一种含铌微合金钢的热变形及相变行为研究

发布时间：2020-09-27 15:49

　　提高铌在微合金化钢的含量是降低低碳低合金高强钢性能生产成本的重要发展方向。在Nb微合金化钢中,Nb作用是通过钢热机械化处理(Thermo-Mechanical Control Process,TMCP)过程中的溶解和析出影响钢的组织演变及产品的组织和性能实现的。随Nb含量的增加,Nb的影响作用更显著。因此,研究高Nb钢中Nb的作用,对低成本低碳微合金钢的开发具有重要的意义。本文采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了一种低碳高Nb钢奥氏体晶粒长大、热变形、再结晶及相变行为;采用Nb固溶量定量方法分析Nb的溶解和析出行为;并分析讨论了NbC的溶解和析出对组织演变和性能的影响。高Nb钢的奥氏体化晶粒尺寸随加热温度升高开始快速长大的温度为1150℃,与固溶Nb含量快速增加的温度相一致。固溶Nb含量快速增加的温度为1100℃;Nb的碳氮化物在再加热过程中不能完全溶解,显著抑制了奥氏体晶粒长大,当加热温度到达1200℃时,奥氏体晶粒尺寸仍保持在100?m以下。固溶Nb显著抑制钢的动态再结晶,当奥氏体温度为1250℃时,其热变形激活能为465.8 kJ/mol,随奥氏体化温度降低到1150℃时,热变形激活能降低到422.9kJ/mol。Nb碳氮化物的析出显著抑制钢的静态再结晶,提高钢的非再结晶温度。试验钢的非再结晶温度在925~975℃之间,这与NbC析出的“鼻点”温度950℃相一致。Nb能显著抑制铁素体相变,而奥氏体再结晶及非再结晶区变形则显著加速相变,使CCT曲线向左上方移动。在奥氏体中的固溶Nb能抑制冷却过程中的相变,而NbC在奥氏体区析出,降低固溶Nb含量,减弱Nb对相变的抑制作用,使CCT曲线向左上方移动,并降低冷却后相变组织的硬度。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG142.1
【部分图文】：

控制轧制,组织变化

ontrolled Rolling)是在热轧过程中，通过对金属加热温度的、变形量、变形变道次、道次间歇停留时间及终轧温度的工艺参数的控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得有优异的综合力学性能的轧制新工艺[10]。通常将控轧工艺示)[10]：——奥氏体再结晶区轧制：在这一阶段中，由于轧制处于变形的奥氏体动态再结晶及轧制道次间停留时间内的奥氏氏体晶粒，增加了有效晶界面积，从而增加了冷却过程中体形核率增加，晶粒细化。但由于高温再结晶奥氏体的晶体晶粒细化作用有极限。虽然添加微合金元素结合轧制工粒的长大，极限的奥氏体再结晶晶粒尺寸能达到 15 m，但尺寸仍大于 20 m，对冷却后相变组织细化是有限的。

控制冷却

图 1-2 控制冷却的三个阶段[10]铌在钢中的作用微合金化元素作用的比较合金钢是指添加微量合金元素就能够对组织和性能起到显著改而能够起到这种作用的元素有 Nb、V、Ti、B 等。对含 B 钢由且在单独添加也难以起到应有的作用，因此在低碳微合金高强合金元素主要是 Nb、V、Ti，但对这些微合金元素在钢中作用同。 1-1 给出了 Nb、V、Ti 微合金化效果及问题[11]。表可见，Nb 具粒和轧制操作性，一定的析出强化和控冷效果；且强度控制容注性能影响较小；但固氮效果较弱，且易于出现板坯裂纹。V

微合金化钢,奥氏体晶粒,加热过程,化合物形成

成质点的尺寸[13]。图1-4给出了不同微合金元素对奥氏体晶粒长大倾向的影响。可见在钢中由于Ti具有强的C、N化合物形成能力，而且所形成的C、N化合物具有高的固溶温度，对奥氏体晶粒的长大的抑制作用最强。Al为非碳化物形成元素，但其具有强的N化合物形成能力，能够抑制高温奥氏体晶粒的长大。V的碳化物形成能力较弱，所形成C、N化合物的尺寸较大，对奥氏体晶粒长大的抑制作用更弱，Nb具有相对较强的C、N化合物形成能力，因此Nb与V、Al相比

【参考文献】