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铌微合金化对含钛SAE8620渗碳钢奥氏体晶粒粗化行为的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-08-27
在汽车用钢生产中，开发和应用细晶的渗碳钢是很有意义的，因为它可以提高渗碳温度。通常的渗碳温度为870-980℃，处理时间要数小时至一整天。提高渗碳温度就可大大缩短处理时间。但高温渗碳的主要障碍就是奥氏体晶粒的粗化。通常在950℃以上渗碳处理后还要作渗碳后处理来细化晶粒。因为细晶粒能改善机械性能，特别是抗疲劳性能。而渗碳后处理要求额外的处理时间和生产成本。因此有研究考虑加入某些合金元素来形成合适的析出物，用以抑制奥氏体晶粒的长大。但尚未有系统的研究考察析出物及其分布对渗碳过程晶粒粗化的影响。本研究考察Nb含量及热机械加工历程对含Ti的SAE8620钢的奥氏体晶粒粗化行为的影响。
在试验用钢的设计中，Ti的加入量根据N含量来确定，主要是用来形成TiN。而Nb的加入主要是为了形成NbC。这样，对于含N量为0.008%的SAE8620钢的Ti加入量为0.03%。试验中，不同的Nb的加入量分别为0.02%，0.06%和0.1%。热加工采用了常规轧制和控制轧制两种方法。试验用锭首先加热至1230℃后，热锻成63.5mm厚的坯料。然后再加热至1260℃保温1小时后，分别进行常规轧制和控制轧制。常规轧制的最后三道轧制温度低于1230℃，终轧温度为1100℃。而控制轧制的最后五道轧制温度低于927℃，终轧温度为850℃。渗碳加热温度为950-1100℃。试验结果表明，在化学成分设计时，加入Ti用来固定N，形成TiN；加入Nb用来固定C，形成NbC，是一种有效的抑制渗碳时奥氏体晶粒粗化的方法。为了在温度达1050℃以上产生有效的抑制晶粒长大的作用，Nb含量至少要0.06%。试验中含Nb量为0.1%的试样的奥氏体晶粒最细。除了Nb、Ti的加入量以及渗碳温度对奥氏体晶粒长大有影响外，热机械加工历程对晶粒长大的敏感性也有影响。控制轧制能形成渗碳前的更细的弥散分布的析出物，这会提高对晶粒长大的抑制力。