钢材的控制轧制和控制冷却(4).pptVIP

第一篇控制轧制及

控制冷却理论4微合金原素在控制轧制中的作用§4微合金元素在控制轧制中的作用目前，在控制轧制中大量使用微合金元素，使之在钢中形成C、N及碳氮化合物，利用在不同条件下产生溶解和析出机理起抑制晶粒长大以及产生沉淀强化作用，在控制轧制中，前者尤为重要。一般微合金钢是指合金元素总含量小于0.1%的钢，目前大量使用的是Nb、V、Ti，其特点是能与C、N结合成碳化物、氮化物和碳氮化合物，这些化合物在高温下溶解，在低温下析出。§4微合金元素在控制轧制中的作用1、Nb、V、Ti微合金元素的作用加热时阻碍原始A晶粒长大；在轧制过程中抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大；在低温时起到析出强化的作用。但是，添加微合金元素能提高钢的强度，但如不采用控制轧制工艺韧性反而变坏，只有采用控制轧制才能使强度和韧性都得到提高。§4微合金元素在控制轧制中的作用2、为何采用Nb、V、Ti微合金元素？这些元素能在加热温度范围内具有发生部分溶解或全部溶解的足够溶解度；这些元素在钢材加工和冷却过程中能产生特定大小的质点析出，使钢材的性能发生变化。Nb对提高钢材的韧性有特别的作用。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出一、轧前加热过程中的溶解§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出二、控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出采用控制轧制法生产低合金钢时，为了得到理想的强度与韧性配合的综合性能，就必须掌握晶粒细化和析出强化这两个因素。钢材从加热A化到轧后冷却过程中，碳氮化合物的析出速度、析出量、颗粒大小、对阻止再结晶和强化作用都有所不同。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出1、各阶段中Nb(C,N)的析出状态1）出炉前的Nb(C,N)质点状态1200℃加热2小时，90%以上的Nb固溶到A基体中，但仍有极少数大颗粒的Nb(C,N)，不会对A晶粒的再结晶有什么作用。2）出炉冷却到轧制前Nb(C,N)的析出状态从1200℃冷却到轧制温度过程中，不会从固溶体中析出多少Nb(C,N)，因为碳氮化合物的析出决定于晶核的形成条件、合金元素的扩散速度、过冷度和内应力等因素.§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出3）变形A中Nb(C,N)的析出状态在变形中析出Nb(C,N)的过程是动态析出过程，只有当变形速度很低的情况下才能产生这种析出相；变形后停留时间里的析出为静态析出过程。变形使钢中Nb的析出大大加快，而且随着变形后停留时间的延长，析出量不断增加；900℃变形后Nb(C,N)析出的质点非常小；变形量越大、固溶体过饱和度越高，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。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出控制轧制过程中Nb(C,N)平均析出速度§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出高温轧制时（例如1000℃），在轧后冷却到相变温度的过程中，Nb的平均析出速度不大，其原因是变形产生的位置和畸变能由于回复和再结晶而消失，不能再为Nb原子和C原子提供析出场所。随着轧制温度降低，产生位错数量增加，而轧后的回复、再结晶进行缓慢，因而加大了冷却过程中Nb的析出速度。在轧后冷却过程中Nb的析出速度主要取决于Nb的过饱和度、变形温度和变形量。随变形温度降低和变形量增大其析出速度增大。较低温度轧后，由于A未发生再结晶，具有较高畸变能，位错密度高，因而加速了C和Nb的扩散速度，Nb(C,N)同时在晶内和晶界析出，颗粒细小。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出4）在A向F转变过程中和F内Nb(C,N)的析出状态由于各种碳氮化合物在A中的溶解度远远大于在F中的溶解度，因此A→F相变发生后，微量元素立即达到高度过饱和，产生快速析出。位错、界面和其它晶体缺陷处则是析出最有利的位置。在含有Nb、V、Ti的钢中，碳氮化合物都有规则成排地分布在F基体上，排于排之间有一定距离，称为相间析出（或相间沉淀）。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要的和多见的。§4.1微合金元素在热轧中的溶解和析出除了列状相间沉淀外，还有无规则分布的位错线上沉淀和基体沉淀，且后者是主要的和多见的。析出颗粒的大小和排间距受轧后冷却速度、转变完成温度和转变时间的影响。冷却速度越大，析出温度就越低，相间沉淀排间距越小，析出质点也越小；析出时间越长，质点长大，使颗粒增大。相变后剩余在F中的固溶Nb将在F中继续析出，其质点