论文部分内容阅读
本文利用Thermocalc软件模拟分析了含铌60Si2CrVAT弹簧钢的平衡相组成，模拟计算了钢中碳、铌在凝固冷却过程中的偏聚析出行为，通过热力学计算对碳、氮、铌元素在均热过程中的回溶行为进行了研究，对轧制过程中碳氮化铌的析出动力学进行计算并根据计算结果绘制PTT（沉淀量-温度-时间）曲线，并利用透射电子显微镜观察了轧制后钢中含铌析出物的形貌。使用Glebble热模拟实验机测定了钢的相变温度并绘制连续转变(CCT)曲线，并利用光学显微镜对弹簧钢的组织进行观察分析。同时研究了铌对弹簧钢奥氏体晶粒度的影响，并通过对比含铌和不含铌60Si2CrVAT弹簧钢的力学性能，分析了铌元素对弹簧钢力学性能的影响。 研究结果表明:含铌60Si2CrVAT弹簧钢凝固过程中的含铌析出物主要集中在晶界处，并呈连续的或是不连续的带状。为了减少连铸过程中的偏聚，需要将C和Nb元素的含量控制在较低水平。碳氮化铌临界全固溶温度随着C、N和Nb元素含量的增加而升高，当铌含量超过0.042％左右时，临界全固溶温度高于固相线温度。钢中Nb以NbC0.875xN1-x的形式析出，NbC的含量较多，同时系数x随着温度的升高而单调递增。铌的固溶量随着温度的降低为单调递减，并随着钢中碳氮元素含量的增加而降低，当温度低于1140K时铌的回溶量足够小可忽略不计。 通过对碳氮化铌析出动力学的计算表明，碳氮化铌的临界形核功、临界形核尺寸均随着温度的降低而单调减小。PTT曲线呈现C状，C曲线的鼻子点温度大约为1100℃。随着变形量和变形速率的增加，析出时间减小。在冷却过程中只要在析出时间内通过鼻子点温度就可使得铌析出量最小。使用TEM对轧制后钢中碳氮化铌析出相进行了观察，发现了数量众多且弥散析出的碳氮化铌颗粒。 随着加热温度的升高奥氏体晶粒尺寸逐渐增大，同时铌元素的加入提高了奥氏体晶粒的粗化温度。添加铌后，60Si2CrVAT弹簧钢的各项力学性能都得到一定的增强，特别是大幅度提高了钢材的延伸率和断面收缩率。