单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微合金元素在控制轧制中的作用,微合金钢：合金元素总含量小于 0.1%的钢,常用合金元素：,铌、钒、钛,特点：与碳、氮形成碳化物、氮化物和碳氮化物,这些化合物在高温下溶解，在低温下析出,作用：,加热时阻碍原始奥氏体晶粒长大,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,微合金元素在控制轧制中的作用,1,钢的成分 常规轧制 控制轧制,%,s,N/mm,2,FATT ,s,N/mm,2,FATT,0.14C+1.3Mn 313.9 +10 372.7 -10,0.14C+0.034Nb 392.4 +50 441.3 -50,0.14C+0.08V 421.8 +40 451.1 -25,0.14C+0.004Nb 490.3 -70,+0.06V,微量合金元素需要控轧工艺,控轧工艺也需要微量合金元素,钢的成分 常规,2,6.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出,6.1.1 轧前加热过程中的溶解,1铌在奥氏体中的溶解,C%、T,加,铌的溶解度增加,6,锰促进铌向奥氏体中固溶,2钒在奥氏体中的溶解,T,加,、,Mn%钒的溶解度增加,每增加 1%锰可使钒增加 30%溶解量,研究表明，钒的碳化物在 900时就全部固溶于奥氏体中,了，其溶解度要比 Nb(CN)大得多。,3钛在奥氏体中的溶解,与铌类似,6.1 微合金元素在热轧中的溶解和析出,3,6,6,4,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,5,6.1.2 控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出,以 Nb(CN),为例研究析出状态,1各阶段中Nb(CN)的析出状态,出炉前的Nb(CN)质点状态,含铌钢加热到 1200均热 2 小时，90%以上的铌固,溶到奥氏体中，没固溶的Nb(CN)质点粗大，大约在,1000 左右，对轧后奥氏体晶粒的再结晶不起作用。,将钢加热到 1260，保温 30,min，Nb(CN)全部溶解,6.1.2 控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出,6,出炉后冷却到轧制前Nb(CN)的析出状态,未变形的奥氏体中Nb(CN)析出很慢，析出极少，与,出炉前相差无几。即使析出，Nb(CN)质点也很大，,可达1000300 ，其大小与析出温度有关。,变形奥氏体中Nb(CN)的析出状态,变形中析出动态析出过程 变形速度很低时才能,发生,变形后析出静态析出过程,变形使钢中铌的析出大大加快,变形量越大、变形后停留时间越长析出量越多,出炉后冷却到轧制前Nb(CN)的析出状态变形奥氏体中Nb,7,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,8,Nb(CN)析出需要孕育期，变形量越大、固溶体过饱和程度越高，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。,高温轧制时，由于发生动态再结晶，变形产生的位错和畸变能消失，碳氮化物没有显著析出，析出速度不大。,低温轧制时，奥氏体不发生再结晶，晶内缺陷增多，形变诱导析出，大大促进了碳氮化物的析出，析出速度增加。,Nb(CN)析出需要孕育期，变形量越大、固溶体,9,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,10,Nb(CN)质点的析出部位及大小与变形温度有关：,高温轧制后,（再结晶区轧制），Nb(CN)质点沿奥氏体,晶界析出，而在晶内析出量很少，颗粒直径在200 左右。,低温轧制后,（未再结晶区轧制），Nb(CN)质点在晶界,上也在晶内和亚晶界上析出，颗粒细小，直径50100,控制轧制就是应用这种微细的Nb(CN)质点固定亚晶界，阻止奥氏体晶粒再结晶，达到细化晶粒的目的。,Nb(CN)质点的析出部位及大小与变形温度有关：,11,在奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(CN),的析出状态,当AF相变发生后，微量元素达到高度过饱和，产生,快速析出。,析出地点：AF转变的相界面 呈细小点状成排排,列称为,相间沉淀,6,冷却速度大，析出温度低，相间沉淀排间距小，析出质,点小。析出时间长，质点长大。,1,在奥氏体向铁素体转变过程中和在铁素体内Nb(CN),12,6,6,13,如铌钢 830析出，经 5,min后，质点为300,800析出，经 1 小时后，质点为50 100,720析出，质点只有40 80,相变后剩余在铁素体中的固溶铌将在铁素体中继续析出。,研究表明，碳氮化物在钢中的沉淀方式有：,有规则分布 列状相间沉淀,无规则分布 位错线上沉淀和基体沉淀,两者共存在于各个铁素体晶粒中，后者是主要的和多见的，列,状组织相当稀少。,如铌钢 830析出，经 5 min后，质点为,14,Nb(CN)析出特点,析出时机 析出物特点 质点大小,加热后 是固溶于奥氏体后的剩余化合物 1000,轧制前 析出数量极少，析出部位在晶界 3001000,在奥氏体 有孕育期形变诱导析出，动态析,区变形时 出，析出数量少，析出部位在位 5070,错密度高处,在变形后的 变形诱导析出的继续，析出量大，200(再结晶),停留时间里 主要析出在晶界、亚晶界、变形 50100(未再,(直到相变前)带、位错处 结晶区变形),AF相变中 在A/F相界上或F相内成无规则沉淀 50100,F相区 位错上，F相内 50,Nb(CN)析出特点,15,2影响 Nb(CN)析出的因素,变形量和析出时间的影响,变形量增加、析出时间加长 析出量增加,6,在大变形量条件时，开始随时间增长而增加，但很快达到饱和,变形温度的影响,析出量相等，未再结晶区轧制所需时间比再结晶区轧制短,在同一条件下，析出量一定时，在高温等温时间短，而低温所,需等温时间长。,化学成分的影响,钢的成分不同，析出量不同,1,2影响 Nb(CN)析出的因素,16,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,17,6.2 微合金元素在控制轧制和控制冷却中的作用,微合金元素的作用主要是,细化铁素体晶粒,及,析出强化,6.2.1 加热时阻止奥氏体晶粒长大,加入铌、钒、钛等元素可以阻止奥氏体晶粒长大，,提高钢的粗化温度。,微量合金元素形成高度弥散的碳氮化合物小颗粒，,对奥氏体晶界起固定作用，阻止奥氏体晶界迁移，阻止,奥氏体晶粒长大。,6.2 微合金元素在控制轧制和控制冷却中的作用,18,19,6.2.2 抑制奥氏体再结晶,1对动态再结晶临界变形量(,P,)的影响,在普碳钢中加入铌、钒后，使,P,，显著阻滞形变,奥氏体的动态再结晶,1,动态再结晶的开始时间 Q235钢 60秒 0.18,Nb,钢 110秒 0.35,Nb-V钢 160秒 0.48,2对再结晶数量的影响,随铌析出量增加，奥氏体再结晶数量降低。,1,6.2.2 抑制奥氏体再结晶,20,1,1,21,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,22,3对再结晶速度的影响,加入铌后，再结晶速度，再结晶开始时间,和完成时间都比不含铌钢推迟。,1,温度在1000以上时，铌量增加对再结晶速度的,影响不显著。,4对静态再结晶临界变形量的影响,加入铌，临界变形量增加,6,3对再结晶速度的影响,23,6,6,24,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,25,含铌量不同对再结晶临界变形量的影响也不同,含铌量不同对再结晶临界变形量的影响也不同,26,5对再结晶晶粒大小的影响,在同样条件下（轧制温度和变形量相同），含铌钢的再结晶,晶粒小于不含铌钢的再结晶晶粒。,5对再结晶晶粒大小的影响,27,铌在奥氏体中以三种形式存在：,加热时尚未溶到奥氏体中的Nb(CN),固溶到奥氏体中的铌,加热时溶解、轧制过程中重新析出的Nb(CN),一般认为，第种Nb(CN)颗粒较大，不能抑制再结晶,的发生,T1000 再结晶先于铌的析出，再结晶达50%后,铌才开始析出。铌阻止再结晶的原因是,由于固溶于奥氏体中的铌与位错的相互,作用阻止晶界的迁移。,铌在奥氏体中以三种形式存在：,28,T900 Nb(CN)在再结晶之前析出，在再结,晶过程中继续析出。,铌阻止再结晶的作用机理有不同的看法。,其一，有人认为是固溶于奥氏体中的铌的作用,其二，有人认为是析出细小的Nb(CN)质点阻止再结,晶的进行,也有人认为两者都起作用,T900 Nb(CN)在再结晶之前析出,29,6.2.3 细化铁素体晶粒,微量合金元素的加入，阻止奥氏体晶粒长大，又能阻止奥氏,体再结晶的发生，因而细化了铁素体晶粒。,实验表明，铌的细化铁素体晶粒效果最为明显，钛次之，钒最差。,加入量达一定值后，铁素体,晶粒基本不变。,铌量的饱和值为0.04%，,钛量为0.08%，,钒量为0.10%。,6.2.3 细化铁素体晶粒加入量达一定值后，铁素体,30,6.2.4 影响钢的强韧性能,晶粒细小强韧性好,沉淀强化强度提高 韧性降低,铌：在控制轧制中，铌产生显著的晶粒细化和中等的,沉淀强化,钛：沉淀强化作用大，晶粒细化中等。钛钢抗脆性能,力较低。,对于厚规格的常化板，钛和镍结合最有利。,钒：产生中等程度的沉淀强化和比较弱的晶粒细化。,6.2.4 影响钢的强韧性能,31,微合金元素在控制轧制中的作用汇总课件,32,6,6,33,1.Nb、V、Ti 等元素在控轧中的作用如何？,2。铌、钒、钛在钢中的溶解度和哪些参数有关？,3。微合金元素从加热、轧制到相变后的各个阶段中其,析出物的特点、质点大小如何？,4。用图示意说明钢中铌、钒、钛含量对材料强韧性的,影响.,5。为什么说微合金化钢只有采用控制轧制工艺才能获,得良好的力学性能？又为什么说采用控制轧制工艺,的钢在多数情况下需要加入微量合金元素？,1.Nb、V、Ti 等元素在控轧中的作用如何？,34,