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微合金材料细化铁素体晶粒提高钢铁材料输出


通过对钢铁材料微合金化可以有效地细化晶粒,其原因可分为以下两种情况:一是一些固溶合金化元素(如W , Mo等)的加入提高了钢的再结晶温度,同时可降低在一定温度下晶粒长大的速度;二是一些强碳氮化合物形成元素(如Nb, Ti,V等)与钢中的碳或氮形成尺寸为纳米级的化合物,它们对晶粒的长大起强烈的阻碍作用。这些强碳氮化合物形成元素主要通过下列几种机制细化铁素体晶粒:

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 1、微合金材料细化阻止加热时奥氏体晶粒的长大

Nb, Ti, V等微合金钢在锻造或轧制前加热时,未溶解的微合金碳氮化合物质点钉扎奥氏体晶界的迁移,阻止其晶粒长大,因而使微合金钢在压力加工之前就具备了较小的奥氏体晶粒,为进一步细化铁素体晶粒提供了有利的条件。

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2、微合金材料细化对奥氏体形变过程中阻止奥氏体再结晶

在奥氏体形变过程中,通过应变诱导析出的Nb, Ti, V的碳氮化合物沉淀能抑制形变奥氏体再结晶和再结晶后晶粒的长大,起到细化晶粒的效果。这是因为热加工过程中应变诱导析出的微合金元素的碳氮化合物粒子优先沉淀在奥氏体晶界、亚晶界和位错线上,从而能有效地阻止晶界、亚晶界和位错的运动,其作用不仅能阻止再结晶过程的开始,而且还能抑制再结晶过程的进行。

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3、微合金材料细化铁素体相变后的沉淀强化作用

奥氏体形变后,将发生铁素体相变,这时将有大量的弥散微合金碳氮化合物粒子析出,这些析出的粒子对铁素体晶粒同样也起钉扎作用,限制其长大。另一方面,这些粒子也起沉淀强化作用,提高钢铁材料的强度。研究表明,微合金碳氮化合物析出粒子的大小及其体积分数对铁素体晶粒尺寸起决定作用,析出粒子越小,体积分数越大,所获得的铁素体晶粒也就越小。因而,努力使析出粒子具有较大的体积分数和较小的尺寸是晶粒细化过程中的一大目标。


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