材料加工組織性能控制PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料加工組織性能控制材料加工組織性能控制機(jī)理：如果有細(xì)小的第二相質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)入奧氏體基體中，由于質(zhì)點(diǎn)和晶界發(fā)生相互作用，第二相質(zhì)點(diǎn)通常存在于晶界上，一部分晶界被質(zhì)點(diǎn)所取代，并且表面的能量確保了晶界相對(duì)位置的穩(wěn)定。因此晶界遷移（晶粒長(zhǎng)大）受到來自質(zhì)點(diǎn)的阻力。第1頁(yè)/共33頁(yè)圖4-1 中碳化物和氮化物的溶度積 特點(diǎn)：(1) TiN： VC： NbC和TiC：(2)晶格結(jié)構(gòu)：Al，其余元素；(3)氮化物與碳化物的比較；(4)含鈦鋼：首先形成氮化鈦。第2頁(yè)/共33頁(yè)圖4-2 晶粒尺寸與加熱溫度的關(guān)系特點(diǎn)：（1）鈮鋼：（2）釩鋼和Si-Mn鋼：（3）鈦鋼：機(jī)理：沉淀對(duì)奧氏體晶粒邊界起釘扎作用使鈦鋼具有

2、高于1250的極高的晶粒細(xì)化溫度。第3頁(yè)/共33頁(yè)固溶到奧氏體中。1260C ：保溫30min，Nb(C、N)全部溶解。第4頁(yè)/共33頁(yè)在軋制前，從固溶體中析出Nb(C、N)數(shù)量很少。出爐后尚未變形第5頁(yè)/共33頁(yè)圖4-3 鋼中析出Nb量與變形變量和變形后停留時(shí)間的關(guān)系Nb(P)：在沉淀相中的Nb量占鋼種Nb量的% 為未變形的奧氏體；為形變量43%；為形變量73%第6頁(yè)/共33頁(yè)高溫、低溫析出都很慢。第7頁(yè)/共33頁(yè)控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(C、N)析出質(zhì)點(diǎn)固定亞晶界而阻止奧氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。軋后冷卻過程中鈮的析出速度主要取決于鈮的過飽和度、變形溫度和變形量。隨變形溫度

3、降低或變形量增大其析出速度增大。第8頁(yè)/共33頁(yè)（5）在鐵素體內(nèi)相變后內(nèi)剩余的固溶鈮繼續(xù)析出，質(zhì)點(diǎn)大小決定于冷卻速度。（6）冷卻到室溫，1015左右的鈮未從鐵素體中析出。(4) 奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中1)碳氮化物在和中的溶解度不同相變后，產(chǎn)生快速析出。相間析出（相間沉淀）：冷卻速度大、析出溫度低相間沉淀排間距小析出質(zhì)點(diǎn)也小。析出時(shí)間長(zhǎng)質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大。第9頁(yè)/共33頁(yè)圖4-6 在含有0.06%C、0.041%Nb和0.0040%N的鋼中，變形量對(duì)沉淀的影響1-67%變形；2-50%變形；3-33%變形；4-17%變形隨變形量增加，析出量增加；隨時(shí)間加長(zhǎng)，析出量增加。 開始隨時(shí)間增長(zhǎng)而增加，但很快達(dá)到

4、飽和。第10頁(yè)/共33頁(yè)圖4-7 溫度-時(shí)間-沉淀動(dòng)力學(xué)曲線、形變對(duì)沉淀動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)程1：在再結(jié)晶區(qū)變形、發(fā)生了再結(jié)晶規(guī)程2：附加有未再結(jié)晶區(qū)變形、未發(fā)生再結(jié)晶1）析出量相等時(shí)，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時(shí)間短。原因：2）析出量一定時(shí)，在高溫所需等溫時(shí)間短，低溫所需等溫時(shí)間長(zhǎng)。第11頁(yè)/共33頁(yè)曲線鋼號(hào)鈮，%氮，%碳，%鉬，%123476320D43D4532675A0.040.040.050.0450.0030.0080.0050.0060.190.100.120.10-0.230.17圖圖4-8 鈮鋼經(jīng)鈮鋼經(jīng)50%變變形后在形后在900 C C 時(shí)的沉?xí)r的沉淀圖淀圖不同成分的鋼隨析出時(shí)間增加析出

5、量都增加，但鋼的成分不同，析出量不同。第12頁(yè)/共33頁(yè)圖4-9 碳化物及氮化物形成元素的含量對(duì)奧氏體晶粒粗化溫度的影響作用：鈮、鈦含量在0.10%以下時(shí)，可以提高奧氏體粗化溫度到1050-1100C，作用明顯。釩在小于0.10%時(shí)，阻止晶粒長(zhǎng)大的作用不大，當(dāng)鈮和釩含量大于0.10%時(shí)，隨合金含量的增多粗化溫度繼續(xù)提高，當(dāng)含量達(dá)到0.16%時(shí)則趨于穩(wěn)定，粗化溫度不再提高。第13頁(yè)/共33頁(yè)圖4-10 鈮對(duì)三種基本成分相同鋼的奧氏體晶粒度的影響（1小時(shí)加熱到1250C)第14頁(yè)/共33頁(yè)圖4-11 不同含鈮量的0.002%C-1.54%Mn鋼中，鈮含量對(duì)軟化行為的影響含鈮量增加，再結(jié)晶開始時(shí)間顯

6、著延長(zhǎng)。含碳0.002鋼中，幾乎所有鈮原子均會(huì)固溶，會(huì)延遲回復(fù)和再結(jié)晶的發(fā)生。第15頁(yè)/共33頁(yè)圖4-12 含鈮或不含鈮的0.002%C-1.56%Mn鋼的軟化行為與溫度的關(guān)系而對(duì)于含鈮鋼，隨溫度的下降，再結(jié)晶開始受到顯著延遲。 第16頁(yè)/共33頁(yè)圖4-13 含鈮0.097%的鋼中，溫度和含碳量對(duì)軟化行為的影響含碳較高的鋼在900C和850C時(shí)，軟化速率比含碳低的鋼慢得多，而在1000C時(shí)，這兩種鋼幾乎表現(xiàn)出相同的軟化行為。 第17頁(yè)/共33頁(yè)圖4-14 0.002%C-0.097%Nb鋼、0.006%C-0.097%Nb鋼和0.019%C-0.095%Nb鋼于900C時(shí)，碳氮化鈮應(yīng)變誘發(fā)沉淀

7、析出的過程第18頁(yè)/共33頁(yè)圖4-15 0.002%C鋼、0.002%C-0.097%Nb鋼和0.019%C-0.095%Nb鋼的再結(jié)晶-速度-溫度-時(shí)間和沉淀析出-溫度-時(shí)間曲線的疊加溶質(zhì)鈮只有在應(yīng)變誘發(fā)沉淀出現(xiàn)時(shí)，才能起到延遲回復(fù)和再結(jié)晶作用。 第19頁(yè)/共33頁(yè)圖4-3 中的靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)(a)Si-Mn鋼；(b)含0.04%Nb的鋼預(yù)應(yīng)變?yōu)?.50圖4-4 中的靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)(含0.08%Ti的鋼；(b)含0.10%V的鋼 變形溫度900C預(yù)應(yīng)變?yōu)?.50第20頁(yè)/共33頁(yè)機(jī)理：1）合金元素偏析于晶粒邊界而引起的溶質(zhì)原子的拖拉作用；2）合金元素的碳氮化合物在晶界沉淀而引起的釘扎作用

8、。圖4-9 實(shí)驗(yàn)鋼1000C變形時(shí)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第21頁(yè)/共33頁(yè)圖4-10 1000C終軋后晶粒再結(jié)晶面積百分率與析出Nb量的關(guān)系第22頁(yè)/共33頁(yè)圖4-11 鈮對(duì)含有0.05%C、1.8%Mn鋼再結(jié)晶速度的影響第23頁(yè)/共33頁(yè)圖4-13鈮對(duì)奧氏體再結(jié)晶臨界壓下率的影響（1道次）1-加熱溫度1250C，0.13%Nb，晶粒度：1.7級(jí)2-加熱溫度1250C，0.03%Nb，晶粒度：2.8級(jí)3-加熱溫度1150C，0.03%Nb，晶粒度：2.4級(jí)4-加熱溫度1250C，不含Nb，晶粒度：0.4級(jí)第24頁(yè)/共33頁(yè)圖4-15 在普碳鋼和含鈮鋼中，單道次的變形量和變形溫度對(duì)再結(jié)晶奧氏體晶粒尺

9、寸的影響圖4-14 鈮對(duì)熱軋1道次后的再結(jié)晶晶粒度的影響（不含鈮鋼和含0.03%鈮的鋼的基本成分相同）1-加熱狀態(tài)下含0.03%Nb的鋼2-加熱到1250C后壓下65%并且再結(jié)晶終了的不含鈮鋼3-加熱到1250C后壓下70%并且再結(jié)晶終了的含0.03%鈮鋼第25頁(yè)/共33頁(yè)第26頁(yè)/共33頁(yè)圖4-16 含鈮鋼在變形50%以后等溫時(shí)間內(nèi)的再結(jié)晶與沉淀（0.10%C、0.99%Mn、0.04%Nb、0.008%N）1-100%再結(jié)晶；2-50%再結(jié)晶；3-0%再結(jié)晶；4-20%沉淀；5-50%沉淀；6-75%沉淀；7-100%沉淀第27頁(yè)/共33頁(yè)圖4-5 強(qiáng)度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含鈦量的關(guān)

10、系鈮的碳化物或氮化物和碳化鈮引起的晶粒細(xì)化和沉淀硬化。后者的強(qiáng)化效果與加熱時(shí)溶解的鈮或鈦的含量有關(guān)。實(shí) 驗(yàn) 條 件 ： 0 . 1 0 % C 0.25%Si1.50Mn，加熱溫度及終軋溫度分別為1100和780，900以下的總壓下率為70。 第28頁(yè)/共33頁(yè)圖4-6 0.035%Nb鋼和0.15%Mo-0.035%Nb鋼，強(qiáng)度和韌-脆轉(zhuǎn)變溫度與含鈮量和含釩量的關(guān)系第29頁(yè)/共33頁(yè)(1)Nb：晶粒細(xì)化和中等的沉淀強(qiáng)化。含量萬分之幾，增大含量不會(huì)引起重大改進(jìn)。(2)Ti：含Ti量強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化 產(chǎn)品的強(qiáng)度 ，晶粒細(xì)化是中等的。含量高時(shí)：(3)V：中等程度的沉淀強(qiáng)化和較弱的晶粒細(xì)化，與它的重量百分比成正比。第30頁(yè)/共33頁(yè)圖4-28 鈮和釩對(duì)20mm厚的控制軋制鋼板屈服強(qiáng)度和缺口韌性（用夏比V型缺口，50%纖維狀斷口轉(zhuǎn)變溫度來測(cè)量）的影響1-無Nb；2-0.04%Nb；3-0.08%Nb；4-無V第31頁(yè)/共33頁(yè)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