加入鈮后，再結(jié)晶速度，再結(jié)晶開始時(shí)間和完成時(shí)間都比不含鈮鋼推遲。 1 溫度在1000以上時(shí)，鈮量增加對(duì)再結(jié)晶速度的影響不顯著。4對(duì)靜態(tài)再結(jié)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(duì)再結(jié)晶臨界變形量的影響也不同5對(duì)再結(jié)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(jié)晶晶粒小于不含鈮鋼的再結(jié)晶晶粒。鈮在奧氏體中以三種形式存在：加熱時(shí)尚未溶到奧氏體中的Nb(CN)固溶到奧氏體中的鈮加熱時(shí)溶解、軋制過程中重新析出的Nb(CN)一般認(rèn)為，第種Nb(CN)顆粒較大，不能抑制再結(jié)晶 的發(fā)生T1000 再結(jié)晶先于鈮的析出，再結(jié)晶達(dá)50%后 鈮才開始析出。鈮阻止再結(jié)晶的原因是 由于固溶于奧氏體中的鈮與位錯(cuò)的相互 作用阻止晶界的遷移。 T900 Nb(CN)在再結(jié)晶之前析出，在再結(jié) 晶過程中繼續(xù)析出。 鈮阻止再結(jié)晶的作用機(jī)理有不同的看法。其一，有人認(rèn)為是固溶于奧氏體中的鈮的作用其二，有人認(rèn)為是析出細(xì)小的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)阻止再結(jié) 晶的進(jìn)行 也有人認(rèn)為兩者都起作用6.2.3 細(xì)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(jié)晶的發(fā)生，因而細(xì)化了鐵素體晶粒。實(shí)驗(yàn)表明，鈮的細(xì)化鐵素體晶粒效果最為明顯，鈦次之，釩最差。加入量達(dá)一定值后，鐵素體晶?；静蛔?。鈮量的飽和值為0.04%，鈦量為0.08%，釩量為0.10% 。6.2.4 影響鋼的強(qiáng)韌性能晶粒細(xì)小強(qiáng)韌性好沉淀強(qiáng)化強(qiáng)度提高 韌性降低鈮：在控制軋制中，鈮產(chǎn)生顯著的晶粒細(xì)化和中等的 沉淀強(qiáng)化鈦：沉淀強(qiáng)化作用大，晶粒細(xì)化中等。鈦鋼抗脆性能 力較低。 對(duì)于厚規(guī)格的?；?，鈦和鎳結(jié)合最有利。釩：產(chǎn)生中等程度的沉淀強(qiáng)化和比較弱的晶粒細(xì)化。61. Nb、V、Ti 等元素在控軋中的作用如何