低碳微合金钢中晶内和晶界铁素体长大动力学
时效处理对奥氏体耐热钢显微组织和力学性能的影响
Value Engineering———————————————————————基金项目:国家市场监督管理总局科技计划项目（2022MK165）“大容量电站锅炉奥氏体耐热钢高温蠕变-低周疲劳损伤模型及寿命预测研究”；陕西省市场监督管理局科技计划项目（2021KY12）“二氧化硅-氟硅烷阵列超疏水耐蚀涂层在热力管道的应用研究”。
作者简介:陈梦诗（1992-），女，河北任丘人，本科，工程师，从事承压类特种设备检验检测及安全与节能技术研究。
0引言节能减排是我国未来经济和社会可持续发展的重要战略方向之一，效率低下、污染严重的传统火电机组逐步面临被低能耗、低污染的超超临界发电机组所取代。
性能优良的耐热钢是研发超超临界发电机组的关键技术之一。
奥氏体耐热钢Super304H 是日本钢铁研发机构在奥氏体耐热钢TP304的基础上，添加0.45%Nb 、3%Cu 以及少量N 元素，制备的新型奥氏体耐热钢。
超超临界发电机组运行过程中，显微组织析出的ε-富Cu 、Cr 23C 6、Nb （C ，N ）和NbCrN 相产生强化作用，显著提高奥氏体耐热钢Super304H 高温服役性能[1,2]。
目前针对奥氏体耐热钢的研究大多集中在高温时效及服役过程中碳化物析出相变化及显微组织对力学性能的影响。
本论文对奥氏体耐热钢Super304H 进行不同时间的高温时效处理，对时效处理后的试样进行金相组织观察和物相分析，研究碳化物析出相的分布、形态和颗粒大小随时效过程的变化规律，并通过进行拉伸强度试验、冲击性能试验，研究时效过程对力学性能的影响。
本论文的研究为苛刻服役条件下长周期运行的大容量电站锅炉的寿命预测和安全风险评价提供理论基础和数据支持，可以有效对大容量电站锅炉运行状态和安全状况给予科学判断，延长大容量电站锅炉安全运行时间和减少因奥氏体耐热钢高温蠕变-低周疲劳失效造成的机组停运损失，保障人民生命财产安全，具有显著的经济和社会效益。
形变热处理对低碳微合金钢焊接接头组织与性能的影响
热处理前
３００
２５０
２００
热处理后
１５０
焊缝中心位置
１００ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 测试点 图 ３ 热处理前后焊缝硬度变化情况 Ｆｉｇ．３ Ｈａｒｄｎｅｓｓ ｃｈａｎｇｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
硬度 （ＨＶ１０）
屈强比
０．８４ ０．９２
／
伸 长 率 （％）
２６ ３２ ／
《热加工工艺》 ２００８ 年第 ３７ 卷第 １９ 期
101
金属铸锻焊技术 Ｃａｓｔｉｎｇ8 年 10 月
表 3 焊接工艺 Tab.3 Welding process
焊接方法 焊接电流 焊接电压 焊接速度 坡口形式 Ｏ２ 添加量
不大，约为 １０～２０ ＭＰａ。 在所试验的 ７００～９５０ ℃
温度范围内温度变化时，抗拉强度基本保持不变，
但是屈服强度随着形变热处理温度的提高呈减小
趋势，如图 ５ 所示，减小约 ９０ ＭＰａ。
７２０
热处理前
７１０
７００
σｂ／ ＭＰａ
６９０
６８０
６７０
６６０
热处理后
６５０ １ ２ ３ ４５ ６ ７ ８
变热处理技术，研究组织与性能的变化情况，掌握 提高焊缝性能的工艺和方法。
1 实验方法与工艺
1.1 实验材料 实 验 用 低 碳 微 合 金 钢 为 ４ ｍｍ 厚 的 板 材 ，焊
丝采用强度与之匹配的 准１．２ ｍｍ 实芯焊丝，其化 学成分、力学性能如表 １、表 ２ 所示；焊枪采用宾 采尔 准１．２ ｍｍ 自动直柄焊枪，焊接工艺见表 ３。
Key words： ｌｏｗｃａｒｂｏｎ ｍｉｃｒｏａｌｌｏｙ ｓｔｅｅｌ； ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｗｅｌｄｉｎｇ ｊｏｉｎｔ； ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
低碳微合金钢的相变动力学及针状铁素体组织研究
网 腿
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｌ ｗ —ｃ ｂ ｎ ｍ ｃ ｏ—ａ ｌｙ ｓｅ ｌ ｈ ｓ ａ ｓｏ ｍａｉ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｓ ｅ ｄｅ—ｌ ｅ ｆｒｉ ｙ Ｗ ｒｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｉ ｒ ｌ ｔｅ ；ｐ ａ ｅ ｔ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｙ ａ ｃ ；ｎ ｅ ｌ ｏ ｉ ｅｒｔ ｋ ｅ
应速冷 ，以便于 得到 细小 的铁素 体组 织 ，在 铁 素体
１０ ０ ０
） ｍ ｌ １ 冷 ，以便 于得到尽 量 多 的
８０ ０
６ ０ ０
Ⅲ 茸
＼＼ ＼ ＝ 、 ＼ ＼ Ｉ ｌ 、 ＼ ＼ ＼ ， ＼ ‘ 、 ＼ Ｊ ｒ ＼ ＼
维普资讯
总 第 １ ５期 ５ ２０ ０ ６年 第 ５期
河 北 冶全
Ｈ ＥＢＥＩ Ｍ Ｅ ＴＡＬ ＬＵ １ ＬＧＹ
Ｔｏ ａ ５ ｔｌ１ ５ ２ ０ ０ ６， Ｎ ｕ ｍｂ ｒ５ ｅ
低 碳 微 合 金 钢 的 相 变 动 力 学 及 针 状 铁 素 体 组 织 研 究
马 强
（ 山大学 燕
机械工程学 院 ，河北
秦 皇岛 ０ ６ ０ ） ６ ０４
摘要 ：利于 Ｆ ｒ ｓ～Ｆ膨胀仪 、金相等方法 ，测定 了低 碳微合金 钢 的等 温相变动 力学 丌 曲线 和连 ｏｍａｔ 续相变动力学 Ｃ Ｔ曲线 ，结合连续冷却 曲线及 组织分 析 ，从相变 动力学 的角度 ，阐明了低碳微 合金 Ｃ
2019金相大赛考题（汇总）
2019⾦相⼤赛考题（汇总）⼀、填空（每空2分，共70分）（1）⾦相显微镜的光学系统有________和________，显微镜的鉴别能⼒取决于________。
（6分）（2）⾦相显微镜的照明⽅式有________和________，通常选⽤的照明⽅式是________，⽤于⾮⾦属夹杂物分析时采⽤________照明⽅式。
（8分）（3）⾦属材料的硬度测定⽅法有________、________和________，⽤于测定表⾯涂层硬度时采⽤________，⽤于测定钢基体的硬度时采⽤________。
（10分）（4）按照含碳量来分，碳钢分为________，________，______，平衡状态下的显微组织分别是________，________，______。
（12分）（5）45钢（0.45%C）退⽕态的显微组织是________，正⽕态的显微组织是________，⽔淬后的的显微组织是________，油淬后的显微组织是________。
（8分）（6）T12（1.2%C）钢退⽕态的显微组织是________，球化退⽕态的显微组织是________，球化退⽕后，强度和硬度________，塑性和韧性________。
（8分）（7）T12钢正⽕态下的显微组织是________，⽔淬后的的显微组织是________，油淬后的显微组织是________。
（6分）（8）40钢和40Cr钢相⽐，油淬后的显微组织中马⽒体含量________，马⽒体硬度________。
（4分）（9）钢的淬⽕冷却⽅法有________，________，______和________。
各种⽅法主要是为了_________________________。
（8分）⼆、选择题（每空1分，共20分）(1) 奥⽒体是碳溶解在______中的间隙固溶体，铁素体是碳溶解在______中的间隙固溶体。
(a)γ-Fe (b)α-Fe (c)Fe (d)⽴⽅晶系(2) 亚共析钢在Ac3以上温度加热后的转变产物为______，先共析铁素体是在_______以上开始向奥⽒体转变的。
带状组织对低碳微合金钢性能的影响及控制
１ 号样 和 ２号样 分别选 用韶 关 钢铁 集 团有 限公 司（ 以下 简 称 “ 钢 ” 第 三炼 钢 厂 生 产 的 １０ｍｍ 韶 ） ５ 和 ２０ｍｍ厚连 铸坯 ， ５ 其化学 成分见 表 １ 所示 ．
一
般带状 组织可 分为铁索 体 一 光体 的带状 组 珠
的组织 及其性 能 进行 分 析 ， 以此 探讨 带 状 组织 对 其 性能 的影 响 ， 并依 此提 出相应 的改进措施 加 以控 制 ，
织和 含锰 钢 中锰 与 硫形 成 的 Ｍｎ Ｓ夹 杂物 在 轧 制 时 沿轧 向延 伸形成 的 带状 组 织两 种 ， 前者 最 常 见 也最 主要 ． 生产检验 中 ， 带 状组 织 进行 评 级 ， 在 对 以表征
ｔ ｎ ｉ ｍｅｔ ｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ａ ｔ ｇ ｒ ｄ ｃｎ ｅｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｒ ｇ ｔ ｎ ｉ ｅ ｃ ｓ ｌｂ， ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｔｅ ｆ ｉｈｎ ｌ ｔｒ ・ ｉ ｎ ｓ ｌ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｓｃ ｓｉ ，ｅ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｔａ ｇ ｅ ａｉ ｎ ｔ ａ ｔｓａ ｄ ｅ ｎ ｎｓ ｉ ｇｒ ｌ ｅ ｏ ｉ ｎ ｎ ｈ ｓ ｏ ｈ ｃ ｓ ｈ ｉ ｏ ｎ
关键词 ： 带状组织 ； 性能 ； 形成机理 ； 措施
中 图分 类 号 ： Ｇ１５ Ｆ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｅｆｅ ｔ ｆ ｚ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅ ｈ Ｉ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｆ ｃ ｓｏ ｏ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｃ ａ ｌ ａ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｉ ｌ ｗ－ ａ ｂｏ ａ ｉ ｒ ａ ｌ ｙ ｄ ｓ ｅ ｌ ｏ ｃ ｒ ｎ ｎｄ ｍ ｃ ｏ・ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏ
ｐａ ｔ ｉ ｄ ｔｕ ｈ ｅ ｓｏ ｅ ｓｅ ｌ ｌｒ ｅ ． ｈ ｏ ｅ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｃ ｕｄ ｂ ｏ ｔ ］ ｄ ｂ ｐ ｉ ｚ ｇｔ ｅ ｓｅ ｌｅ ｍｐ ｓ－ ｌｓｉ ｔ ａ ｏ ｇ ｎ ｓ ｆ ｈ ｔ ｅｓｃ ａｉ ｄ Ｔ ｅ ｚ ｎ ｅ ｏ ｔ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｏ ｔ ｃｙｎ ｔ ｉ ｆ ｕ ｏｅ ｍｉｉ ｈ ｔ ｅ ｏ ｏ ｉ ｎ
《微合金元素在钢》课件
此外，随着实验设备和测试技术的不 断进步，对微合金元素在钢中的行为 和作用机理的认识也更加深入。
近年来，研究者们通过深入研究微合 金元素的原子结构、相变机制和微观 组织演化，进一步揭示了微合金元素 在钢中的作用机制。
微合金元素的发展和应用 推动了钢铁工业的技术进 步，促进了相关领域的发 展。
02
微合金元素在钢中的分布与存在形式
微合金元素在钢中的分布
01
碳、氮、氧等元素
这些元素在钢中以固溶形式存在 ，主要分布在铁素体和奥氏体中 。
02
铬、镍、锰等元素
03
硅、磷、硫等元素
这些元素在钢中以置换形式存在 ，主要分布在铁素体和奥氏体中 。
分类
碳氮间隙元素（如钛、铌、锆）、碳 氮化物形成元素（如钒、铬、钼）和 晶界强化元素（如硼、磷、砷）。
微合金元素在钢中的作用
01
02
03
细化钢的晶粒
通过形成碳氮化物或氮化 物，微合金元素可以阻碍 奥氏体晶粒的长大，从而 细化钢的晶粒。
改善钢的韧性
某些微合金元素可以改变 钢的韧性，例如钛和铌可 以增加钢的低温韧性。
微合金元素对钢强度的影响
显著增强
微合金元素可以与钢中的碳形成碳化物，这些碳 化物在钢中起到“钉扎”作用，抑制奥氏体晶粒 长大，从而在冷却过程中获得更细小的铁素体晶 粒，提高强度。
微合金元素如钛、钒、铌等可以细化钢的晶粒， 从而提高其强度。
通过微合金元素的加入，可以实现仅通过热处理 工艺即达到提高强度和改善韧性之间的平衡。
同时，随着人工智能和大数 据技术的应用，对微合金元 素在钢中的研究将更加智能 化和精细化，有望实现更加 精准和高效的钢材性能调控
高强低合金钢中针状铁素体转变研究进展
窦佩霞
（南钢钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）
摘 要 ：本文通过对文献的调研，概述了高强低合金钢中针状铁素体转变研究的进展，为钢种冶金设计提供一些有益的思路，
针对不足，提出了一些建议。
关键词 ：低碳微合金钢 ；针状铁素体 ；氧化物冶金
之间的晶格结构存在良好的共格关系，大大降低针状铁素体形 核所需的界面能，促进针状铁素体在夹杂物上形核、长大。
每种夹杂物与铁素体的错配度总在某个方向上较小。作为 诱导针状铁素体形核最活跃的夹杂物之一的 MnS 与晶内铁素体 错配度最小的方向是在 {111}‖{111} 晶面族。
（3）应力应变能机理。实验和理论工作都证实，在含锰夹杂 物周围 100nm 范围内，奥氏体中锰的含量可以显著降低。一般 在奥氏体锰含量较低 1% wt 时，可使天平的相变温度 (Ae3) 提高 20℃。结果表明，铁素体可以在冷却过程的早期形成。
BF ：贝茵铁素体
图 2 不同原始奥氏体的相变ห้องสมุดไป่ตู้织晶粒尺寸分布图
针状铁素体的形核位置取决于位错亚结构的密度，而贝茵 铁素体的形核位置取决于变形奥氏体晶界面积百分比，二者竞 争，在相同压缩比条件下，原始奥氏体晶粒尺寸在 37.0μm 左右 获得的最终针状铁素体量最多，最终组织等效晶粒尺寸分布也 是最佳的。
（2）夹杂物的数量。针状铁素体只有在一定数量的夹杂物存 在且夹杂物尺寸合理且分布均匀时，才能在钢中形成。小包裹体 可以抑制奥氏体晶粒的生长，而大包裹体可以促进非针状铁素 体的转变。夹杂物数量的增加增加了夹杂物在晶体中的表面积， 有利于针状铁素体的形成。因此，夹杂物过少不利于针状铁素体 的转变，夹杂物过多会增加晶界长度和面积，从而减少针状铁素 体的形成。
低碳微合金贝氏体钢的转变动力学研究
主要 试验 设 备 ： Ｍ —０ Ｍ Ｓ １０热 力模 拟 实验 机 ；
试验材料的化学成分见表 ｌ 。
衰 １ 试验用钢的化学成分 ％
Ｃ Ｓ ｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｔｊ Ｎｂ Ｃｕ Ｎｉ Ｍｏ Ｂ
Ｄ － Ｏ０膨胀仪（ Ｔ Ｉ０ 最高加热温度 １５ ℃ ， ３０ 膨胀量测 量量程 － ｒ 最大加热速度 ２０ ｓ最大冷却速 ４ａ － ｍ， ２ ０ ℃／， 度 ５０Ｃｓ ；Ｌ Ｍ Ｕ 一Ｏ 型金相显微镜。 ０ ａ／）Ｏ Ｙ Ｐ Ｓ ６Ｏ
维普资讯
第２卷 第６ ８ 期 ２０ 年 ｌ 月 ０６ ２
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍｅａｌ ｒｙ ｈ ｎ ｏｇ ｔｌｕ ｇ
Ｖｏ． ， ． １ ２８ Ｎｏ６ Ｄ￣３ｌｂ ｒ ２ ６ ｏｌ ｅ ００ ｌ
・
试验 研 究 ・
低碳微合金贝氏体钢的转变动力学研究
所示 。
Ａ ａｙｉ Ｆ ａｔｒ ｅｓｎ ｆ ｇ ｔｅｇｈＰ Ｓｅｌ ｉ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ｒ ｃｕｅＲ ａｏ ｓ ｈＳｒｎ ｔ Ｃ ｔｅ ｒ ａ ｄ ｓｆ ０ Ｈｉ Ｗ ｅ
Ｉ ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｔＭ ｅ ｓ ｅ ｍ ｏ ｅ ｎ ａ ｕｒ ｓ
Ｌ ａ ｇ ｃ ｉ ＸＵ ｉｇ， ｏ ｇ ｔｎ， Ｉ ｎ －ａ． Ｘｉ ｂｎ ２ＹＵ Ｔ ｎ － ｅ ３ＹＡＮＧ ｉｚ ｕ Ｌ－ｈ
于 蕾 ， －关小军 李建文 ： ，
（ 山东大学 材料科学与工程学 院， １ 山东 济南 ２０６ ； ５０ １２济南钢铁集团总公司 中板厂 。 山东 济南 ２００ ） ５ １１ 摘 要 ： 以低碳微 台金贝氏体钢为研究 对象 ， 用热膨胀 法测定 了奥 氏体的连续冷却 转变 曲线 ， 用光学显 微镜观察 了相变组