合金元素釩在低碳鋼中的強(qiáng)化機(jī)理研究.pdf

1、高強(qiáng)韌化是鋼鐵材料的重要發(fā)展方向。鋼中加入微合金元素V、Nb、Ti，形成的彌散分布的碳氮化物，可以有效的阻止奧氏體晶粒的粗化，以及細(xì)化鐵素體晶粒，從而顯著提高合金鋼的綜合力學(xué)性能。釩因在高溫下具有很大的溶解度而成為合金元素中常用的強(qiáng)化元素之一。
　　本課題所用試驗(yàn)鋼，是含釩量分別為0.1％、0.2%、0.3%低碳鋼（10＃鋼的基礎(chǔ)上以FeV的形式加入V元素）。分別對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行熱處理、單次熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)、多次熱模擬壓縮變形實(shí)驗(yàn)、常溫

2、拉伸實(shí)驗(yàn)、硬度測(cè)試等試驗(yàn)方法，并通過光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等實(shí)驗(yàn)分析手段研究不同狀態(tài)下合金的顯微組織與熱處理工藝、變形工藝的關(guān)系。
　　實(shí)驗(yàn)主要研究VC在平衡狀態(tài)及應(yīng)變誘導(dǎo)工藝下，在試驗(yàn)鋼中的析出情況及對(duì)組織和性能的影響。沉淀析出的VC和鐵素體之間應(yīng)滿足B-N取向關(guān)系，與奧氏體滿足平行位向關(guān)系（Cube-on-Cube）。V原子的全固容溫度為1103℃，當(dāng)奧氏體化均熱溫度加熱到1100℃及

3、以上時(shí)，奧氏體晶粒明顯的長(zhǎng)大，直徑在50μm尺度。而且試驗(yàn)鋼的性能并沒有隨著V含量的增加而提高。可見V元素的加入，在高溫情況下，并不能有效的阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。因此對(duì)材料的性能和組織影響很小。在鐵素體區(qū)間進(jìn)行的應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，VC在鐵素體中析出最快的溫度應(yīng)該在650℃，孕育期為5s。而在奧氏體區(qū)間進(jìn)行的應(yīng)變誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，即分別在950℃、850℃、750℃分別進(jìn)行三次壓縮變形實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，VC在奧氏體中的析出溫度應(yīng)該在850℃

4、左右。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，合金在壓縮變形過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，而V元素的加入有效的抑制了奧氏體化后的冷卻過程中先析鐵素體晶粒的長(zhǎng)大。晶粒直徑降到14μm。在奧氏體溫度850℃變形一次后，分別以20℃/s、10℃/s、5℃/s、2℃/s的冷卻速度冷卻到室溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)晶粒由21μm增大到32μm。
　　在平衡狀態(tài)下，試樣鋼中并未發(fā)現(xiàn)明顯的VC第二相的析出。而在應(yīng)變工藝下的試驗(yàn)鋼中，在位錯(cuò)線附近能明顯的發(fā)現(xiàn)第二相VC的析出。VC的析出量受變形