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铁素体不锈钢热轧板再结晶动力学的研究

铁素体不锈钢热轧板再结晶动力学的研究

作者：楚宝帅东北大学

学位级别：硕士

近年来,由于镍价格的上涨,传统含镍奥氏体不锈钢的生产成本逐年增加,而不含或仅含少量镍的铁素体不锈钢逐渐得到了广泛的应用。在铁素体不锈钢中,碳氮含量极低的高纯和超纯铁素体不锈钢凭借其优良的综合性能逐渐成为铁素体不锈钢中重点... 详细信息

近年来,由于镍价格的上涨,传统含镍奥氏体不锈钢的生产成本逐年增加,而不含或仅含少量镍的铁素体不锈钢逐渐得到了广泛的应用。在铁素体不锈钢中,碳氮含量极低的高纯和超纯铁素体不锈钢凭借其优良的综合性能逐渐成为铁素体不锈钢中重点的研究方向。铁素体不锈钢的力学性能受微观组织和析出相的影响较大,而微观组织和析出相在一定程度上受退火工艺的影响。基于热轧板再结晶组织对成形性能的显著影响,本课题通过退火实验研究了铁素体不锈钢的退火再结晶过程。采用夹杂物统计及扫描电镜、透射电镜等相关检测分析手段研究并讨论了铌、钛对铁素体不锈钢退火再结晶过程的影响,并根据实验结果建立了铁素体不锈钢热轧板再结晶动力学模型,得到如下结论：(1)950-C条件下,随着保温时间的增加,除9#和10#外,各炉次铁素体不锈钢在7min到9min退火时间内,完成了从纤维状组织到完全再结晶过程的转变,9#钢在5min,完成再结晶,而10#钢在25mmin时仍未完成再结晶。9#钢再结晶晶粒尺寸最大,约为38μmm,根据Nb、Ti成分的不同,各炉次钢的晶粒尺寸也不相同,10#钢晶粒尺寸最小。(2)本实验条件下各炉钢在冶炼凝固和退火过程中会析出NbC、TiC、TiN、NbN。(3)铁素体不锈钢中Ti含量相同的条件下,Nb含量增多会促进钢中细小的第二相粒子NbC的析出,能够钉扎晶界,抑制再结晶的发生,导致晶粒尺寸减小。(4)铁素体不锈钢中Nb含量相同的条件下,Ti含量增多对促进钢的再结晶过程是有利的,而对细化晶粒不利。(5)高纯铁素体不锈钢中Nb、Ti匕例相同,单纯的增加铌钛的含量不能发挥铌的细化晶粒的作用。Ti在此条件下对再结晶过程的影响远远大于铌对再结晶过程的影响。(6)采用铁素体不锈钢再结晶退火实验得到的结果,以Avrami方程为再结晶动力学基本方程,建立了铁素体不锈钢热轧板在950℃条件下的再结晶动力学模型。

关键词：铁素体不锈钢热轧板退火组织再结晶动力学

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半自磨机中φ20mm钢球开裂原因分析

金属热处理 2018年第2期43卷 245-248页

作者：楚宝帅吴小艳陈金虎山西太钢不锈钢股份有限公司

某公司生产的φ120 mm轧制钢球用于半自磨机中磨矿,使用过程中碎球率较高,采用金相分析、SEM、XRD等手段对钢球开裂原因进行分析。结果表明：钢球开裂原因一方面为钢球内部晶粒粗大;另一方面钢球内残留奥氏体含量较高,在使用过程中转化... 详细信息

某公司生产的φ120 mm轧制钢球用于半自磨机中磨矿,使用过程中碎球率较高,采用金相分析、SEM、XRD等手段对钢球开裂原因进行分析。结果表明：钢球开裂原因一方面为钢球内部晶粒粗大;另一方面钢球内残留奥氏体含量较高,在使用过程中转化为马氏体,内应力增大,撞击、摔落过程中产生晶间裂纹,造成钢球沿晶断裂。

关键词：钢球开裂晶粒沿晶断裂

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低碳耐蚀模具钢0Cr13NiN的组织性能

金属热处理 2024年第8期49卷 165-169页

作者：陈建礼楚宝帅赵志刚山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003 太原科技大学材料科学与工程学院金属材料成形理论与技术山西省重点实验室山西太原030024

研究了低碳耐蚀模具钢0Cr13NiN不同热处理状态下的显微组织与性能,并与预硬态耐蚀模具钢4Cr13的力学性能和耐点蚀性能进行了对比。结果表明,0Cr13NiN钢的退火组织主要为铁素体+碳化物。相比预硬态4Cr13钢,预硬态0Cr13NiN钢具有更好的耐... 详细信息

研究了低碳耐蚀模具钢0Cr13NiN不同热处理状态下的显微组织与性能,并与预硬态耐蚀模具钢4Cr13的力学性能和耐点蚀性能进行了对比。结果表明,0Cr13NiN钢的退火组织主要为铁素体+碳化物。相比预硬态4Cr13钢,预硬态0Cr13NiN钢具有更好的耐点蚀性能与韧性。0Cr13NiN钢的预硬化热处理工艺推荐为:淬火温度980~1030℃,回火温度520~540℃,回火两次;其淬火组织为马氏体+未溶碳氮化物+少量残留奥氏体,回火组织为回火马氏体+一次碳氮化物+碳氮化物。

关键词：耐蚀模具钢0Cr13NiN 淬火回火组织力学性能耐蚀性

4Cr5Mo2V扁钢中AS14类退火组织成因分析

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金属热处理 2023年第5期48卷 66-69页

作者：陈建礼楚宝帅张晓琨山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003 太原科技大学材料科学与工程学院金属材料成形理论与技术山西省重点实验室山西太原030024

采用不同温度奥氏体化+贝氏体转变温度范围等温+球化退火工艺,模拟了4Cr5Mo2V扁钢中AS14类退火组织形成过程。利用Leica光学显微镜观察显微组织,采用438VP/KEVEX扫描电镜/能谱仪对试样微区化学成分进行分析,并对不同组织状态扁钢的冲击... 详细信息

采用不同温度奥氏体化+贝氏体转变温度范围等温+球化退火工艺,模拟了4Cr5Mo2V扁钢中AS14类退火组织形成过程。利用Leica光学显微镜观察显微组织,采用438VP/KEVEX扫描电镜/能谱仪对试样微区化学成分进行分析,并对不同组织状态扁钢的冲击性能进行了测试。结果表明,终锻温度偏高,锻后在贝氏体转变温度范围停留或缓慢冷却导致钢中形成粗大的竹叶状贝氏体组织;退火时碳化物沿粗大贝氏体组织界面形核长大,而竹叶之间析出碳化物较少,从而形成了AS14类退火组织;AS14类退火组织具有较强的组织遗传性,能够显著降低扁钢的横向冲击性能;较低的终锻温度和冷却过程避免在贝氏体转变温度区间停留或缓慢冷却,可以防止4Cr5Mo2V扁钢形成AS14类退火组织。

关键词： 4Cr5Mo2V扁钢贝氏体退火组织组织遗传性终锻温度

固溶及时效温度对沉淀硬化模具钢10Cr3Mo3NiCuAl硬度及组织的影响

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金属热处理 2020年第12期45卷 97-101页

作者：楚宝帅吴小艳王海军张锦文陈建礼山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003 山西太钢工程技术有限公司山西太原030009 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

通过热力学分析计算,结合硬度测试、光学和扫描电镜观察研究了固溶温度及时效温度对10Cr3Mo3NiCuAl钢组织和硬度的影响。结果表明:试验钢在950℃固溶时,组织均匀细小,主要为板条马氏体+少量残留奥氏体,碳化物基本溶于基体,此时硬度较高... 详细信息

通过热力学分析计算,结合硬度测试、光学和扫描电镜观察研究了固溶温度及时效温度对10Cr3Mo3NiCuAl钢组织和硬度的影响。结果表明:试验钢在950℃固溶时,组织均匀细小,主要为板条马氏体+少量残留奥氏体,碳化物基本溶于基体,此时硬度较高,随固溶温度升高,马氏体板条出现粗化现象;试验钢在520~540℃时效处理时,基体中析出大量金属间化合物Ni3Al,起到了沉淀强化作用,硬度较高,随时效温度升高,组织中出现回火索氏体,导致硬度快速下降。推荐最佳固溶温度为950℃,最佳时效温度为520~540℃。

关键词：沉淀硬化塑料模具钢固溶处理时效组织硬度

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含氮耐蚀模具钢TM420的组织与性能

金属热处理 2021年第5期46卷 171-174页

作者：陈建礼张晓琨楚宝帅张锦文山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003

对含氮耐蚀模具钢TM420不同热处理状态下的硬度、晶粒度、显微组织、力学性能以及耐点蚀性能进行了研究。结果表明:含氮耐蚀模具钢TM420退火后组织主要为铁素体+碳化物,一般不含δ铁素体;相比传统耐蚀模具钢,TM420钢具有更好的淬硬性,... 详细信息

对含氮耐蚀模具钢TM420不同热处理状态下的硬度、晶粒度、显微组织、力学性能以及耐点蚀性能进行了研究。结果表明:含氮耐蚀模具钢TM420退火后组织主要为铁素体+碳化物,一般不含δ铁素体;相比传统耐蚀模具钢,TM420钢具有更好的淬硬性,预硬态试样具有更好的强韧性和耐点蚀性能;TM420钢具有较宽的淬火及回火区间,且具有较优的回火稳定性,推荐淬火温度区间为980~1060℃,预硬化回火温度区间为580~650℃。

关键词：耐蚀模具钢淬火回火力学性能耐点蚀性能

碳氮含量对4Cr16NiMo钢淬火温度及耐蚀性能的影响

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金属热处理 2022年第12期47卷 152-157页

作者：楚宝帅陈建礼李振江李永堂杨雯太原科技大学材料科学与工程学院金属材料成形理论与技术山西省重点实验室山西太原030024 山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003

通过光学显微镜、洛氏硬度计等设备,分析了碳氮含量对4Cr16NiMo钢的微观组织、淬火温度、硬度以及耐点蚀性能的影响。结果表明,随着N含量增加到0.1%,4Cr16NiMo钢的最佳淬火温度由未添加氮的1070℃降低到1010℃,组织出现了明显的细化,最... 详细信息

通过光学显微镜、洛氏硬度计等设备,分析了碳氮含量对4Cr16NiMo钢的微观组织、淬火温度、硬度以及耐点蚀性能的影响。结果表明,随着N含量增加到0.1%,4Cr16NiMo钢的最佳淬火温度由未添加氮的1070℃降低到1010℃,组织出现了明显的细化,最高硬度得到了提高。同时,加入氮可提高4Cr16NiMo钢的耐点蚀性能,且在一定范围内,氮含量越高,耐点蚀性能越强。在相同氮含量的基础上,降低0.1%的碳含量,硬度下降,淬火组织由隐晶马氏体变为板条马氏体,耐点蚀性能提高。因此通过对碳氮含量的调控,可有效降低4Cr16NiMo钢的淬火温度,提高其耐蚀性。

关键词： 4Cr16NiMo钢碳氮含量淬火组织点蚀

Ti和正火工艺对Nb-V-Ti微合金电机轴用钢16MnT低温冲击韧性的影响

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特殊钢 2017年第6期38卷 60-62页

作者：邬中华陈金虎乔晓梅楚宝帅山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心太原030003

试验16MnT钢(/%:0.14~0.15C,0.27~0.30Si,1.40Mn,0.008~0.010P,0.003~0.004S,0.020~0.025Nb,0.10V,0.002~0.08Ti,0.025~0.027Al,0.0043~0.0053N)的生产工艺流程为60t EAF-LF-VD-5.8t铸锭-锻造φ190~250mm棒材-920℃正火。检验结果表明,0.08%Ti 16MnT钢锻造正火后-20℃冲击功为6~16J,低于标准值34 J。分析结果得出,0.08%Ti钢中存在大量TiN和延晶Nb-Ti(C,N)析出相,-20℃钢的断口为典型沿晶脆性断裂,且锻材断面的组织不均匀,表面为索氏体,心部为铁素体+珠光体。通过将钢中Ti含量降至0.002%,正火风雾冷却时锻材间距离为1.5m,使16MnT钢锻材的-20℃冲击功提高至132~288 J。

关键词： Ti 微合金电机轴用钢16MnT 锻材正火工艺低温冲击性能

固溶-时效处理对模具钢0Cr3Ni3MoCuAl组织和硬度的影响

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特殊钢 2021年第6期42卷 65-67页

作者：卫海瑞楚宝帅太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室太原030003 山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心太原030003

实验研究了沉淀硬化模具钢0Cr3Ni3MoCuAl在860~1010℃35 min固溶处理和450~560℃3 h时效处理的组织和硬度。结果表明,固溶处理温度为950℃,保温时间35 min,空冷至室温,其HRC硬度值可达39.5;组织为粒状贝氏体和低碳板条马氏体的混合组织... 详细信息

实验研究了沉淀硬化模具钢0Cr3Ni3MoCuAl在860~1010℃35 min固溶处理和450~560℃3 h时效处理的组织和硬度。结果表明,固溶处理温度为950℃,保温时间35 min,空冷至室温,其HRC硬度值可达39.5;组织为粒状贝氏体和低碳板条马氏体的混合组织,并有少量残余奥氏体。时效处理温度为500℃,保温时间为3 h,空冷至室温,其HRC硬度值可达到44.1;组织为回火贝氏体。

关键词： 0Cr3Ni3MoCuAl沉淀硬化模具钢固溶处理时效处理硬度