6.微合金元素在控制轧制中的作用.ppt

* ６ 微合金元素在控制轧制中的作用 微合金钢：合金元素总含量小于 0.1%的钢 常用合金元素：铌、钒、钛 特点：与碳、氮形成碳化物、氮化物和碳氮化物 这些化合物在高温下溶解，在低温下析出 作用： ①加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大 ②在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大 ③在低温时起到析出强化的作用 钢的成分 常规轧制 控制轧制 % σs N/mm2 FATT℃ σs N/mm2 FATT℃ 0.14C+1.3Mn 313.9 +10 372.7 -10 0.14C+0.034Nb 392.4 +50 441.3 -50 0.14C+0.08V 421.8 +40 451.1 -25 0.14C+0.004Nb 490.3 -70 +0.06V 微量合金元素需要控轧工艺 控轧工艺也需要微量合金元素 6.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出 6.1.1 轧前加热过程中的溶解 1．铌在奥氏体中的溶解 C%↓、T加℃↑→ 铌的溶解度增加 6 锰促进铌向奥氏体中固溶 2．钒在奥氏体中的溶解 T加℃↑、Mn%↑→ 钒的溶解度增加 每增加 1%锰可使钒增加 30% 溶解量 研究表明，钒的碳化物在 900℃时就全部固溶于奥氏体中 了，其溶解度要比 Nb(CN)大得多。 3．钛在奥氏体中的溶解 与铌类似 6 6.1.2 控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出 以 Nb(CN)为例研究析出状态 1．各阶段中Nb(CN)的析出状态 ①出炉前的Nb(CN)质点状态 含铌钢加热到 1200℃均热 2 小时，90%以上的铌固 溶到奥氏体中，没固溶的Nb(CN)质点粗大，大约在 1000 左右，对轧后奥氏体晶粒的再结晶不起作用。 将钢加热到 1260℃，保温 30 min， Nb(CN)全部溶解 ②出炉后冷却到轧制前Nb(CN)的析出状态 未变形的奥氏体中Nb(CN)析出很慢，析出极少，与 出炉前相差无几。即使析出， Nb(CN)质点也很大， 可达1000~300 ，其大小与析出温度有关。 ③变形奥氏体中Nb(CN)的析出状态 变形中析出——动态析出过程 变形速度很低时才能 发生 变形后析出——静态析出过程 变形使钢中铌的析出大大加快 变形量越大、变形后停留时间越长——析出量越多 Nb(CN)析出需要孕育期，变形量越大、固溶体过饱和程度越高，轧后到弥散相开始析出的停留时间越短，并且析出速度越高。 高温轧制时，由于发生动态再结晶，变形产生的位错和畸变能消失，碳氮化物没有显著析出，析出速度不大。 低温轧制时，奥氏体不发生再结晶，晶内缺陷增多，形变诱导析出，大大促进了碳氮化物的析出，析出速度增加。 Nb(CN)质点的析出部位及大小与变形温度有关： 高温轧制后（再结晶区轧制）， Nb(CN)质点沿奥氏体 晶界析出，而在晶内析出量很少，颗粒直径在200 左右。 低温轧制后（未再结晶区轧制）， Nb(CN)质点在晶界 上也在晶内和亚晶界上析出，颗粒细小，直径50~100 控制轧制就是应用这种微细的Nb(CN)质点固定亚晶界，阻止奥氏体晶粒再结晶，达到细化晶粒的目的。 ④在奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(CN) 的析出状态 当A→F相变发生后，微量元素达到高度过饱和，产生 快速析出。 析出地点： A→F转变的相界面 呈细小点状成排排 列称为相间沉淀