含钒钢中析出粒子对组织超细化的影响研究
发布时间：2020-08-22 21:23
【摘要】： 本研究是在江苏省高校自然基金项目“微合金钢组织超细化技术研究”(项目号04KJA430021)和江苏大学大学生科研立项项目“超细晶粒钢形变强化析出／相变机理研究”的资助下进行的。旨在探索钢中MnS型夹杂物以及微合金元素碳氮化物(M(C，N))等纳米粒子对晶内铁素体形核的影响规律，为制备微合金超细晶粒钢提供理论依据。 本文以低碳含钒钢为主要研究对象，利用热模拟单道次变形与多道次变形的试验方法以及金相、透射、扫描和图像分析等手段，系统地研究钢中V(C，N)的析出行为及其对组织超细化的影响规律。通过对钢中纳米粒子的精细分析，得出了其相结构及其细晶机理，即：MnS与V(C，N)等纳米粒子为晶内铁素体提供形核核心，起到了细化晶粒的显著作用；低温大变形(变形温度≤800℃、变形量≥50％)时的能量导入使得Yg氏体晶界和亚晶界、晶内畸变带、位错、位错胞等亚结构大量增加，并使V(C，N)等纳米粒子在这些亚结构上强化析出；而纳米粒子的别针作用能起到钉扎和稳定亚结构的作用，在随后的变形过程中亚结构发生转动成为超细铁素体。研究表明：作为IGF形核核心的V(C，N)纳米粒子的理想粒径为20～50nm。在超细晶铁素体体积比＞80％，晶粒尺寸＜4μm的试验钢中，纳米粒子的尺寸皆小于30nm。 鉴于实际生产中的形变强化铁素体相变(DEFT)轧制过程是多道次的，有必要考察轧制过程中的细晶组织演变规律及其力学性能。为此，本文利用前期工作研究成果(江苏省高校自然基金项目04KJA430021)，研究了在DEFT细晶轧制工艺下的V(C，N)的析出及其对组织细化的影响。分析表明，在合适的工艺下，所获得的微合金超细晶粒钢板的晶粒尺寸为1μm，超细铁素体体积比高达92％，抗拉强度高达750MPa。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG142.15
【图文】：
N)复合粒子图11作为IGF形核核心的M.S单相粒子和M.S一V(c为复合粒子形貌及能谱图FigJ.1MorPhologyandEDSofsingleMnSPa币cleandco口POundM.SV(C，N)partiele为了得出在超细组织条件下MnS、MnS一V(C，N)复合粒子对IGF形核的影响作用‘，我们在0.1IV钢和O.14V钢的微观组织中随机选择50颗MnS型晶内夹杂物进行MnS、MnS一V(C，N)形核率统计和能谱分析，分析结果见表3.1。表3.10.nv钢和0.14v钢中MOs、M.sV(c为粒子上IGF形核率统计Tab吕e.3.lRateofIGFnucleatedonMnSandMnSV(C，哪pa币cleSino·llVand0.14VsteCIMnSMns形核粒数MnS一v(C，N)形核粒数MnSMnS一V(C，N)胭ns一v(C，N)侧ns分析粒数胭ns一v(C，N)分析粒数形核率形核率18/3210/1827/3255.6%84.3%从表3.1中可以看出，IGF在Mns一V(C，N)型复合夹杂粒子上形核率明显高于在单独MnS粒子上的形核率。这是因为IGF在两者表面形核的机理不同，IGF以MnS粒子形核是因为Mn是奥氏体稳定元素，在MnS周围存在贫Mn区，增大了Y、a的相变驱动力，从而促进铁素体在此形核成长为IGF。显然这种由溶
微合金钢中除MnS类夹杂物外，还存在着另一类主要夹杂物，即微合金元素的碳氮化物(M(C，哟)，具体到本文试验钢，主要是V(C，N)。如前所述，这些粒子对微合金钢中IGF的形成有显著的非均匀形核促进作用。为了探索V(C，N)纳米粒子对增加IGF的作用机理，有必要对其析出位置、形态、粒径、分布等进行深入分析。12.Iv(C为纳米粒子在奥氏体晶体缺陷处析出的作用试验钢变形后发生形变强化相变的过程中，析出粒子优先选择在奥氏体的晶界、亚晶界、位错线、位错胞壁等奥氏体缺陷处析出。这是因为在这些缺陷处具有比奥氏体基体平均自由能更高的能量。另外，微合金溶质和C，N溶质原子本身也易于偏聚在这些缺陷处，从而有利于微合金碳氮化物的形核质点在这些位置生成。图3.3(a)、(b)、(e)分别为0.06V钢、0.14V钢在750oC经不同变形量的单道次变形后观察到的晶界、位错胞壁、位错线上的析出形貌。
针”钉扎作用，起到了稳定钉扎亚结构的效果，使其在向铁素体转变的过程中不致长大而转变为超细晶铁素体。(2)是纳米粒子在长大、粗化过程中周围形成溶质贫乏区且与基体间共格关系逐步消失，出现了新的异相界面。这些界面又是后继变形或冷却时新相的有利形核位置，促进IGF在此形核。3.2.2V(C万)在奥氏体晶内析出的作用在对含钒钢的热模拟试样的金相、复形、薄膜TEM观察中发现了一些新的值得关注的试验现象。(l)在奥氏体晶内析出的多边形V(C，N)粒子，其局部边界生成环岛状铁素体，其余部分为外延生长，如图3一(a)，铁素体依托粒子界面直接外延长大，属于典型的异质外延s恤ski.K淦as加叮ov(s一K)生长模式[38l。故图中的析出粒子具有双重细晶作用:即环岛状铁素体改变奥氏体局部区域的晶体学取向的“碎晶”作用和粒子上部的异质形核作用。
本文编号：2801166
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG142.15
【图文】：
N)复合粒子图11作为IGF形核核心的M.S单相粒子和M.S一V(c为复合粒子形貌及能谱图FigJ.1MorPhologyandEDSofsingleMnSPa币cleandco口POundM.SV(C，N)partiele为了得出在超细组织条件下MnS、MnS一V(C，N)复合粒子对IGF形核的影响作用‘，我们在0.1IV钢和O.14V钢的微观组织中随机选择50颗MnS型晶内夹杂物进行MnS、MnS一V(C，N)形核率统计和能谱分析，分析结果见表3.1。表3.10.nv钢和0.14v钢中MOs、M.sV(c为粒子上IGF形核率统计Tab吕e.3.lRateofIGFnucleatedonMnSandMnSV(C，哪pa币cleSino·llVand0.14VsteCIMnSMns形核粒数MnS一v(C，N)形核粒数MnSMnS一V(C，N)胭ns一v(C，N)侧ns分析粒数胭ns一v(C，N)分析粒数形核率形核率18/3210/1827/3255.6%84.3%从表3.1中可以看出，IGF在Mns一V(C，N)型复合夹杂粒子上形核率明显高于在单独MnS粒子上的形核率。这是因为IGF在两者表面形核的机理不同，IGF以MnS粒子形核是因为Mn是奥氏体稳定元素，在MnS周围存在贫Mn区，增大了Y、a的相变驱动力，从而促进铁素体在此形核成长为IGF。显然这种由溶
微合金钢中除MnS类夹杂物外，还存在着另一类主要夹杂物，即微合金元素的碳氮化物(M(C，哟)，具体到本文试验钢，主要是V(C，N)。如前所述，这些粒子对微合金钢中IGF的形成有显著的非均匀形核促进作用。为了探索V(C，N)纳米粒子对增加IGF的作用机理，有必要对其析出位置、形态、粒径、分布等进行深入分析。12.Iv(C为纳米粒子在奥氏体晶体缺陷处析出的作用试验钢变形后发生形变强化相变的过程中，析出粒子优先选择在奥氏体的晶界、亚晶界、位错线、位错胞壁等奥氏体缺陷处析出。这是因为在这些缺陷处具有比奥氏体基体平均自由能更高的能量。另外，微合金溶质和C，N溶质原子本身也易于偏聚在这些缺陷处，从而有利于微合金碳氮化物的形核质点在这些位置生成。图3.3(a)、(b)、(e)分别为0.06V钢、0.14V钢在750oC经不同变形量的单道次变形后观察到的晶界、位错胞壁、位错线上的析出形貌。
针”钉扎作用，起到了稳定钉扎亚结构的效果，使其在向铁素体转变的过程中不致长大而转变为超细晶铁素体。(2)是纳米粒子在长大、粗化过程中周围形成溶质贫乏区且与基体间共格关系逐步消失，出现了新的异相界面。这些界面又是后继变形或冷却时新相的有利形核位置，促进IGF在此形核。3.2.2V(C万)在奥氏体晶内析出的作用在对含钒钢的热模拟试样的金相、复形、薄膜TEM观察中发现了一些新的值得关注的试验现象。(l)在奥氏体晶内析出的多边形V(C，N)粒子，其局部边界生成环岛状铁素体，其余部分为外延生长，如图3一(a)，铁素体依托粒子界面直接外延长大，属于典型的异质外延s恤ski.K淦as加叮ov(s一K)生长模式[38l。故图中的析出粒子具有双重细晶作用:即环岛状铁素体改变奥氏体局部区域的晶体学取向的“碎晶”作用和粒子上部的异质形核作用。
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 刘春明,王建军,林仁荣,崔文芳,白玉光;微量碳在钢铁材料细晶强化中的作用[J];材料科学与工艺;2001年03期
2 雍岐龙,刘正东,孙新军,曹建春,查小琴,张永;钒微合金钢中碳氮化钒固溶量及化学组成的计算与分析[J];钢铁钒钛;2005年02期
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本文编号：2801166
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