材料加工组织性能控制(第五、六章)XXXX9.ppt

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1、5.微合金元素在控制轧制中的作用HSLA钢中常用合金元素及夹杂元素分类：1)微合金化元素：铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)、铝(Al)和硼(B)。2)置换元素：硅(Si)、锰(Mn)、钼(Mo)、铜(Cu)、镍(Ni)和铬(Cr)。3)夹杂及硫化物形状控制的添加元素：磷(P)、硫(S)、钙(Ca)、稀土金属(REM)及锆(Zr)。控制钢的塑性控制钢的强度、韧性、相变显微组织微合金化元素:特点：与碳、氮结合成碳化物、氮化物和碳氮化物，高温下溶解，低温下析出。作用：(1)加热：阻碍原始奥氏体晶粒长大；(2)轧

2、制：抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大；(3)低温：析出强化作用。5.1溶度积(溶解度乘积)图5-1中碳化物和氮化物的溶度积特点：TiN：VC：NbC和TiC：(2)晶格结构：Al，其余元素；(3)氮化物与碳化物的比较；(4)含钛钢：首先形成氮化钛。图5-2晶粒尺寸与加热温度的关系特点：（1）铌钢：（2）钒钢和Si-Mn钢：（3）钛钢：机理：沉淀对奥氏体晶粒边界起钉扎作用使钛钢具有高于1250℃的极高的晶粒细化温度。5.2控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出5.2.1各阶段中Nb(C、N)的析出状态(1

3、)出炉前：加热到1200C，均热2h：90%以上铌都固溶到奥氏体基体中，有极少数粗大Nb(C、N)没有固溶到奥氏体中。1260C：保温30min，Nb(C、N)全部溶解。(2)出炉后到轧制前：在轧制前，从固溶体中析出Nb(C、N)数量很少。(3)在变形奥氏体中：图5-3钢中析出Nb量与变形量和变形停留时间的关系Nb(P):沉淀相中的Nb量占钢中Nb量的%变形温度对含铌低合金钢析出的影响：850880C：变形加剧固溶体的分解，析出粗大的碳氮化物固溶体中含铌量，析出的碳氮化物没有参加弥散强化。

4、800700C变形：扩散速度，粗大质点碳化物析出困难，冷却过程中析出大量细小质点。各阶段Nb(C、N)平均析出速度：不同析出温度的影响：终轧温度的影响：高温轧制后冷却到相变温度:铌的平均析出速度不大、析出颗粒较大（200Å左右）。原因:低温轧制：加大了冷却过程中铌的析出速度,析出颗粒细小（50100Å）。原因:控制轧制就是应用这种微细的Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶，达到细化晶粒的目的。(4)奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(C、N)的析出状态1)碳氮化物在和中

5、的溶解度不同相变后，产生快速析出。相间析出（相间沉淀）：冷却速度大、析出温度低相间沉淀排间距小析出质点也小。析出时间长质点长大。2）相变后内剩余的固溶铌继续析出，质点大小决定于冷却速度。3）冷却到室温，1015％左右的铌未从铁素体中析出。5.2.2影响Nb(C、N)析出的因素(1)变形量和析出时间图5-6在含有0.06%C、0.041%Nb和0.0040%N的钢中，变形量对沉淀的影响1-67%变形；2-50%变形；3-33%变形；4-17%变形(2)变形温度图5-7温度-时间-沉淀动力学曲线、

6、形变对沉淀动力学的影响规程1：在再结晶区变形、发生了再结晶规程2：附加有未再结晶区变形、未发生再结晶1）析出量相等时，未再结晶区轧制所需时间短。原因：2）析出量一定时，在高温所需等温时间短，低温所需等温时间长。(3)钢的成分变化曲线钢号铌，%氮，%碳，%钼，%123476320D43D4532675A0.040.040.050.0450.0030.0080.0050.0060.190.100.120.10--0.230.17图5-8铌钢经50%变形后在900C时的沉淀图5.3再结晶的延迟图5-

7、3中的静态再结晶动力学(a)Si-Mn钢；(b)含0.04%Nb的钢预应变为0.50图5-4中的静态再结晶动力学a)含0.08%Ti的钢；(b)含0.10%V的钢变形温度900C预应变为0.50（1）微量元素对动态再结晶临界变形量的影响机理：1）合金元素偏析于晶粒边界而引起的溶质原子的拖拉作用；2）合金元素的碳氮化合物在晶界沉淀而引起的钉扎作用。图5-9实验钢1000C变形时真应力-真应变曲线（2）微量元素对再结晶数量的影响图5-101000C终轧后晶粒再结晶面积百分率与析出Nb量的关系（3）

8、微量元素对再结晶速度的影响图5-11铌对含有0.05%C、1.8%Mn钢再结晶速度的影响5.3.4微量元素对静态再结晶临界变形量的影响图5-13铌对奥氏体再结晶临界压下率的影响（1道次）1-加热温度1250C，0.13%Nb，晶粒度：1.7级2-加热温度1250C，0.03%Nb，晶粒度：2.8级3-加热温度1150C，0.03%Nb，晶粒度：2.4级4-加热温度1250C，不含Nb，晶粒度：0.4级5.3.5微量合金