材料加工组织性能控制第四章.ppt

HSLA钢中常用合金元素及夹杂元素分类：微合金化元素：铌(Nb)、钒(V)、1钛(Ti)、铝(Al)和硼(B)。置换元素：硅(Si)、锰(Mn)、2钼(Mo)、铜(Cu)、镍(Ni)和铬(Cr)。夹杂及硫化物形状控制的添加元素：磷(P)、3硫(S)、钙(Ca)、稀土金属(REM)及锆(Zr)。控制4钢的塑性。5控制钢的强度、韧性、相变显微组织64.微合金元素在控制轧制中的作用01微合金化元素:02特点：与碳、氮结合成碳化物、氮化物和03碳氮化物，高温下溶解，低温下析出。04作用：(1)加热：阻碍原始奥氏体晶粒长05大；06轧制：抑制再结晶及再结晶后的晶粒长07大；(3)低温：析出强化作用。合金元素的作用机理：如果有细小的第二相质点导入奥氏体基体中，由于质点和晶界发生相互作用，第二相质点通常存在于晶界上，一部分晶界被质点所取代，并且表面的能量确保了晶界相对位置的稳定。因此晶界迁移（晶粒长大）受到来自质点的阻力。0102图4-1?中碳化物和氮化物的溶度积特点：TiN：VC：NbC和TiC：(2)晶格结构：Al，其余元素；(3)氮化物与碳化物的比较；(4)含钛钢：首先形成氮化钛。图4-2?晶粒尺寸与加热温度的关系特点：铌钢：钒钢和Si-Mn钢：钛钢：机理：沉淀对奥氏体晶粒边界起钉扎作用使钛钢具有高于1250℃的极高的晶粒细化温度。的析出控制轧制过程中微量元素碳氮化合物01出炉前：加热到1200?C，均热2h：90%以上铌都固溶到奥氏体基体中，有极少数粗大Nb(C、N)没有固溶到奥氏体中。1260?C：保温30min，Nb(C、N)全部溶解。各阶段中Nb(C、N)的析出状态02出炉后到轧制前：在轧制前，从固溶体中析出Nb(C、N)数量很少。出炉后尚未变形在变形奥氏体中：图4-3钢中析出Nb量与变形变量和变形后停留时间的关系Nb(P)：在沉淀相中的Nb量占钢种Nb量的%为未变形的奥氏体；?为形变量43%；○为形变量73%Nb(C、N)平均析出速度：高温、低温析出都很慢。终轧温度的影响：高温轧制后（再结晶轧制，如1050?C）:铌的平均析出速度不大、析出颗粒较大（200?左右）。原因:低温轧制后（未再结晶轧制，如900?800?C）：加大了铌的析出速度,析出颗粒细（50?100?）。原因:控制轧制就是应用这种微细的Nb(C、N)析出质点固定亚晶界而阻止奥氏体晶粒再结晶，达到细化晶粒的目的。轧后冷却过程中铌的析出速度主要取决于铌的过饱和度、变形温度和变形量。随变形温度降低或变形量增大其析出速度增大。冷却到室温，10?15％左右的铌未从铁素体中析出。相变后?内剩余的固溶铌继续析出，质点大小决定于冷却速度。（5）在铁素体内碳氮化物在?和?中的溶解度不同?相变后，产生快速析出。相间析出（相间沉淀）：冷却速度大、析出温度低?相间沉淀排间距小?析出质点也小。析出时间长?质点长大。(4)奥氏体向铁素体转变过程中4.2.2影响Nb(C、N)析出的因素(1)变形量和析出时间图4-6在含有0.06%C、0.041%Nb和0.0040%N的钢中，变形量对沉淀的影响1-67%变形；2-50%变形；3-33%变形；4-17%变形随变形量增加，析出量增加；随时间加长，析出量增加。开始随时间增长而增加，但很快达到饱和。(2)变形温度图4-7温度-时间-沉淀动力学曲线、形变对沉淀动力学的影响规程1：在?再结晶区变形、?发生了再结晶规程2：附加有?未再结晶区变形、?未发生再结晶1）析出量相等时，未再结晶区轧制所需时间短。原因：2）析出量一定时，在高温所需等温时间短，低温所需等温时间长。(3)钢的成分变化曲线钢号铌，%氮，%碳，%钼，%123476320D43D4532675A0.040.040.050.0450.0030.0080.0050.0060.190.100.120.10--0.230.17图4-8铌钢经50%变形后在900?C时的沉淀图不同成分的钢随析出时间增加析出量都增加，但钢的成分不同，析出量不同。微量元素在控制轧制控制冷却中的作用4.3.1加热时阻止奥氏体晶粒长大图4-9碳化物及氮化物形成元素的含量对奥氏体晶粒粗化温度的影响作用：铌、钛含量在0.10%以下时，可以提高奥氏体粗化温度到1050-1100?C，作用明显。钒在小于0.10%时，阻止晶粒长大的作用不大，当铌和钒含量大于0.