鈦對(duì)含鈮微合金化鋼組織結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、Ti與鋼中的N結(jié)合生成TiN可改善鋼材韌性和焊接性。Ti與鋼中的C結(jié)合形成TiC可起到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化的作用。鋼中加入適量的Ti對(duì)提高鋼的強(qiáng)度,改善鋼的熱塑性及沖擊韌性具有重要的作用。Nb在鋼中通過提高奧氏體的再結(jié)晶溫度從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的。開發(fā)Nb、Ti復(fù)合微合金化鋼對(duì)于提高鋼的強(qiáng)度,改善鋼的性能,節(jié)約原材料及降低生產(chǎn)成本具有重要的重要的實(shí)際意義。本研究將Ti-Si-Fe合金用于含鈮結(jié)構(gòu)鋼的微合金化,對(duì)提高鋼材的使用性能,促

2、進(jìn)冶金產(chǎn)品的循環(huán)利用,理解Ti在鋼中的作用機(jī)理具有重要的實(shí)際意義。
　　 本實(shí)驗(yàn)采用高頻真空感應(yīng)爐在1550℃,Ar氣氛中冶煉不同鈦含量的鈮微合金化鋼,對(duì)不同鈦含量的鈮微合金化鋼的成分、組織及鋼中典型夾雜物的相結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸進(jìn)行分析。將不同鈦含量的鈮微合金化鋼制成金相試樣,在1200℃,Ar氣氛下采用高溫共聚焦顯微鏡對(duì)熱處理過程中鋼樣的固態(tài)相變進(jìn)行在線觀察,了解鈦及鈮夾雜物的析出行為,掌握鈦對(duì)鈮微合金化鋼高溫組織結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)

3、不同鈦含量的鈮微合金化鋼進(jìn)行熱處理,分析熱處理后鋼樣的組織結(jié)構(gòu)、鋼中夾雜物析出情況及鋼的宏觀力學(xué)性能。
　　 研究結(jié)果表明:(1)采用Al脫氧后,鋼中的氧含量由0.0280％降到0.0030%以下,鈦、鈮微合金化后,氧含量降低到0.0020%左右,有利于提高合金的利用率。鋼中合金元素Ti的含量隨著Ti-Si-Fe合金的加入量的增加而增加,合金元素的利用率超過80%。(2)掃描電鏡分析表明:鑄態(tài)試樣典型的氧化物夾雜物為Al2O3、

4、SiO2及TiOX的復(fù)合夾雜物,鋼中存在典型的鈮、鈦復(fù)合夾雜(Ti,Nb)N,典型的NbC、TiC夾雜則以氧化物夾雜為核心進(jìn)行析出,另外還檢測(cè)到了MnS、FeS與SeS的復(fù)合夾雜。隨著鈦合金加入量的增加,鋼樣中的夾雜物部分由球形發(fā)展呈長方形,出現(xiàn)典型的外包Ti(C,N)夾雜的復(fù)合夾雜物。(3)經(jīng)高溫顯微鏡熱處理過的鋼樣中,析出較多細(xì)小的(Ti,Nb)(C,N)夾雜物。細(xì)小的氮碳化物的析出將有利于提高鋼的綜合性能。隨著鈦含量的增加,熱處理

5、后的鋼中小于1μ m夾雜物數(shù)量急劇增加,鋼中的夾雜物總數(shù)目也有一定程度的增加,尺寸大于1μ m的夾雜物的數(shù)量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。(4)鈦微合金化含鈮結(jié)構(gòu)鋼的鑄態(tài)組織隨著鈦含量的增加,由馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w,鋼的韌性變好。鋼中鈦含量逐步增加,鋼樣的組織細(xì)化明顯,鋼樣在同等冷卻條件下更易獲得貝氏體組織。但經(jīng)熱處理后的鋼樣隨著冷卻速度的增加,組織由鐵素體變?yōu)轳R氏體,鋼的強(qiáng)度較高,但韌性變差。(5)經(jīng)熱處理鋼樣宏觀硬度隨冷卻速度的增加而增加,從無鈦鋼