含铌微合金钢碳氮化物析出行为研究的现状及发展
《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》范文
《B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中强化效果的理论研究》篇一一、引言超级奥氏体不锈钢以其卓越的耐腐蚀性、高温强度和良好的加工性能，在石油、化工、海洋工程等众多领域得到了广泛应用。
为了提高其综合性能，研究者们通过添加微合金化元素如B、Nb 等，以进一步增强其机械性能和耐腐蚀性。
本文将针对B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果进行理论研究。
二、微合金化元素的种类及其作用机制1. 硼（B）元素：硼元素在钢中主要起到固溶强化和细化晶粒的作用。
它能有效地提高钢的强度和韧性，同时还能改善钢的焊接性能。
2. 铌（Nb）元素：铌元素在钢中可以形成稳定的碳氮化合物，有效减少钢中的碳化物析出，提高钢的抗晶间腐蚀性能。
此外，铌还能细化晶粒，提高钢的强度和韧性。
三、B、Nb元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果1. 固溶强化：B、Nb等微合金化元素的固溶强化作用，可以显著提高超级奥氏体不锈钢的强度和硬度。
这些元素在钢中形成固溶体，阻碍位错运动，从而提高材料的力学性能。
2. 晶粒细化：B、Nb元素能够细化钢的晶粒，使钢的力学性能得到进一步提高。
晶粒细化可以增加单位体积内的晶界数量，从而提高材料的强度和韧性。
3. 提高耐腐蚀性：B、Nb元素的添加可以改善超级奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。
例如，铌可以稳定钢中的奥氏体结构，提高钢的抗晶间腐蚀性能；硼则可以提高钢的耐点蚀和耐应力腐蚀性能。
四、理论分析根据合金强化理论，微合金化元素的添加可以通过固溶强化、沉淀强化和细晶强化等多种机制提高钢材的性能。
在超级奥氏体不锈钢中，B、Nb等微合金化元素的强化效果主要体现在固溶强化和细晶强化两个方面。
这些元素在钢中形成稳定的固溶体，阻碍位错运动，从而提高材料的强度和硬度；同时，它们还能细化晶粒，使钢的力学性能得到进一步提高。
五、结论通过对B、Nb等微合金化元素在超级奥氏体不锈钢中的强化效果进行理论研究，我们可以得出以下结论：1. B、Nb等微合金化元素的添加可以显著提高超级奥氏体不锈钢的强度、硬度和耐腐蚀性能。
工具钢中铌的作用及应用
工具钢中铌的作用及应用摘要许多材料被开发用做工具。
但是，工具钢仍旧是主要工具材料。
无论传统的凭经验开发的牌号以及新的牌号都正在用特殊的加工或用新的冶金原理，即微合金元化来改进以优化性能。
铌（钶），一种碳化物形成元素，在此领域是新手，正逐步找到进入一系列工具钢的途径。
在综述铌在工具钢中作用之后，着重谈了铌合金化工具钢若干应用实例及开发工作。
前言铁的最早技术应用是工具，这可以从早期铁器时代的发现中看到（公元前750到450年Hallstadt时期）。
还在那个时候，铁已经用熔融方法制造，而且采用了硬化热处理。
Caius Plinius Secundus(公元23至79年)在他的“Naturalis Historica”一书中描述铁时这样写道：“这对于人类既是最好的也是最坏的工具”，用以强调它在日常生活及战争中的大量应用。
在最近2500年中，对工具提出了许多新的要求，所以许多不同的工具钢被开发出来，其中大部分靠经验。
实际上这被称作工具钢的钢类仅占钢产量的1%（1），但是其重要性却要大得多，因为几乎我们日常生活所有物品都是用工具制造出来的。
许多工具钢的钢种也可用在其他用途，反过来也是这样。
所共同的是它们用作工具；针对不同用途的各种要求，已知许多成分。
通常，工具钢靠多种元素来满足这些要求。
其中有碳化物形成元素铬、钼、钨和钒。
所以粗看起来令人奇怪的是在周期表中位于邻居的铌在工具钢中用得很少。
其原因可能是大多数钢种靠经验开发，以及铌只有在60年代于巴西和加拿大开发了烧绿石矿藏后才大量及廉价供应。
铌在工具钢中的作用·微合金化钢中用铌的基本考虑是它形成非常稳定的碳化物，促进结构钢中作为强化机制的晶粒细化和析出强化。
如此作用的添加量通常在0.01％到0.20%，因此被称为“微合金化”。
可是，在通常采用淬火硬化的工具钢中，NbC的这种作用的意义不大。
为了获得适当的马氏体硬度，工具钢往往具有中到高碳含量。
图1（2）表明上述碳含量范围钢的碳化物在奥氏体中的溶解度积。
铌在特殊钢中的应用
铌在特殊钢中的应用中信微合金化技术中心专家委员会孟繁茂摘要本文综述了铌在特殊钢中的应用，重点介绍了铌、钒、钛的冶金特性及其应用原理，提出铌在我国特殊钢品种结构调整、性能优化的应用及其重要性。
关键词铌、微合金化、特殊钢Niobium Application In Special SteelsMENG Fanmao(Expert Committee of CITIC Microalloy Technology Center)Abstract This paper discusses Niobium application in sp ecial steels and introduces the metallurgical characteristics of Nb, V, and Ti and related application theories. It also voices the i mportance of Nb in the aspects of product mix adjustment and proper ty optimization of special steels.Key Words Niobium, Microalloying, Special Steels一、迎接WTO的挑战WTO就要来临了，我国即将加入世贸，这是大好形势。
“山雨欲来，风满楼”，各行各业都在准备迎接世界经济洪流进入我国市场的挑战。
特钢行业也不例外。
近期，关于特殊钢生产现状和特殊钢如何发展的专论文章，连篇累牍。
问题的焦点是我国特殊钢怎样赶上世界先进水平；不外乎引进先进的冶金装备、改造旧设备，实行集约化生产等等。
本文诣在介绍铌在特殊钢中应用和产品性能优化成果，开发新品种趋势，为我国的特殊钢的生产发展，从一个侧面提供知识资源，供钢材生产厂，特钢产品制作厂以及最终用户使用，开发新产品参考应用。
二、现代钢特点现代钢生产的三大技术是材质纯净化，晶粒细化，尺寸精确化。
CSP工艺轧制管线钢中铌的析出特性及对微观组织的影响
CSP工艺轧制管线钢中铌的析出特性及对微观组织的影响李扬1，刘雅政1，何建中1 , 2，刘李斌1，常大勇11北京科技大学材料科学与工程学院2包钢集团技术中心E-mail：liyang_pk@摘要：本试验对含铌X60管线钢的析出粒子的结构、形貌、分布及析出条件进行了研究，分析了铌的碳氮化物在CSP热轧工艺过程中的析出特征及其对组织性能的影响。
得出在含铌X60管线钢中，由于微合金元素的加入，从几个方面抑制了晶粒的长大，并成为微合金钢中最重要的晶粒细化方法之一。
关键词：CSP 铌析出微观组织薄板坯连铸连轧技术作为20世纪以来世界钢铁工业最新技术之一，它以建设少投入、运行低成本、经营高效益等特点引起国内外的广泛关注与参与。
如何利用CSP技术生产高质量、高性能的微合金化管线钢成为普遍关注的问题[1]。
微合金元素所具有的重要特性之一，就是在一定的加热温度下可以固溶，而在热加工和冷却过程中，随着温度的降低又能以碳氮化物的形式析出。
含铌微合金钢的性能与其二相粒子的析出状态密切相关，当第二相粒子细小、均匀、弥散析出时能够改善钢的组织性能[2]。
本实验对CSP工艺下含铌X60管线钢析出粒子的结构、形貌、分布及析出条件进行了研究，分析了铌析出物在热轧过程中的特性及其对微观组织的影响。
1 试验材料与试验方法1.1 试验材料实验用钢是包钢CSP线生产的X60管线用钢。
实验方法是在连轧通钢时停机，利用机架间冷却水和轧辊冷却水对轧件进行淬水处理以尽可能保留原始奥氏体的形貌。
X60管线钢的化学成分及轧制工艺参数，分别如表1和表2所示。
在轧卡件上沿轧制方向在各道次变形后的部位分别截取试样，取样位置如图1所示。
表1 X60管线钢主要化学成分（wt％）Table 1 Primary composition of X60 pipeline steel (wt%)C Si Mn P S Nb0.06～0.08 0.26～0.331.24～1.400.008～0.0150.003～0.0120.020～0.055图1 轧卡取样部位示意图Figure 1 Schematic diagram of sampling location1本课题得到中信-CBMM铌钢研究与开发项目 (2003RMJS-KY003) 的资助。
钢中碳化物的相间析出
钢中碳化物的相间析出通常，对于工业用钢，碳化物的弥散硬化和二次硬化的利用，都是在调质状态下实现的。
但是，在控制轧制条件下使用的非调质高强度钢中，人们却利用添加少量Nb、V等强碳化物形成元素，有效地提高了钢的强度。
之所以如此，是由于钢在冷却过程中从奥氏体中析出了细小的特殊碳（氮）化物。
透射电子显微镜观察表明，这种化合物的直径约为50Å，而且比较规则的一个面接一个面的排列分布。
后来研究又发现，这种碳（氮）化物是在奥氏体-铁素体相界面上形成的，因此将这种转变称为“相间析出”（interphas precipitation）。
相间析出的结果也是由过冷奥氏体转变为铁素体与碳化物的机械混合物。
由于这种转变发生在珠光体与贝氏体形成温度之间，因而研究这种转变，不仅对非调质钢的强化有实际价值，而且对搞清珠光体和贝氏体转变机理也有一定意义。
（一）相间析出产物的形态和性能含有强碳（氮）化物形成元素的低碳合金钢的奥氏体，在冷却过程中有可能首先发生碳（氮）化物的析出，因为析出是在奥氏体与铁素体相界面上发生的，所以把这一过程称为相间析出。
1、组织形态钢中的相间析出的转变产物，其显微组织在低倍的光学显微镜下，相间析形成的铁素体与先共析铁素体相似呈块状。
而在高倍的电子显微镜下，可以观察到铁素体中有呈带状分布的微粒碳（氮）化物存在，这是相间析的组织形态特征。
这种组织与珠光体相似，也是由铁素体与碳化物组成的机械混合物，而碳化物不是片状，而是细小粒状的，分布在有一定间距的平行的平面上，因此也称为“变态珠光体”（degenerate pearlite）。
分布有微粒碳化物的平面彼此之间的距离称为“面间距离”。
随着等温转变温度的降低或冷却速度的增大，析出的碳化物颗粒变细，面间距离减小。
另外，钢中的化学成分不同对碳化物的颗粒直径的面间距离也有一定的影响，通常含特殊碳化物元素越多，形成碳化物颗粒越细，面间距离越小。
在相同转变温度下，随着钢碳含量增高，析出碳化物的数量增多，面间距离也有所减小。
铌对20CrMnTi钢渗碳过程中晶粒粗化行为的影响_柳洋波
Materials No. 1 No. 2 No. 3 950 ℃ ∧× × × 1000 ℃ × × 1050 ℃ ∧× ∧× ∧× 1100 ℃ ∧× ∧×
将实验钢试样在 950 ～ 1200 ℃ 温度下进行 1 h 和 6 h 模拟渗碳试验 （ 即在设定温度下保温设定时 间） ， 然后水淬。试样经打磨抛光后用苦味酸活性试 剂腐蚀， 待晶界被腐蚀出后， 在光学显微镜下测试晶 粒尺寸， 测量方法为 GB / T 6394 － 2002《金属平均晶 粒度测定方法 》 的截点法。 透射电镜 （ TEM ） 试样采 用碳膜萃取复型制备。 水冷后的试样研磨抛光， 用 4% 的硝酸酒精侵蚀， 然后表面喷碳， 用刀片将碳膜划 分为 2 mm × 2 mm 的小方块， 在 4% 的硝酸酒精中浸 泡至碳膜脱落， 用铜网将卷曲的碳膜捞出， 放入蒸馏 水中， 碳膜展开后， 再用铜网捞出， 用滤纸吸干水分 后， 将样品在 JEOL2100F 型透射电镜 （ TEM ） 下进行 观察。 按照表 2 安排， 对析出相的类型、 成分和分布 情况进行观察和能谱分析。对每一个电镜样品， 随机 选择了 5 个视场， 统计至少 200 个析出相尺寸。
Abstract： The effect of niobium on austenite grain coarsening behavior of 20CrMnTi was investigated by using pseudocarburizing experiment． Ｒesults show that the grain coarsening temperature is increased significantly by niobium because of its precipitates． The grain coarsening temperature is determined by both volume and sizes of the participates． The sizes of the participates is not affected by time when pseudocarburizing temperature is relatively low； while the sizes increase dramatically with extending the time when pseudocarburizing temperature is relatively high． Therefore the grain coarsening temperatures for 1 h and 6 h are the same for the specimens with low content of niobium； while the grain coarsening temperature for 6 h is lower than that of 1 h for the specimens with high content of niobium． Key words： metallic materials； 20CrMnTi； grain coarsening； niobium
微合金钢中微合金碳化物的溶解与时效析出
温度
1200/900℃×4min 10℃/s
550/600/650/700℃× 10/50/100/500/1000 5000/10000/20000s
水冷
水冷
时间
图 1 时效工艺示意图 Fig.1 The schematic illustration of age
量百分数。 微合金元素在铁素体中的析出采用时效硬度法进行研究，即首先进行固溶处理，使微合金元素
⎧ ⎪ 10（3.42−7900 / T) = 10（2.75−7500 / T)
(3)
⎪ ⎪⎪ ⎨
xTi i
x
i Nb
/
xi TiCC
= 3.988
/
xi NbCC
= 7.735
⎪⎪C
=
xC
+
xi TiCC
+
xi NbCC
⎪⎪Nb
=
x Nb
+
xi NbCC
⎪⎩Ti
通常认为微合金碳化物在铁素体中的沉淀受两个因素的影响，即沉淀的驱动力和扩散。沉淀的 驱动力与微合金元素的过饱和度有关，沉淀温度越低，过饱和度越大，沉淀的驱动力越大。扩散主 要依赖于温度，沉淀温度越高，原子的扩散系数越大，沉淀物越易形成。因此沉淀的PTT曲线与其它 固态相变和再结晶的动力学曲线规律一样呈“C”曲线型[5]。在 700℃的高温下，原子的扩散系数大， 所以沉淀形核的孕育期短，沉淀所需的时间也少。但沉淀驱动力较小，沉淀核心少，沉淀质点尺寸 大，因此没能达到最大的沉淀强化效果。600℃时沉淀驱动力和原子的扩散系数均较大，达到了最大 沉淀形核率，造成了最大沉淀强化效果。
溶解在固溶体中，然后再加热到不同的温度下进行时效，通过测量时效过程中硬度的变化，来分析 不同温度下微合金元素在铁素体中的析出，实验工艺示意图如图 1 所示。
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钢铁材料在各种工程应用中扮演着至关重要的角色。
Cr-Mo-V-Nb调质钢作为一种重要的工程结构材料，具有优异的力学性能和良好的加工性能，广泛应用于航空、汽车、机械制造等领域。
其中，铌（Nb）元素的添加对钢的组织细化和强韧化作用尤为显著。
本文将重点探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb元素在钢中的作用机制1. 细化晶粒Nb元素在钢中能够与C、N等元素形成稳定的化合物，这些化合物在钢的凝固过程中作为非均质形核的核心，从而有效地细化晶粒。
此外，Nb还能抑制晶界处的元素偏析，进一步促进晶粒的细化。
2. 强化相的形成Nb的加入可以与钢中的其他合金元素形成复杂的金属间化合物，这些化合物具有较高的硬度和强度，能够有效地提高钢的力学性能。
同时，这些化合物还可以作为析出强化相，在钢的回火过程中析出，进一步提高钢的强度和韧性。
三、Nb元素对中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的组织细化作用1. 改善热处理工艺Nb元素的加入可以改善钢的热处理工艺，使钢在热处理过程中晶粒更加均匀、细小。
这主要是因为Nb元素能够降低钢的临界淬火温度，使钢在淬火过程中更容易获得细小的晶粒组织。
2. 促进动态再结晶在热加工过程中，Nb元素可以促进动态再结晶的发生，使钢在热变形过程中晶粒得到进一步细化。
这有利于提高钢的力学性能和加工性能。
四、Nb元素对中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢的强韧化作用1. 提高韧性Nb元素的加入可以显著提高钢的韧性。
这主要是因为Nb能够与C、N等元素形成稳定的化合物，减少钢中的夹杂物和微孔洞等缺陷，从而提高钢的韧性。
此外，Nb还能促进钢中析出强化相的形成，进一步提高钢的韧性。
2. 增强强度由于Nb可以与钢中的其他合金元素形成高硬度的金属间化合物，因此能够显著提高钢的强度。
同时，这些化合物在回火过程中析出，进一步增强钢的强度。
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含铌微合金钢碳氮化物析出行为研究的现状及发展*李鸿美,曹建春,孙力军,周晓龙,何 寒,米永峰(昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093)摘要 综述了含铌微合金钢中铌的固溶与析出行为。着重阐述了控轧控冷过程中各工艺参数对含铌微合金钢中铌的碳氮化物析出行为的影响,涉及形变、温度、冷却速率及合金元素等对铌碳氮化物析出的作用;总结了含Nb微合金钢中碳氮化物的研究现状,并展望了其未来的发展。关键词 微合金钢 铌 固溶 形变 温度 碳氮化物
CurrentSituationandDevelopmentofNbMicroalloyedSteelCarbonitridePrecipitationBehavior
LIHongmei,CAOJianchun,SUNLijun,ZHOUXiaolong,HEHan,MIYongfeng(FacultyofMaterialsScienceandEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093)Abstract Nbmicroalloyedsteelcarbonitrideofthesolidsolutionandprecipitationisreviewed.TheimpactofcarbonitrideprecipitationinNbmicroalloyedsteelbyvariousfactorsisindicatedinthecontrolledrollingandcontrolledcoolingprocess.Moreover,involvingdeformation,temperature,coolingrateandcarbonitrideprecipitationcontainedNb'seffectbyalloyingelementsarediscussed.CurrentsituationissummarizedanddevelopmentisprospectedaboutmicroalloysteelcontainingNb.Keywords microalloysteel,Nb,soluted,deformation,temperature,carbonitride
*云南省应用基础研究计划项目(2006E0017Q) 李鸿美:女,1984年生,硕士生,研究方向为先进钢铁材料 E-mail:lihongmeigraduate@126.com 曹建春:通讯作者,博士,教授E-mail:nmcjc@163.com
钢铁结构材料中最具活力和创造性、发展最快的是低合金高强度钢,特别是微合金钢[1]。在钢中添加微量(单独或复合加入含量少于0.1%)的合金化元素(钒、铌、钛等),形成相对稳定的碳化物和氮化物,从而在钢中产生晶粒细化和析出强化效果,使屈服强度较碳素钢和碳锰钢提高2~3倍的钢类被称为微合金化钢。在控轧控冷或热处理过程中,微合金元素的溶解与析出对微合金钢组织性能有重要的影响[2,3]。Nb是强的碳化物、氮化物和碳氮化物的形成元素,Nb的化合物可以有效地阻止再结晶、积累应变和保持奥氏体晶粒的变形结构,在相变过程中Nb的析出相能提高铁素体的形核率,对细化晶粒和性能的提高起重要的作用[4]。由于对钢铁材料较强的细晶强化作用和沉淀强化作用,Nb已经成为低合金钢中最典型、应用最广的合金元素之一。为了更好地发挥微合金元素的作用,使钢具有更优异的力学性能,了解微合金元素碳氮化物的溶解与析出温度、一定变形和温度下的析出量与析出相尺寸等是非常必要的。本文详述了各种因素对Nb的碳氮化物析出的影响。以期对含Nb微合金钢的进一步研究有所帮助。1 碳氮化物的固溶与析出行为1.1 碳氮化物的固溶碳氮化物主要在奥氏体化的过程中固溶,其奥氏体化温度取决于Nb(CN)中的Nb、C以及N的加入量。由特定的固溶度积来确定微合金碳氮化物能否在铁基体中处于固溶的状态。当固溶的合金元素很少时,碳氮化物MpCq在固溶体中的固溶度积可用式(1)来描述[5]: logMpCq=A-BT(1)
式中:[]符号表示某元素处于固溶态的质量分数,T为绝对温度,A和B为常数。碳氮化物第二相的平衡固溶度积公式在理论研究及实际生产应用中具有很重要的作用。目前在C铁中固溶度积公式可由硬度法、相分析法、原子探针法、统计分析法、热力学计算、碳分析法等分析方法中得到,常用的是相分析法和热力学计算,但实际应用时应根据实际条件作相应的选择。而由于A铁中的固溶度积非常小,试验难于测定,目前仅有由热力学数据推导而得的平衡固溶度积公式。文献[6]给出了Nb(CN)的碳化铌和氮化铌在C铁和A铁中的固溶度积公式。由文献[7-11]可得到Nb含量为0.035%~0.17%、C含量为0.022%~0.093%时所对应的Nb(CN)全固溶温度为1060~1302e。1.2 碳氮化物的析出行为过饱和基体等温析出时,其相对转变量和时间有如下关系[12]:
#84#材料导报:综述篇 2010年9月(上)第24卷第9期 X=1-exp(-ktn
)(2)式中:X为析出量分数,k是常数,由温度和过饱和度决定;n也是实验常数,与析出物的位置、析出物形状和尺寸以及析出的机制有关。大多数PTT曲线呈/C0形状,表明扩散控制着析出过程。在一定温度下,析出的动力学取决于两个因素:析出元素在奥氏体中的过饱和度;析出元素的扩散能力。碳氮化物可在奥氏体、铁素体中析出,也可在相间析出。大量研究表明[13],Nb(C,N)在奥氏体中析出时,其析出温度曲线的/鼻子点0温度在900~950e范围内。当基体应变量为50%左右时,/鼻子点0温度应趋于上限,且在该温度附近的沉淀开始时间一般仅为数秒。有实验结果表明[14]:各种微合金碳氮化物在铁素体中析出的最大形核率温度约为600e,最快析出温度约为700e。最快析出温度下微合金碳氮化物在铁素体中的析出完成时间约为50s,故析出开始时间约0.5s,在最大形核温度下则分别约为2000s和20s。2 工艺参数对碳氮化物析出行为的影响目前主要利用微合金化和控制轧制技术的有机结合来更好地发挥铌微合金钢中碳氮化物的作用,在控制轧制过程中各工艺参数对碳氮化物的析出行为有很大的影响。2.1 形变对碳氮化物的影响通常认为,形变对析出相的影响主要体现在如下几个方面:(1)导致析出位置的增多,如晶界、亚晶界和位错线等处;(2)析出量的增多,在形变诱导析出的情况下,沉淀析出的微合金碳氮化物量超过平衡固溶度积所预测的量;(3)形变过程显著加速微合金碳氮化物的沉淀析出,使析出开始和结束时间大大缩短;(4)微合金碳氮化物析出相尺寸减小。2.1.1 变形量及变形速率的影响通常在变形温度及其他条件确定的情况下,变形量越大,奥氏体基体的平均形变储存能越高,且微合金溶质原子及其他晶体缺陷处的形变储存能也越高,因而超平衡固溶度沉淀析出效应越大。研究表明[15-19]:(1)形变使析出相的析出时间提前;(2)预变形量会使Nb(C,N)的静态析出速度提高,以不同的变形速率对奥氏体进行预变形会影响Nb(C,N)的析出动力学,奥氏体预变形能大大加速铌的碳氮化物的沉淀析出,使PTT曲线向左上方偏移,变形量越大,析出的二相粒子越小,数量也越多;(3)高温形变促进微合金碳氮化物的析出,使奥氏体内的析出量增多、尺寸细小;(4)钢在一定温度下,采用不同的变形量时,奥氏体中析出物形貌就不同;(5)在形变过程中Nb(CN)的析出同样需要孕育期,但与等温过程相比大大提前;(6)Nb(CN)析出随着应变量的增加而增加,但颗粒长大不明显;(7)随着轧制过程的进行、变形量的增大,NbC的平均半径逐渐增大。2.1.2 变形次数的影响变形次数对碳氮化物的析出有一定的影响,变形次数不同会导致碳氮化物的析出时间、析出量、析出大小等的不同。在研究变形次数对Nb(CN)的颗粒尺寸的影响[20]中发现:单道次变形时,析出相有30nm、70~80nm以及200nm等多个不同尺寸;多道次变形时,析出相数量增加,尺寸与单道次相
比未发生明显改变;两轧程轧制时,析出相尺寸在10~60nm之间。L.Pentti等[21,22]指出,在多道次变形中,应变诱导析出不仅取决于每道次的变形量、变形速率和温度,还与间隔时间和冷却速度有关。2.2 终轧温度对碳氮化物的影响微合金碳氮化物的体积分数取决于微合金化成分设计及使沉淀析出过程完成的足够的保温时间,其平均尺寸则取决于沉淀温度。在相同的变形量及其它条件下,变形温度越低,形变储存能将越高,形变储存能所导致的沉淀析出反应效应越大。但析出温度亦不能过低,一般应在最大形核率温度附近。研究表明[7,18,20,23]:随温度降低,碳化物析出速度减慢,析出量增大,储存能所导致的沉淀析出反应效应增大;对同一实验钢,变形量一定时,变形温度越低,其析出物数量越多,且析出物平均尺寸越小;适当降低变形温度可使Nb(C,N)在铁素体中大量析出,在条件适宜时还可能发生相间析出,不同变形温度下的析出物形貌存在较大差异。研究结果表明[17,23-26]:变形后合理的保温处理可使Nb(C,N)在奥氏体中大量应变诱导析出;Nb(C,N)粒子的平均直径随终轧温度降低而减小;微合金碳氮化物的析出量随终轧温度的降低而增加。2.3 卷取温度对碳氮化物的影响控轧控冷过程中卷取温度也会对碳氮化物的析出有影响。李箭等[26]设制了12个不同的控制轧制,控制冷却及模拟卷取工艺,系统研究了Nb(C,N)的析出行为。结果表明:微合金碳氮化物的析出量随卷取温度的升高而增加;Nb(C,N)粒子的平均尺寸随着卷取温度的下降而减小。卷取温度是Nb(C,N)析出行为最敏感的影响参数,卷取温度在550~750e变化时,铌析出量的差别为总铌含量的38%,几乎掩盖了冷却速率对铌析出量的影响,平均粒子尺寸相差177!。2.4 冷却速率对碳氮化物的影响较高的冷却速度造成了大量的位错,利于碳氮化物在位错线上均匀析出。故随着冷却速率的减小,碳氮化物的析出量增多,析出物尺寸变得细小。研究结果表明[26,27]:微合金碳氮化物的析出量随轧后冷却速率的减小而增加;Nb(C,N)晶粒的平均尺寸随着轧后冷却速率的增大而减小。冷却速率对碳氮化铌的析出及长大有重要影响,随着冷却速率的提高,达到析出量峰值的时间越短,析出量和析出粒子的平均直径均不断减小,直至不再析出。
3 合金元素对碳氮化物析出的影响一般认为Mn、Cr、Ni、Mo阻碍Nb(C,N)的应变诱导析出,而Si、N、B则起促进作用。目前对碳氮化物析出有影响的合金元素主要有Nb、V、Ti、Mn、Mo、Si、B、Cu、N等。文献[28-30]研究结果表明:Mo可提高碳氮化铌在奥氏体中的固溶度,延迟其在奥氏体中的析出,促进铁素体的形成,降低其析出温度并提高沉淀强化作用,增加碳化物的形核位置;钼与铌一起析出可降低析出相与基体的错配度;Mn可使应变诱导析出被延缓,固溶过饱和度增加,析出驱动力增大;