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铌对高钢级管线钢中碳氮化物析出热力学影响

原文作者:
  齐亮,赵爱民,赵征志,黄耀
发布时间:
  2014-08-21
来    源:
  北京科技大学冶金工程研究院,江西理工大学材料科学与工程学院
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摘要: 高钢级管线钢中碳氮化物析出对提高钢的强韧性有着非常重要的作用. 基于高钢级管线钢的成分体系,建立( Nbx,Ti1 - x) ( CyN1 - y) - AlN 复合析出的双亚点阵热力学模型,计算出800 ~ 1 450 ℃内两种不同Nb含量的管线钢中碳氮化物复合析出数据,并与Jmatpro 软件计算结果进行比较. 结果表明: Nb 含量的增加,提高了Nb 的全固溶温度,扩大了高温析出温度区域; Ti 元素在1 200 ~ 1 450 ℃内析出速度很快,1 200 ℃时两种成分钢中Ti 的析出均大于50%; 800 ℃平衡态时,析出物均以NbC 为主; Nb 对Ti 元素的交互作用间接影响到AlN 的析出; 热力学计算结果与JMatpro 软件计算结果进行比较,试验数据有着良好的一致性.
    X80 ~ X120 高钢级管线钢是基于合金化技术和控轧控冷技术制备的,钢中常添加Nb、Ti、V、Cr、B、Mo、Al 等微合金元素,它们可以通过析出强化、相变强化和晶粒细化提高管线钢的性能. Nb、Ti 和Al 元素在奥氏体化阶段就能与C、N 相互作用形成第二相粒子,析出物尺度、数量及其分布状态对钢的性能有着显著影响. 因此,在高钢级管线钢连铸坯再加热过程中,第二相粒子的溶解和析出过程会直接影响到奥氏体晶粒大小、晶粒均匀化程度及随后变形过程中的奥氏体再结晶规律,而这些因素都对最终的相变产物产生影响,从而引起轧后钢材综合力学性能的变化. 尤其铌在钢中具有阻止晶粒长大、抑制形变奥氏体再结晶及产生显著的沉淀强化效果,并与微钛技术结合在管线钢制备中起到重要作用. 所以,研究在不同的温度制度下,不同Nb 含量的高钢级管线钢中形成的碳氮化物的分子式、固溶析出规律,对制定再加热温度和轧制工艺及了解析出物析出的动力学有非常重要的作用.
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