V(C, N)在奥氏体中析出的动力学行为及其对晶粒细化的作用

1、V(C, N)在奥氏体中析出的在奥氏体中析出的动力学行为及其对晶粒细化的作用动力学行为及其对晶粒细化的作用潘潘 涛涛钢铁研究总院钢铁研究总院 结构材料研究所结构材料研究所2004年年10月月n晶粒细化:同时提高强度和韧性n晶粒细化的传统方法: 低温下大变形的轧制(传统TMCP工艺)n很难适用于中厚板和H型钢等产品的生产n再结晶控制轧制和晶内铁素体技术n利用诱导VN颗粒在奥氏体中析出,促进铁素体的晶粒细化研究背景VN析出行为的研究方法n直接法：化学相分析法n间接法：等温应力松弛法关键因素：获取VN的析出信息等温应力松弛法 0.1110100100010000306090120150 850 St

2、ress,MpaTime,sPsPfPs and Pf 分别代表析出开始时刻和终了时刻化学成分SNCSiMnPSVN备注C10.200.451.350.010.0060.100.014V-N钢 1)C30.110.411.320.010.0060.110.014C40.060.411.320.010.0060.110.014N10.090.421.300.010.0060.100.0036V 钢 2)B10.100.411.400.010.0060.0032C-Mn钢1) 1) 加入加入V-NV-N合金合金; 2) ; 2) 加入加入 V-FeV-Fe合金合金模拟实验的加工工艺（Gleeble

3、3500） 1200600s60sT2,Stress relaxationTemperature (T)WaterquenchingTime (t)T2=800950, ,=5%15% 等温应力松弛曲线0.1110100100010000306090120150 850 Stress,MpaTime,sPsPfPs and Pf 分别代表析出开始时刻和终了时刻V(C, N) 析出-温度-时间 (PTT) 曲线 n形状像典型的C曲线n鼻点温度:870-900PsPf0.11C，0.014N, 预应变=0.1碳含量对PTT曲线的影响 75080085090095010001101001000Tim

4、e,sTeperature,0.20%C 0.11%C 0.06%C(a) 析出开始线750800850900950100010100100010000Time,sTeperature,0.20%C 0.11%C 0.06%C(b) 析出终了线0.014% N, 预应变=0.1氮含量对PTT曲线的影响 140ppm N36ppm N (a)析出开始线(b)析出终了线140ppm N36ppm N0.10% C, 预应变=0.1形变量对PTT曲线的影响 0.050.100.150.050.100.15(a)析出开始线(b)析出终了线0.06% C, 0.014% NThermo-calc 计算结

5、果 (a) V(C, N)析出的驱动力(b) N原子在 V(C, N)中的占位分数 平衡析出开始温度的计算结果实验用钢平衡析出开始温度 ()V-N钢C1(0.20C-0.10V-0.014N)1125C3(0.11C-0.11V-0.014N)1125C4(0.06C-0.11V-0.014N)1115V钢: N1(0.09C-0.10V-0.0036N)1015n氮含量对驱动力的影响比碳含量的强烈 n在 800900的温度范围内,碳含量也对V(C, N)的析出有较大的影响n氮含量是控制V(C, N)析出的关键因素之一,氮含量越高,析出越容易n计算结果和实验相吻合析出物观察明场像暗场像VN复合

6、析出n由于在其它夹杂物上形核使V(C, N)析出的阻力减小,观察发现V(C, N)经常在MnS夹杂物上析出。MnSVN铁素体在VN上形核实验证明，VN的析出促进晶内铁素体的形核。FerriteVNMnSVN析出对晶粒细化的影响C-Mn钢V-N钢V(C, N)在奥氏体中的在奥氏体中的析出明显使晶粒细化析出明显使晶粒细化V钢870保温析出对晶粒细化的作用经保温析出V-N 1 钢未经保温析出V-N 2 钢D6.1m D9.5m晶粒尺寸的测量经经870保温析出处理后的保温析出处理后的V-N 1 钢的晶粒尺寸最小。钢的晶粒尺寸最小。相变细化比率的比较相变细化比率D/ D析出对相变过程的影响n阻碍奥氏体晶

7、粒的长大n提高铁素体相变的形核率n阻止铁素体晶粒的长大结论nV(C, N) 在奥氏体中的PTT 曲线是典型的C曲线，870时的析出最快n增加氮含量使V(C, N) 的析出时间明显减少 n在一定温度范围内，增加碳含量也使PTT曲线向左移动n加大奥氏体的变形促进V(C, N) 析出n在奥氏体中析出的V(C, N)颗粒有利于晶内铁素体的形成，促进钢的晶粒细化启示n生产实践生产实践 工艺 终轧温度 终轧变形量 终轧后的冷却 成分 碳含量 氮含量n理论意义理论意义 细晶强化 VS 沉淀强化谢谢谢谢!V-N 1 V-N 2 V C-Mn 返回V-N 1钢的形核率远高于V钢 V-N 1钢和 V钢在 650保温2s的显微组织返回1.52.02.53.03.54.04.55.00.51.01.52.02.53.03.5thickness,R/10-4cmThe square root of time,sec1/2 V-Nsteel V steeln和V钢相比，V-N 1钢的铁素体晶粒长大明显受到抑制n这种抑制作用和V(C, N)在奥氏体中的析出有关返回应力松弛不同时间的析出情况tPsPstPf加工工艺n870变形并保温，保证V(C, N)有充分的时间析出n在650等温，观察不同转变时间的显微组织120