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，