微合金元素在控制軋制中的作用課件

微合金元素在控制軋制中的作用課件1微合金元素在控制軋制中的作用課件2微合金元素在控制軋制中的作用課件3微合金元素在控制軋制中的作用課件4665微合金元素在控制軋制中的作用課件66.1.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出以Nb(CN)為例研究析出狀態(tài)1．各階段中Nb(CN)的析出狀態(tài)①出爐前的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)含鈮鋼加熱到1200℃均熱2小時(shí)，90%以上的鈮固溶到奧氏體中，沒固溶的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)粗大，大約在1000左右，對(duì)軋后奧氏體晶粒的再結(jié)晶不起作用。將鋼加熱到1260℃，保溫30min，Nb(CN)全部溶解6.1.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出7②出爐后冷卻到軋制前Nb(CN)的析出狀態(tài)未變形的奧氏體中Nb(CN)析出很慢，析出極少，與出爐前相差無幾。即使析出，Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)也很大，可達(dá)1000~300，其大小與析出溫度有關(guān)。③變形奧氏體中Nb(CN)的析出狀態(tài)變形中析出——?jiǎng)討B(tài)析出過程變形速度很低時(shí)才能發(fā)生變形后析出——靜態(tài)析出過程變形使鋼中鈮的析出大大加快變形量越大、變形后停留時(shí)間越長——析出量越多②出爐后冷卻到軋制前Nb(CN)的析出狀態(tài)③變形奧氏體中Nb8微合金元素在控制軋制中的作用課件9

Nb(CN)析出需要孕育期，變形量越大、固溶體過飽和程度越高，軋后到彌散相開始析出的停留時(shí)間越短，并且析出速度越高。高溫軋制時(shí)，由于發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，變形產(chǎn)生的位錯(cuò)和畸變能消失，碳氮化物沒有顯著析出，析出速度不大。低溫軋制時(shí)，奧氏體不發(fā)生再結(jié)晶，晶內(nèi)缺陷增多，形變誘導(dǎo)析出，大大促進(jìn)了碳氮化物的析出，析出速度增加。Nb(CN)析出需要孕育期，變形量越大、固溶體10微合金元素在控制軋制中的作用課件11Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)的析出部位及大小與變形溫度有關(guān)：高溫軋制后（再結(jié)晶區(qū)軋制），Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)沿奧氏體晶界析出，而在晶內(nèi)析出量很少，顆粒直徑在200左右。低溫軋制后（未再結(jié)晶區(qū)軋制），Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)在晶界上也在晶內(nèi)和亞晶界上析出，顆粒細(xì)小，直徑50~100控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)固定亞晶界，阻止奧氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)的析出部位及大小與變形溫度有關(guān)：12④在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(CN)的析出狀態(tài)當(dāng)A→F相變發(fā)生后，微量元素達(dá)到高度過飽和，產(chǎn)生快速析出。析出地點(diǎn)：A→F轉(zhuǎn)變的相界面呈細(xì)小點(diǎn)狀成排排列稱為相間沉淀6冷卻速度大，析出溫度低，相間沉淀排間距小，析出質(zhì)點(diǎn)小。析出時(shí)間長，質(zhì)點(diǎn)長大。1④在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(CN)136614如鈮鋼830℃析出，經(jīng)5min后，質(zhì)點(diǎn)為300800℃析出，經(jīng)1小時(shí)后，質(zhì)點(diǎn)為50~100720℃析出，質(zhì)點(diǎn)只有40~80相變后剩余在鐵素體中的固溶鈮將在鐵素體中繼續(xù)析出。研究表明，碳氮化物在鋼中的沉淀方式有：①有規(guī)則分布列狀相間沉淀②無規(guī)則分布位錯(cuò)線上沉淀和基體沉淀兩者共存在于各個(gè)鐵素體晶粒中，后者是主要的和多見的，列狀組織相當(dāng)稀少。如鈮鋼830℃析出，經(jīng)5min后，質(zhì)點(diǎn)為15Nb(CN)析出特點(diǎn)析出時(shí)機(jī)析出物特點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)大小加熱后是固溶于奧氏體后的剩余化合物＞1000軋制前析出數(shù)量極少，析出部位在晶界300~1000在奧氏體有孕育期形變誘導(dǎo)析出，動(dòng)態(tài)析區(qū)變形時(shí)出，析出數(shù)量少，析出部位在位50~70錯(cuò)密度高處在變形后的變形誘導(dǎo)析出的繼續(xù)，析出量大，~200(再結(jié)晶)停留時(shí)間里主要析出在晶界、亞晶界、變形50~100(未再(直到相變前)帶、位錯(cuò)處結(jié)晶區(qū)變形)A→F相變中在A/F相界上或F相內(nèi)成無規(guī)則沉淀50~100F相區(qū)位錯(cuò)上，F(xiàn)相內(nèi)＜50Nb(CN)析出特點(diǎn)162．影響Nb(CN)析出的因素①變形量和析出時(shí)間的影響變形量增加、析出時(shí)間加長→析出量增加6在大變形量條件時(shí)，開始隨時(shí)間增長而增加，但很快達(dá)到飽和②變形溫度的影響析出量相等，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時(shí)間比再結(jié)晶區(qū)軋制短在同一條件下，析出量一定時(shí)，在高溫等溫時(shí)間短，而低溫所需等溫時(shí)間長。③化學(xué)成分的影響鋼的成分不同，析出量不同12．影響Nb(CN)析出的因素17微合金元素在控制軋制中的作用課件186.2微合金元素在控制軋制和控制冷卻中的作用微合金元素的作用主要是細(xì)化鐵素體晶粒及析出強(qiáng)化6.2.1加熱時(shí)阻止奧氏體晶粒長大加入鈮、釩、鈦等元素可以阻止奧氏體晶粒長大，提高鋼的粗化溫度。微量合金元素形成高度彌散的碳氮化合物小顆粒，對(duì)奧氏體晶界起固定作用，阻止奧氏體晶界遷移，阻止奧氏體晶粒長大。6.2微合金元素在控制軋制和控制冷卻中的作用19

206.2.2抑制奧氏體再結(jié)晶1．對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界變形量(εP)的影響在普碳鋼中加入鈮、釩后，使εP↑，顯著阻滯形變奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的開始時(shí)間Q235鋼60秒0.18Nb鋼110秒0.35Nb-V鋼160秒0.482．對(duì)再結(jié)晶數(shù)量的影響隨鈮析出量增加，奧氏體再結(jié)晶數(shù)量降低。16.2.2抑制奧氏體再結(jié)晶211122微合金元素在控制軋制中的作用課件233．對(duì)再結(jié)晶速度的影響加入鈮后，再結(jié)晶速度↓，再結(jié)晶開始時(shí)間和完成時(shí)間都比不含鈮鋼推遲。1溫度在1000℃以上時(shí)，鈮量增加對(duì)再結(jié)晶速度的影響不顯著。4．對(duì)靜態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響加入鈮，臨界變形量增加63．對(duì)再結(jié)晶速度的影響246625微合金元素在控制軋制中的作用課件26含鈮量不同對(duì)再結(jié)晶臨界變形量的影響也不同含鈮量不同對(duì)再結(jié)晶臨界變形量的影響也不同275．對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響在同樣條件下（軋制溫度和變形量相同），含鈮鋼的再結(jié)晶晶粒小于不含鈮鋼的再結(jié)晶晶粒。5．對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響28鈮在奧氏體中以三種形式存在：①加熱時(shí)尚未溶到奧氏體中的Nb(CN)②固溶到奧氏體中的鈮③加熱時(shí)溶解、軋制過程中重新析出的Nb(CN)一般認(rèn)為，第①種Nb(CN)顆粒較大，不能抑制再結(jié)晶的發(fā)生T℃＞1000℃再結(jié)晶先于鈮的析出，再結(jié)晶達(dá)50%后鈮才開始析出。鈮阻止再結(jié)晶的原因是由于固溶于奧氏體中的鈮與位錯(cuò)的相互作用阻止晶界的遷移。鈮在奧氏體中以三種形式存在：29

T℃＜900℃Nb(CN)在再結(jié)晶之前析出，在再結(jié)晶過程中繼續(xù)析出。鈮阻止再結(jié)晶的作用機(jī)理有不同的看法。其一，有人認(rèn)為是固溶于奧氏體中的鈮的作用其二，有人認(rèn)為是析出細(xì)小的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)阻止再結(jié)晶的進(jìn)行也有人認(rèn)為兩者都起作用T℃＜900℃Nb(CN)在再結(jié)晶之前析出306.2.3細(xì)化鐵素體晶粒微量合金元素的加入，阻止奧氏體晶粒長大，又能阻止奧氏體再結(jié)晶的發(fā)生，因而細(xì)化了鐵素體晶粒。實(shí)驗(yàn)表明，鈮的細(xì)化鐵素體晶粒效果最為明顯，鈦次之，釩最差。加入量達(dá)一定值后，鐵素體晶粒基本不變。鈮量的飽和值為0.04%，鈦量為0.08%，釩量為0.10%。6.2.3細(xì)化鐵素體晶粒加入量達(dá)一定值后，鐵素體316.2.4影響鋼的強(qiáng)韌性能晶粒細(xì)小→強(qiáng)韌性好沉淀強(qiáng)化→強(qiáng)度提高韌性降低鈮：在控制軋制中，鈮產(chǎn)生顯著的晶粒細(xì)化和中等的沉淀強(qiáng)化鈦：沉淀強(qiáng)化作用大，晶粒細(xì)化中等。鈦鋼抗脆性能力較低。對(duì)于厚規(guī)格的?；澹伜玩嚱Y(jié)合最有利。釩：產(chǎn)生中等程度的沉淀強(qiáng)化和比較弱的晶粒細(xì)化。6.2.4影響鋼的強(qiáng)韌性能32微合金元素在控制軋制中的作用課件3366341.Nb、V、Ti等元素在控軋中的作用如何？2。鈮、釩、鈦在鋼中的溶解度和哪些參數(shù)有關(guān)？3。微合金元素從加熱、軋制到相變后的各個(gè)階段中其析出物的特點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)大小如何？4。用圖示意說明鋼中鈮、釩、鈦含量對(duì)材料強(qiáng)韌性的影響？5。為什么說微合金化鋼只有采用控制軋制工藝才能獲得良好的力學(xué)性能？又為什么說采用控制軋制工藝的鋼在多數(shù)情況下需要加入微量合金元素？1.Nb、V、Ti等元素在控軋中的作用如何？35謝謝謝謝36微合金元素在控制軋制中的作用課件37微合金元素在控制軋制中的作用課件38微合金元素在控制軋制中的作用課件39微合金元素在控制軋制中的作用課件406641微合金元素在控制軋制中的作用課件426.1.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出以Nb(CN)為例研究析出狀態(tài)1．各階段中Nb(CN)的析出狀態(tài)①出爐前的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)含鈮鋼加熱到1200℃均熱2小時(shí)，90%以上的鈮固溶到奧氏體中，沒固溶的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)粗大，大約在1000左右，對(duì)軋后奧氏體晶粒的再結(jié)晶不起作用。將鋼加熱到1260℃，保溫30min，Nb(CN)全部溶解6.1.2控制軋制過程中微量元素碳氮化合物的析出43②出爐后冷卻到軋制前Nb(CN)的析出狀態(tài)未變形的奧氏體中Nb(CN)析出很慢，析出極少，與出爐前相差無幾。即使析出，Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)也很大，可達(dá)1000~300，其大小與析出溫度有關(guān)。③變形奧氏體中Nb(CN)的析出狀態(tài)變形中析出——?jiǎng)討B(tài)析出過程變形速度很低時(shí)才能發(fā)生變形后析出——靜態(tài)析出過程變形使鋼中鈮的析出大大加快變形量越大、變形后停留時(shí)間越長——析出量越多②出爐后冷卻到軋制前Nb(CN)的析出狀態(tài)③變形奧氏體中Nb44微合金元素在控制軋制中的作用課件45

Nb(CN)析出需要孕育期，變形量越大、固溶體過飽和程度越高，軋后到彌散相開始析出的停留時(shí)間越短，并且析出速度越高。高溫軋制時(shí)，由于發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，變形產(chǎn)生的位錯(cuò)和畸變能消失，碳氮化物沒有顯著析出，析出速度不大。低溫軋制時(shí)，奧氏體不發(fā)生再結(jié)晶，晶內(nèi)缺陷增多，形變誘導(dǎo)析出，大大促進(jìn)了碳氮化物的析出，析出速度增加。Nb(CN)析出需要孕育期，變形量越大、固溶體46微合金元素在控制軋制中的作用課件47Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)的析出部位及大小與變形溫度有關(guān)：高溫軋制后（再結(jié)晶區(qū)軋制），Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)沿奧氏體晶界析出，而在晶內(nèi)析出量很少，顆粒直徑在200左右。低溫軋制后（未再結(jié)晶區(qū)軋制），Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)在晶界上也在晶內(nèi)和亞晶界上析出，顆粒細(xì)小，直徑50~100控制軋制就是應(yīng)用這種微細(xì)的Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)固定亞晶界，阻止奧氏體晶粒再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。Nb(CN)質(zhì)點(diǎn)的析出部位及大小與變形溫度有關(guān)：48④在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(CN)的析出狀態(tài)當(dāng)A→F相變發(fā)生后，微量元素達(dá)到高度過飽和，產(chǎn)生快速析出。析出地點(diǎn)：A→F轉(zhuǎn)變的相界面呈細(xì)小點(diǎn)狀成排排列稱為相間沉淀6冷卻速度大，析出溫度低，相間沉淀排間距小，析出質(zhì)點(diǎn)小。析出時(shí)間長，質(zhì)點(diǎn)長大。1④在奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變過程中和在鐵素體內(nèi)Nb(CN)496650如鈮鋼830℃析出，經(jīng)5min后，質(zhì)點(diǎn)為300800℃析出，經(jīng)1小時(shí)后，質(zhì)點(diǎn)為50~100720℃析出，質(zhì)點(diǎn)只有40~80相變后剩余在鐵素體中的固溶鈮將在鐵素體中繼續(xù)析出。研究表明，碳氮化物在鋼中的沉淀方式有：①有規(guī)則分布列狀相間沉淀②無規(guī)則分布位錯(cuò)線上沉淀和基體沉淀兩者共存在于各個(gè)鐵素體晶粒中，后者是主要的和多見的，列狀組織相當(dāng)稀少。如鈮鋼830℃析出，經(jīng)5min后，質(zhì)點(diǎn)為51Nb(CN)析出特點(diǎn)析出時(shí)機(jī)析出物特點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)大小加熱后是固溶于奧氏體后的剩余化合物＞1000軋制前析出數(shù)量極少，析出部位在晶界300~1000在奧氏體有孕育期形變誘導(dǎo)析出，動(dòng)態(tài)析區(qū)變形時(shí)出，析出數(shù)量少，析出部位在位50~70錯(cuò)密度高處在變形后的變形誘導(dǎo)析出的繼續(xù)，析出量大，~200(再結(jié)晶)停留時(shí)間里主要析出在晶界、亞晶界、變形50~100(未再(直到相變前)帶、位錯(cuò)處結(jié)晶區(qū)變形)A→F相變中在A/F相界上或F相內(nèi)成無規(guī)則沉淀50~100F相區(qū)位錯(cuò)上，F(xiàn)相內(nèi)＜50Nb(CN)析出特點(diǎn)522．影響Nb(CN)析出的因素①變形量和析出時(shí)間的影響變形量增加、析出時(shí)間加長→析出量增加6在大變形量條件時(shí)，開始隨時(shí)間增長而增加，但很快達(dá)到飽和②變形溫度的影響析出量相等，未再結(jié)晶區(qū)軋制所需時(shí)間比再結(jié)晶區(qū)軋制短在同一條件下，析出量一定時(shí)，在高溫等溫時(shí)間短，而低溫所需等溫時(shí)間長。③化學(xué)成分的影響鋼的成分不同，析出量不同12．影響Nb(CN)析出的因素53微合金元素在控制軋制中的作用課件546.2微合金元素在控制軋制和控制冷卻中的作用微合金元素的作用主要是細(xì)化鐵素體晶粒及析出強(qiáng)化6.2.1加熱時(shí)阻止奧氏體晶粒長大加入鈮、釩、鈦等元素可以阻止奧氏體晶粒長大，提高鋼的粗化溫度。微量合金元素形成高度彌散的碳氮化合物小顆粒，對(duì)奧氏體晶界起固定作用，阻止奧氏體晶界遷移，阻止奧氏體晶粒長大。6.2微合金元素在控制軋制和控制冷卻中的作用55

566.2.2抑制奧氏體再結(jié)晶1．對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界變形量(εP)的影響在普碳鋼中加入鈮、釩后，使εP↑，顯著阻滯形變奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的開始時(shí)間Q235鋼60秒0.18Nb鋼110秒0.35Nb-V鋼160秒0.482．對(duì)再結(jié)晶數(shù)量的影響隨鈮析出量增加，奧氏體再結(jié)晶數(shù)量降低。16.2.2抑制奧氏體再結(jié)晶571158微合金元素在控制軋制中的作用課件593．對(duì)再結(jié)晶速度的影響加入鈮后，再結(jié)晶速度↓，再結(jié)晶開始時(shí)間和完成時(shí)間都比不含鈮鋼推遲。1溫度在1000℃以上時(shí)，鈮量增加對(duì)再結(jié)晶速度的影響不顯著。4．對(duì)靜態(tài)再結(jié)晶臨界變形量的影響加入鈮，臨界變形量增加63．對(duì)再結(jié)晶速度的影響606661微合金元素在控制軋制中的作用課件62含鈮量不同對(duì)再結(jié)晶臨界變形量的影響也不同含鈮量不同對(duì)再結(jié)晶臨界變形量的影響也不同635．對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響在同樣條件下（軋制溫度和變形量相同），含鈮鋼的再結(jié)晶晶粒小于不含鈮鋼的再結(jié)晶晶粒。5．對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響64鈮在奧氏體中以三種形式存在：①加熱時(shí)尚未溶到奧氏體中的Nb(CN)②固溶到奧氏體中的鈮③加熱時(shí)溶解、軋制過程中重新析出的Nb(CN)一般認(rèn)為，第①種Nb(CN)顆粒較大，不能抑制再結(jié)晶的發(fā)生T℃＞1000℃再結(jié)晶先于鈮的析出，再結(jié)晶達(dá)50%后