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材料加工组织性能控制(第四章).ppt
(1)Nb:晶粒细化和中等的沉淀强化。含量万分之几,增大含量不会引起重大改进。 (2)Ti:含Ti量??强烈的沉淀强化? 产品的强度? ,晶粒细化是中等的。含量高时: (3)V:中等程度的沉淀强化和较弱的晶粒细化,与它的重量百分比成正比。 图4-28 铌和钒对20mm厚的控制轧制钢板屈服强度和缺口韧性(用夏比V型缺口,50%纤维状断口转变温度来测量)的影响 1-无Nb;2-0.04%Nb;3-0.08%Nb;4-无V 1-0.03%Nb,0.15%Cr,0.04%V,0.30%Ni; 2-0.03%Nb,0.04%V,0.20%Cr,0.20%Cu; 3-0.03%Nb,0.04%V,0.20%Cr;4-0.03%Nb,0.04%V 5-0.03%Nb,0.20%Mo;6-0.03%Nb 图4-29 钒、铬、铜、镍和钼对在1180?760oC温度范围内进行控制轧制的15.4mm厚钢板屈服强度和夏比V型缺口50%纤维状断口转变温度(FATT)的影响 (所有钢板的基本成分为0.09%C,1.35%Mn,0.30%Si) 4. 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。 图4-1 ?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4-2 ?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。 4.2 控制轧制过程中微合金元素碳氮化合物 的析出 4.2.1 各阶段中Nb(C、N)的析出状态 (1)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。 出炉后尚未变形 (3)在变形奥氏体中: 图4-3 钢中析出Nb量与变形变量和变形后停留时间的关系 Nb(P):在沉淀相中的Nb量占钢种Nb量的% ■ 为未变形的奥氏体;?为形变量43%;○为形变量73% Nb(C、N)平均析出速度: 高温、低温析出都很慢。 终轧温度的影响: 高温轧制后(再结晶轧制,如1050?C):铌的平 均析出速度不大、析出颗粒较大( 200 ?左右)。 原因: 低温轧制后(未再结晶轧制,如900?800?C) : 加大了铌的析出速度,析出颗粒细( 50?100? )。 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。 (5)在铁素体内 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。 (6)冷却到室温,10?15%左右的铌未从铁素体中析出。 (4) 奥氏体向铁素体转变过程中 碳氮化物在?和?中的溶解度不同?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。 4.2.2 影响Nb(C、N)析出的因素 (1)变形量和析出时间 图4-6 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 随变形量增加,析出量增加。 开始随时间增长而增加,但很快达到饱和。 (2)变形温度 图4-7 温度-时间-沉淀动力学曲线、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,
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