钛微合金钢连续冷却过程中纳米碳化物的析出控制

摘要

本文采用Gleeble-3800热模拟实验机、透射电子显微镜和显微硬度计等研究了钛微合金钢不同冷却工艺下的相变、析出和力学性能.结果表明：实验钢在900℃变形后，随着冷却速率升高，室温组织的显微硬度总体呈上升趋势，但缓慢冷却的γ→α相变有助于纳米碳化物析出，并因其沉淀强化作用在0.5℃·s^-1的冷速下出现硬度峰值，为260±9.9 HV.随后采用两阶段控制冷却工艺，以20℃·s^-1快冷到相变开始温度635℃后，在0.1℃·s^-1冷速下显微硬度最高，为275±11.3 HV，析出粒子平均尺寸2.55 nm；产生的析出强化效应为293.4 MPa，分段温度为700℃，硬度峰值260.6±8.1 HV出现在0.5℃·s^-1，粒子平均尺寸为6.73 nm；而600℃的分段温度则抑制了铁素体相变，贝氏体组织的硬度普遍更低.采用中厚板工艺生产钛微合金化高强钢，为充分促进纳米碳化物析出，发挥其沉淀强化效果，应控制层流冷却的终冷温度接近于相变开始温度，随后采用堆垛、缓冷坑、热蒸汽冷却等降低冷速的工艺措施.如层流冷却后采用空冷，纳米碳化物仍可发挥一定沉淀强化效果，但应该设定较高的终冷温度（如700℃）.

关键词

钛微合金钢 / 连续冷却 / 铁素体相变 / 析出动力学 / 强化机理

基金资助

广西重点研发计划资助项目（2024AB08231）