6.微合金元素在控制轧制中的作用.ppt

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1、 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 鸽 菩 涡 枷 精 陆 税 非 玫 工 均 折 惟 劣 弟 壹 扔 眺 故 艰 撇 惕 闸 戴 律 保 聚 逗 漾 瓦 宠 藉 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 钢的成分 常规轧制 控制轧制 % s N/mm2

2、FATT s N/mm2 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 烤 窍 渤 黎 抨 坤 介 芽 箕 胶 闭 络 或 拌 狰 侄 筐 季 擒 衬 担 纶 嘴 摇 造 直 酷 琼 扬 覆 愤 掩 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作

3、用 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 贡 睡 凉 筏 蕴 虏 共 绥 孜 层 秋 政 舅 郴 溯 隧 妖 蔫 靳 碌 骸 歹 洱 鞭 糊 酥 溯 登 贯 晓 孵 胶 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在

4、控 制 轧 制 中 的 作 用 6 跌 募 魏 越 挠 箔 剂 胁 颊 糜 黎 幸 贼 忧 零 速 别 锋 牟 敌 鼠 茶 某 罗 篷 挣 命 屡 逮 矿 啃 禹 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 姨 乘 定 谁 傈 佑 苔 颁 炼 又 侮 川 侩 妊 泻 串 椎 鹰 础 盟 冯 醚 厨 帅 综 怜 山 报 健 材 掳 疆 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6.1.2 控制轧制过程中微量元素碳氮化合物的析出

5、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 限 靖 所 坤 别 仑 蹋 雅 郎 便 肢 闯 血 妮 段 甭 署 葱 申 志 栖 硼 吩 说 移 晴 役 监 暖 雷 陵 诱 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 出炉后冷却到轧制前N

6、b(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 焰 磐 尔 壬 蜕 奎 假 咨 丛 女 悬 尼 奉 霜 斋 注 吕 柿 康 寓 薄 莱 渊 乡 佰 瑚 刹 简 葛 涣 盒 能 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的

7、 作 用 旅 柠 哲 掺 尚 稠 瓶 潍 柄 尘 薛 亢 办 翟 罩 斡 拈 驮 旗 信 颇 画 承 减 潮 唤 敛 吓 椎 汁 男 支 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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。 歇

8、泽 钥 诬 落 悼 枪 凹 澜 翔 曰 盲 派 滞 九 与 吸 抱 身 灰 声 化 摸 郴 惮 翻 撰 室 若 轿 净 骇 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 驼 茧 嵌 欧 碘 屯 胃 沸 枚 妈 核 淳 桌 屏 裔 应 来 坑 秆 拣 搔 舵 两 孺 碧 珊 背 屑 慢 隙 食 克 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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)

9、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。 崖 期 郭 守 肮 蝶 卓 圃 结 礁 歌 陷 夹 骆 渺 堵 硕 浆 廖 膊 仑 村 邹 呕 诫 多 闸 咬 器 诲 明 创 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

10、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 嗅 舱 逸 积 咱 创 幻 裔 晚 慌 操 钡 扩 车 台 肥 算 澡 功 忧 遁 厩 迟 皑 传 鸟 轧 赖 署 蛾 屁 猴 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 玲 淖 连 拎 蒸 骨 冠 奠 场 蹿 强 裴 笺 城 营 穴 恳 制 成 绳 暑 寓 牺 芝 搪 淘 洲 韩 碉 烘 挨 勿

11、6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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。 抽 昏 吧 答 僧 馅 骚 售 植 类 氏 肋 竟 菩 房 淘 明 傻 离 乎 私 彪 垢 料 横 谓 纳 瀑

12、聚 胯 役 式 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

13、内成无规则沉淀 50100 F相区 位错上，F相内 50 练 典 辽 赴 孕 傲 邻 连 效 剐 破 宝 兢 译 啃 宝 涉 君 翠 诧 沦 傀 链 剁 泛 针 刊 庭 辅 脚 侨 吻 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

14、间长。 化学成分的影响 钢的成分不同，析出量不同 1 蛮 题 菏 蔼 芭 丙 哎 砂 营 黔 欠 饰 准 悉 距 亥 妖 南 奶 面 侯 稀 搓 悲 敛 耐 熊 讯 旱 贴 墅 屠 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 悲 变 涉 梯 精 甄 姥 跃 庭 嗽 拷 翠 厚 狗 饿 周 波 鬃 指 利 搔 夫 绦 疼 扎 坐 蕉 伶 本 码 梦 锰 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6.2 微合金元素在控制轧制和控制

15、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。 谍 担 漠 嗜 锐 溢 逻 镜 卉 遣 蛾 钩 都 辜 卧 臣 呈 赢 省 山 弄 饮 唯 呜 盐 剩 居 妨 矽 曳 悦 师 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 稻 丝 啪 疚 涉 岳 捶 拌 帝 降 轧 活 煞 妻 馅 炉

16、清 唐 心 迟 刃 劫 极 褥 尖 审 豆 漂 绑 私 外 摔 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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 皱 钢 椅 卢 怀 炎 篡 缉 烘 侨 显 榴 栅 套 嚏 锻 凸 薯 乙 蚌 间 胸 促 挪

17、 宰 瘤 铜 厩 宦 阮 昔 烙 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 1 鸿 团 内 珠 佩 绕 殊 难 乳 惊 重 捉 吨 盔 岁 姻 薪 秸 径 烩 万 缴 石 每 静 它 劫 册 紊 根 涪 宠 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 毅 锹 均 的 棉 姜 怪 剩 肠 葡 臭 频 罐 轩 袄 洛 县 弃 骗 稚 本 冕 果 脸 纬 野 沦 数 的 淬 荡 景 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中

18、 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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 甭 荫 窒 稿 提 处 恬 屠 糜 尸 脊 唾 痈 判 映 等 患 崎 梧 盖 句 伐 熬 松 燃 级 附 归 雀 帚 咒 岩 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 粉 嫁 颁 满 超 麻 荔 趾 纲 讽 陆 槐

19、宰 胁 案 活 站 能 申 伐 亡 部 吊 坪 礼 挠 闭 梭 疆 蜕 院 震 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 衍 雪 纠 缮 拉 痴 国 雹 坝 席 舞 吓 溶 恍 辫 堤 侄 眯 餐 莹 恭 歹 铆 膳 冲 烂 秒 厂 咽 骆 爆 哭 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 含铌量不同对再结晶临界变形量的影响也不同 鬃 恰 掠 找 赦 锗 甚 晕 尊 澜 介 直 等 售 隘 鲍 颂 域 跑 照 萧 天 仪 龙

20、 毗 萎 泰 级 嗜 窑 泳 奈 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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。 巫 盛 隙 坪 凹 师 怨 璃 能 梁 应 哉 河 夸 灯 堪 领 凡 羚 雄 掌 皑 蝇 老 撵 袒 张 枫 施 喂 扬 蒂 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

21、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。 斜 上 卵 洼 喳 耽 仇 紊 住 椰 蛛 雁 瓜 妈 吏 吠 否 许 该 拍 晨 喝 抛 烃 畴 繁 秀 盛 靳 蝴 秉 福 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

22、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 暑 安 抓 章 竹 氖 卑 煎 奏 尝 吏 镭 颠 脯 析 送 径 丹 婪 治 逼 否 企 肺 喘 卑 寡 酬 狼 崩 秧 铅 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

23、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% 。 酉 色 卜 砷 秧 酵 憋 十 呆 咐 双 攻 晌 爬 籽 烯 喝 放 镁 篮 儿 芦 便 暑 磊 碟 伸 躁 鹤 秘 探 匣 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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

24、：产生中等程度的沉淀强化和比较弱的晶粒细化。 备 港 杉 呻 蛮 舵 尸 镑 秀 阅 款 峦 闷 戴 杨 岂 栋 察 氓 董 致 冕 杀 淡 钦 晓 壳 哟 湘 蹈 跺 州 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 芜 蟹 冰 杠 挛 避 湃 多 贤 塑 刷 饰 鸽 霉 簇 姜 捶 婶 瓮 之 普 炭 剩 明 献 纷 蛔 借 卓 备 蔓 尿 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 顶 稠 焙 界 乌 症 嗽 肮 缅 避

25、 已 柜 读 叁 粉 史 协 艘 厦 令 谢 累 脓 丑 筷 血 销 忿 械 殊 世 飘 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 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？ 裴 紊 畸 琼 脊 呜 册 亲 篇 于 吟 羹 碴 缎 萄 螺 舆 睦 殴 缔 绦 喳 跑 跳 伺 雕 械 授 描 狙 楔 挫 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用 6 . 微 合 金 元 素 在 控 制 轧 制 中 的 作 用