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1、中国科学E辑:技术科学2008年第38卷第5期:797~806《中国科学》杂志社www.scichina.comtech.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESSHSLC钢中纳米氮化物的析出与作用①*①②①③傅杰,刘阳春,吴华杰①北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;②首钢(集团)总公司首钢技术研究院,北京100041;③北京科技大学冶金工程研究院,北京100083*E-mail:fujie9@263.net收稿日期:2007-06-12;接受日期:2007-08-20国家自然科学基金(批准号:5
2、0334010)和国家重点基础研究发展计划(编号:G1998061500)资助项目摘要研究了薄板坯连铸连轧HSLC(低碳高强度)钢中N,Al的存在形关键词式,AlN析出的热力学和动力学以及AlN对低碳钢组织性能的影响,研薄板坯连铸连轧究结果表明:在薄板坯连铸连轧HSLC钢中,只有少量N形成了AlN以HSLC钢AlN氮化物形式存在,大部分N基本上以溶解态存在;少量纳米氮化物主要纳米氮化物是在卷取过程中热轧卷缓冷时析出的,连轧阶段和层流冷却阶段,钢中沉淀强化都不能或者很少析出氮化铝;含酸溶铝0.005%~0.043%的HSLC钢中,铝
3、对晶粒度及钢力学性能无明显影响,AlN不是薄板坯连铸连轧工艺生产的HSLC钢晶粒细化的主要原因,也不是沉淀强化的主要析出相.纳米氮化物不是纯AlN,具有复杂的成分.尽管氮在一定条件下对钢的性能具有有利作用,但通常是将氮作为钢中的有害元素看待的,其有害作用主要表现为:钢中自由氮可以溶入铁基体,导致时效作用,使钢的塑性韧性降[1]低,冷加工性能下降,焊接性能降低,韧脆转变温度升高.为降低和消除N的有害影响,对于低碳钢通常通过向钢中加入一定量的Al来实现,认为除脱氧外,Al与N结合成AlN,它们可以降低自由氮,钉轧奥氏体晶界,细化奥氏体
4、晶粒,钉轧铁素体晶界,细化铁素体晶粒,提高钢的强度而不降低塑性和韧性.HSLC钢是一类不含Nb,V,Ti等微合金元素的高强度低碳钢,薄板坯连铸连轧生产的ZJ330(珠钢牌号)和SS330(钢号)是用量较大的HSLC钢,也是用Al来控N的,但是Al是否能够将N全部变成AlN?AlN与钢晶粒细化,强度较高的关系如何?有待进一步研究.本文研究了薄板坯连铸连轧低碳钢中N和Al的存在形式,AlN析出的热力学和动力学及AlN对钢组织性能的影响.797傅杰等:HSLC钢中纳米氮化物的析出与作用1薄板坯连铸连轧低碳钢中N和Al的存在形式表1列出了
5、试验钢的化学成分.表1试验钢的化学成分(%)钢号材料编号CSiMnPSCuAltAlsON10.0530.070.250.0120.0040.120.0460.0430.00260.006820.0470.070.260.0130.0080.110.0230.0190.00420.004430.0620.080.240.0170.0040.100.0130.0080.00460.0060热轧板40.0590.060.250.0100.0060.110.0060.0050.00540.0058ZJ33050.0600.110.280
6、.0120.0060.120.0200.0160.00280.004460.0460.060.260.0120.0120.110.0200.0160.00330.004870.0550.080.250.0140.0080.100.0200.0160.00500.0043铸坯80.0510.040.390.0150.0120.160.0310.0310.00300.004490.0400.050.180.0090.006−0.0220.0190.00370.0071热轧板SS330100.0500.020.230.0130.004−
7、0.0130.0120.00300.0054铸坯110.0600.110.290.0090.001−0.0320.0300.00460.00701.1薄板坯连铸连轧低碳钢中AlN的质量分数用化学相分析方法,测定钢中AlN的质量分数,试验时,用测量电解粉末中Al计算AlN或测量电解粉末中N计算AlN,二者结果基本相同,得出AlN的质量分数.对于薄板坯连铸连轧板材及铸坯、AlN的质量分数及AlN中的N占钢中总N的比例NAlN/Ntotal列于表2.表2试验钢中AlN的质量分数(wt%)AlN中各元素占合金的质量分数AlN占合金钢号材料
8、编号AltAlsNNAlN/NtotalAlN的质量分数10.0460.0430.00680.00120.00060.00180.0920.0230.0190.00440.00050.00030.00080.07热轧板30.0130.0080.00
