釩在鋼中的析出①——奧氏體中的析出
夾雜物上的析出MnS夾雜物是V(C,N)顆粒在奧氏體中析出的有利位置。圖1和圖2顯示0.10%MnS夾雜物是V(C,N)顆粒在奧氏體中析出的有利位置。圖1和圖2顯示0.10%V-0.020%N釩氮微合金化低碳鋼中V(C,N)析出相的形貌。V(C,N)依靠MnS夾雜物作為形核核心,長大成為方形的VN析出相,見圖1a。鋼中AlN夾雜物也能作為奧氏體中V(C,N)形核的核心,見圖1b。當然,釩氮鋼中有時還能觀察到其他形貌的奧氏體中的V(C,N)析出相顆粒,見圖2。

a-MnS上析出的VN;b-AlN上析出的VN
LiY等人的研究結(jié)果表明,在薄板坯連鑄連軋的V-Ti-N微合金化鋼中,釩參與高溫奧氏體中的析出,形成V、Ti復合析出相。V、Ti復合析出相顆粒在鋼中呈現(xiàn)不同的析出形貌,除了傳統(tǒng)的立方形TiN析出相的形貌外,還可觀察到星形分布的V、Ti復合析出相(圖3),以及成串分布的立方形顆粒(圖4)。析出相成分分析結(jié)果表明,這些高溫析出相幾乎是純氮化物,N/(Ti+V)的摩爾比在0.9~1.1之間。Ti/(Ti+V)的摩爾比隨析出溫度升高而增加,1050℃溫度保溫時,析出相中Ti/(Ti+V)摩爾比在0.2~0.3之間,而溫度超過1150℃時,析出相中Ti/(Ti+V)摩爾比升高到0.40~0.55之間。
圖4V-Ti-N鋼中立方形狀的(Ti,V)(C,N)析出相的TEM照片
奧氏體晶界上的析出除夾雜物上產(chǎn)生的復合析出外,釩氮鋼中V(C,N)顆粒可沿原始奧氏體晶界析出。圖5示出了薄板坯連鑄連軋的釩氮微合金化鋼中,沿原始奧氏體晶界輪廓析出的V(C,N)顆粒形貌,析出顆粒的尺寸范圍在10~40nm的范圍。
奧氏體晶內(nèi)的析出應變誘導析出是微合金化元素在奧氏體中析出的主要方式。特別是對Nb微合金化鋼,通過應變誘導碳氮化鈮在奧氏體中析出來達到阻止回復再結(jié)晶的目的,這也是含鈮鋼能夠?qū)崿F(xiàn)控制軋制的主要原因之一。在常規(guī)的熱軋變形溫度范圍內(nèi),碳氮化鈮有很大的析出驅(qū)動力,在很寬的變形溫度范圍內(nèi)均可產(chǎn)生應變誘導析出,而對釩微合金化鋼,VC一直到850℃溫度下均可完全固溶于奧氏體中,只有在較高的釩和氮含量情況下,鋼中VN在低于1000℃以下溫度變形時可以產(chǎn)生少量的析出。
圖6V-N微合金化熱軋H型鋼中V(C,N)顆粒在奧氏體晶粒內(nèi)部析出
ZajaC等人深入研究了釩氮微合金化鋼中V(C,N)顆粒在奧氏體中的析出規(guī)律。增加變形量是促進V(C,N)顆粒在奧氏體中析出的有效方法。0.10%V-0.02%N的釩氮鋼中,經(jīng)900℃、50%變形后,奧氏體中析出的V(C,N)顆粒明顯增加,見圖7a。奧氏體中析出的V(C,N)顆粒形貌主要為立方形,能譜分析的結(jié)果表明析出顆粒主要為釩的氮化物,見圖7b。析出相的尺寸分布如圖7c所示,顆粒尺寸大小在20~80nm范圍,顆粒分布密度約為0.5/m。
a-V(C,N)顆粒形貌及分布;b-V(C,N)顆粒能譜圖;c-V(C,N)顆粒尺寸分布
圖8釩氮鋼(0.10%V-0.02%N)中晶內(nèi)鐵素體在VN顆粒上形核

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