D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1992.04.024 北京科技大学学报 第14卷第4期 Vo1,14No,4 1992年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju1y1992 l8 CrMnVB钢奥氏体品粒长大行为 董桑林·李文卿·姚国熙·许洪新… 摘要：研究了6种预先热处理工艺及有效钛含量对18 CrMnVB钢奥氏体品粒长大行为 的影响。同时通过与18 CrMnB钢比较，分析了Ti和V细化18 CrMnVB钢奥氏体品粒的棕合 作用机制。 关健词：预先热处理，有效钛含量，奥氏体品粒，粗化温度 Austenite Grain Coarsening Behavior of 18CrMnVB Steel Dong Songlin'Li Wenging' Yao Guoxi'·Xu Hungxin ABSTRACT:The influences of six kinds of conditioning heat treatments and different effective titanium contents on the behavior of austenite grain coarsening were studied,Compared with 18CrMnB steel,the mechanism of combined effect of titanium and vanadium on the refinement of austenite grain of 18CrMnVB steels was analysed, KEY WORDS:conditioning heat treatment,effective titanium content,austenite grain,coarsening temperature 1991-11-11收藕 ◆北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) ··太原钢铁公司(Taiyuan Iron and Steel Company) 440
第 卷第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 了 。 ，电， 钢奥氏体晶粒长大行为 董桑林 李文卿 ’ 姚 国熙 ” 许洪新” 摘 要 研 究 种预先 热处理工艺及有 效 钦含量对 钢奥氏体晶拉长大行为 的影响 。 同时通过 与 钢比较 ， 分析了 和 细化 钢奥 氏体 晶粒 的综 合 作 用机制 。 关键词 预先热处理 ，有效 钱含量 ，奥氏体晶粒 ， 粗化温度 ，目 夕 夕 ” 牙 夕 “ 劣 二 “ “ 盆 公 二 ， 扭 ， ， ， 扭 一 一 收稿 ， 北京科技大学 ” 二 太原钢 铁公 司 了 ” DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1992．04．024
18 CrMnVB钢是一种齿轮用渗碳钢。在渗碳过程中长时间加热时，奥氏体晶粒常常发生 粗化，导致使用性能（特别是韧性）下降。因此，在18 CrMnVB钢中加入微量的强碳化物形 成元素钛，形成渗碳过程中也不溶解的微细碳化物TC,以阻止奥氏体晶粒长大。本文试图 通过向18 CrMn VB钢中加入不同含量的钛和选择不同的预先热处理工艺，找出最佳的钛含量 和预先热处理工艺。同时、对18 CrMn VB钢与l8 CrMnB钢奥氏体晶粒粗化温度进行比较，讨 论T1-V对细化奥氏体晶粒的综合作用。 1实验用钢及实验方法 本实验用钢是采用真空感应炉治炼，锭重为28.5kg,钢的化学成分见表1。 表1实验用18 CrMnVB钢的化学成分，% Table 1 Chemical compositions of 18CrMnVB steels experimented,% 钢序号C Si Ma Cr B Als Ti P 1 0.18 0,33 1,33 0.69 0.11 0.,0027 0,032 0.0013 0.025 0.026 0.020 2 0.18 0.32 1.31 0.71 0,11 0.0022 0.033 0.0010 0,018 0,027 0.020 3 0.16 0.31 1.34 0.78 0,11 0,0022 0.035 0.0034 0.066 0.025 0.019 10.13 0.31 1,36 0.78 0.11 0,0026 0,031 0.0055 0.074 0.0290.019 将钢淀加热到1250℃保温30min后锻成中12mm的棒材，锻后空冷，随后进行6种预先热处 理： (1)固溶处理(1200℃×30min); (2)固溶处理+900℃正火； (3)固溶处理+950℃正火 (4)固溶处理+700℃高温回火； (5)固溶处理+900℃软化退火； (6)固溶处理+950℃软化退火。 将预先热处理后的小试样在(870~1050)℃之间选择温度加热，保温3h后水淬，然后 磨削抛光。将抛光后的试样在(50~80)℃的腐蚀液（饱和苦味酸水溶液+海鸥脾洗涤剂）中煮 (0.5~1)mi,即可显示出奥氏体晶界。用弦切线法在显微镜下测定各试样的奥氏体晶粒弦 的平均长度与奥氏体化温度的关系曲线。找出晶粒度为6级（弦的平均长度为39.1μm)和7级 (弦的平均长度为26.7μm)的奥氏体化温度，分别作为6级和7级粗化温度。 萃取实验的试样制备是将测定完奥氏体晶粒度的试样重新磨削、抛光、电解腐蚀。电解 液为10%AA液(10%乙酰丙酮+1%甲基氯化铵+甲醇)1)，恒电流密度为15mA/cm2, 腐蚀时间为(1~2)min,取出后在乙醇中反复清洗、吹干、喷碳。 上述试样用刀片将碳膜划成网状方格（约1mm2),然后在电解装置中进行电解脱膜，脱 膜液为10%高氯酸+20%乙醇+正丁醇。恒电压为30V,脱膜时间为(20~30)s,试样表面 碳膜起皮后立即放人乙醇中剥离，碳膜经多次清洗后捞在铜网上干燥。 将萃取复型在JEM-100CXL透射电镜下进行观察、照像，并用EDAX-9100/60能谱仪 441
钢是一种 齿轮 用渗碳钢 。 在渗碳过程中长时间加热时 ， 奥 氏体 晶粒常常发 生 粗化 ， 导致使用性 能 特别 是韧性 下 降 。 因此 ， 在 钢 中加 入微量的强碳化物 形 成元素 钦 ， 形成渗碳过 程 中也不溶解的微细碳化物 ， 以阻 止奥 氏体晶粒长 大 。 本文试 图 通过 向 钢 中加入不 同含量 的铁和选择 不 同的预先 热处理 工 艺 ， 找 出 最佳 的钦含量 和 预先 热处理 工艺 。 同时 ， 对 钢与 钢奥 氏体晶 粒 粗化温度 进行 比较 ， 讨 论 一 对 细化奥 氏体晶粒 的综 合作 用 。 实验用钢及实验方法 本实验 用钢是采 用真空感应炉冶炼 ， 锭 重为 ， 钢 的 化学 成分见 衷 。 表 实验用 钢的化 学成 分 ， ， 钢序 号 。 。 。 。 。 。 。 ‘ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 凌 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 将 钢 淀加 热 到 ℃ 保温 后 锻 成小 的棒材 ， 锻 后空 冷 ， 随后 进行 种 预先 热处 理 固溶 处理 欠 固溶处理 ℃ 正火 ， 固溶 处理 ℃ 正火 固溶处理 十 ℃ 高温 回火 固溶处理 ℃ 软化退 火 固溶处理 ℃ 软化退 火 。 将 预先 热 处 理后 的小试样在 一 ℃ 之 间选择温度加热 ， 保 温 后 水 淬 ， 然后 磨 削抛光 。 将抛 光后 的试样在 ℃ 的腐蚀 液 饱 和 苦味酸水溶液 海鸥脾洗 涤剂 中煮 一 ， 即 可显示 出奥 氏体 晶 界 。 用 弦 切线法在显微镜 下测定各试样 的奥氏体晶粒 弦 的 平 均长度 与奥 氏体化温 度的 关系 曲线 。 找 出晶粒度 为 级 弦 的平 均长度 为 和 级 弦 的平均长度为 终 的奥 氏体 化温 度 ， 分别 作为 级和 级粗化温度 。 萃取实验 的试样 制备 是将 测定 完奥 氏体晶粒度的试样重新磨 削 、 抛 光 、 电解腐蚀 。 电解 液为 液 乙 酞 丙 酮 十 甲基 氯化钱 十 甲醇 〔 ’ 〕 ， 恒 电 流 密度 为 “ ， 腐蚀时间为 ， 取 出后 在乙醇中反复清洗 、 吹干 、 喷碳 。 上述试样用 刀片将 碳膜划 成网状 方格 约 ’ ， 然后 在 电解装置 中进行 电解脱膜 ， 脱 膜液为 高氯酸 十 肠乙醇 正 丁 醇 。 恒 电压为 ， 脱 膜时 间为 一 。 ， 试样 表面 碳 膜起皮后 立即放入乙醇 中剥离 ， 碳 膜经 多次清 洗后 捞 在铜 网上干燥 。 将萃取复型在 一 透射 电镜下进行观察 、 照像 ， 并用 一 能谱仪
分析微细析出相的平均化学成分。分析斑的直径约为(100~150)nm、第2相为50nm以下粒 子的平均化学成分。 2实验结果与分析 2.1预先热处理对奥氏体晶粒长大的影响 由图1可以看出，各钢的奥氏体晶粒长大倾向对预先热处理都是敏感的，但不同钛含量 10 20 0 stael 1 SLoel 70 900 90 1020 90 59u 10201050 Heativg-holding temperature/C licatiny-liuking Lumpcrature/C 图1奥氏体晶粒弦的平均长度与奥氏体化温度的关系 (1)固溶处理：(2)固溶处理+900℃正火：(3)固溶处理+950℃正火： (4)固溶处理+700℃高温回火，(5)固溶处理+900℃软化退火，(6)固溶处理+950℃软化退火 Fig.1 Relationship between the mean intercepts of austenite grains and the heating temperatures 的钢对预先热处理的敏感性是不同的。1号钢（图1a)奥氏体晶粒长大倾向明显依赖于预先 热处理。高温回火态与软化退火态奥氏体晶粒长大倾向大，固溶态与正火态长大倾向相对 较小，但在930℃时奥氏体晶粒就已经开始粗化。2号钢奥氏体晶粒长大倾向比1号钢小；在 960℃以下加热时，奥氏体晶粒度对预先热处理几乎是不敏感的，晶粒尺寸较小；960℃以 上，奥氏体晶粒度明显依赖于预先热处理，固溶态和正火态的品粒长大倾向较小，高温回火 态与软化退火态晶粒长大倾向较大。3号钢（图1b)与4号钢奥氏体晶粒长大倾向最小。在 990℃以上奥氏体晶粒才开始明显长大，并依赖于预先热处理；与2号钢相似，固溶态与正火 态奥氏体晶粒长大倾向较小，高温回火态与软化退火态晶粒长大倾向较大。 奥氏体晶粒长大过程，实际上是奥氏体晶界的迁移过程。第2相粒子的数量、尺寸和分 布显著地影响着晶界的迁移。预先热处理可以改变第2相粒子的分布、尺寸和数量，从而使 各预先热处理态奥氏体晶粒长大倾向不同。 18 CrMaVB钢经过1200℃x30min的奥氏体化时，除了大块的TiN不能溶解外，大 部分的碳化物已溶解；随后空冷时，将析出弥散分布的微细碳化物；再进行900℃（或950℃） 奥氏体化时，已析出的碳化物只有部分溶解，空冷时，还有部分碳化物弥散分布析出，所以 固溶态和正火态奥氏体晶粒长大倾向较小。在700℃高温回火时，由于碳化物在铁素体中溶 解量很少，碳在铁素体中扩散快，主要发生碳化物聚集长大，故高温回火态奥氏体晶粒长大 倾向较大。 在电镜下观察第2相粒子的分布情况可以昏出，正火态碳化物颗粒尺寸较小，数量多且 442
分析微 细 析 出相的平 均化 学成分 。 分析斑的直径约为 。 一 。 、 第 相为 以下 粒 子的平 均化学成分 。 实验结 果与分析 预 先热处理 对 奥 氏体晶粒长大 的影 晌 由图 可以看 出 ， 各钢 的奥 氏体 晶粒长大倾 向对预先 热 处理 都是敏 感的 ， 但 不 同 钦含量 － 一 万 尹 对 … 阴加叨印 、叫︸侣工︸已。二之向门。 呈钻 多 公 〔飞 多 目 己七节门 写一〕 。 日 口 干 口户 日 石 ’ ‘ 夕石己 兰一 了 上 夕臼 比 仁 ， 匕 ” 。 图 奥 氏体晶粒 弦的平均长度 与奥 氏体化温度 的关 系 固 溶处理 固溶处理 ℃ 正火 固溶 处理 ℃ 正 火 固溶处 理 。 ℃ 高温回火 固溶处理 十 ℃ 软化退火 固溶处理 十 ℃ 软化退火 下 五 的钢对预先热处理的敏感性是不 同的 。 号钢 图 奥 氏体晶粒长 大倾向明显依赖于预先 热处理 。 高温 回火态与软化退火态奥氏体 晶粒长 大倾向大 ， 固溶态 与正火态 长 大 倾向 相对 较小 ， 但在 ℃ 时奥 氏体晶粒就 已经开始粗化 。 号钢奥 氏体 晶粒长大 倾向比 号钢小 在 ℃ 以 下加热时 ， 奥氏体晶 粒度对预先热处理 几乎是不敏感跳 ， 晶粒 尺 寸 较 小 ℃ 以 上 ， 奥氏体 晶粒度明显依赖于预先 热处理 ， 固溶态和正火态 的晶粒长大倾向较小 ， 高温 回 火 态 与软化退火态 晶粒长 大倾向较大 。 号钢 图 与 号 钢奥氏体晶粒长 大倾向 最小 。 在 ℃ 以上奥 氏体晶粒才开 始 明显长大 ， 并依赖 于预先 热处理 与 号钢相似 ， 固溶态与正火 态奥 氏体晶粒长大倾向较小 ， 高温 回火态与软化退火态晶粒长大倾向较大 。 奥氏体晶粒长大过 程 ， 实际 上是奥氏体晶界的迁移过程 。 第 相粒子 的 数量 、 尺寸和 分 布显著地影响着晶界的迁移 。 预先热处理 可以改变第 相粒子的分布 、 尺寸 和 数量 ， 从而使 各预先热处 理态 奥 氏体晶粒长大倾向不 同 。 钢经过 。 ℃ 动 的 奥 氏 体化时 ， 除 了大块的 不 能 溶解外 ， 大 部分 的碳 化物 已溶解 随后空冷时 ， 将析 出弥 散分布 的微 细碳化物 再进行 ℃ 或 ℃ 奥氏体化时 ， 已析 出的碳化物只 有部分溶解 ， 空冷时 ， 还有部分碳化物 弥散分布析 出 ， 所以 固溶态和正火态奥 氏体晶粒长大倾向较小 。 在 ℃ 高温 回火 时 ， 由于碳化物 在铁素体中溶 解量很少 ， 碳在铁素体 中扩散快 ， 主 要发 生碳 化物 聚集长大 ， 故 高温 回火态奥氏体晶粒长大 倾向较大 。 在 电镜下观察第 相粒子 的分布情况 可 以 看出 ， 正火态碳化物颗 粒尺寸 较小 ， 数量多且
分布弥散（图2），而软化退火态碳化物颗粒尺寸较大，数月也不多（图2b)、 0,14m 0.140 图22号钢990℃×3h水谇茶取复透谢泡饶服片 (a)900℃正火态 (b)(900~650)℃软化退火态 Fig.2 Fine precipitates in stcel 2,water-qucnched after heating at 990C,3h 由此可见，软化退火态碳化物（主要是TC)颗粒尺寸大，数目少，对奥氏体晶界的钉 扎力小，是其奥氏体晶粒长大倾向大的主要原因。 2.2有效钛含量及预先热处理对18 CrMnVB钢奥氏体晶粒粗化温度的影响 钢中加入的钛一部分在液态与氮结合形成了大块的TN,而且在以后的加热过程中也不 溶解，对晶粒长大的影响甚小。因此控制奥氏体晶粒长大的主要参量并非钢中的总钛含量 (T1),而是钢中的所谓有效钛含量(Ti),亦即钢中能够形成微细碳化物的那部分钛的含 量。钛是强氮化物形成元素，TN很难固溶于钢中。因此，有效钛含量(T)可以表示如下： Ti=Tit-3.42Nc2) 各钢的有效钛含量(%)：1号钢0.010；2号钢，0.034；3号钢，0.054；4号钢，0.055。 1100 1G06. 1000 10U0 U0 900 8 800L B00 0.010.02: 0.030.040.05 0.06 0.01 0.020.03-0.040.050.06. Ti°/路 Ti/.路 图3奥氏体品粒粗化温度与有效钛含量及预先热处理的关系（预先热处理序号同图1） ()6级粗化温度 (b)7级粗化温度 Fig.3 Rclationship between the coarsening temperatures of austenite grains and the effective titanium contents and the condition- ing heat treatments 443
分布弥散 图 夕， 而软化退火态碳化物颖粒尺寸较大 ， 数目也不多 图 。 图 号 纲 ℃ 水 淬 萃取 复 型 透肘 屯镜 照片 ， 正火 态 ， 软化退 火态 ， 一 ， 由此 可见 ， 软 化退火 态 碳 化物 主 要是 颗 粒尺寸大 ， 数 目少 ， 对奥 氏体晶 界的 钉 扎 力小 ， 是其 奥氏体晶粒长大 倾 向大 的主 要原 因 。 有效傲 含量及预 先热 处 理对 钢奥 氏体 晶粒 粗化 温 度 的影 响 钢 中加 入的钦 一部分在液 态 与氮结合 形成 了大 块 的 ， 而且 在 以后 的加 热过 程 中也不 溶解 ， 对 晶粒长大 的影 响甚小 。 因此控制 奥氏体晶粒长大的主 要参 量 并 非 钢 中的总 钦含量 ’ ， 而是钢 中的所谓有效 钦含量 ’ ， 亦即 钢 中能够形成微 细 碳化物 的 那 部分钦的含 量 。 钦是强氮化物 形成元素 ， 很 难 固溶 于钢 中 。 因此 ， 有效 钦含量 。 可以表示如下 。 一 。 〔 “ 〕 各钢的 有效 钦含量 号钢 号钢 ， 号 钢 ， 号 钢 ， 。 芝 口州叫︺侧月。仁自的﹄。团旧叭。巳匕﹄二自。洲 口 。 · 口材韶马月自。田巨︺白团尸︸山习自。 口 。 ‘ 口 多 乡 丁护 那 几 日 广 图 奥 氏体晶粒 粗化 温度 与有效 钦 含量及预 先热 处 理 的关 系 预 先热 处理 序号 同 图 级粗化温度 级粗化 温度
图3是各钢奥氏体品粒粗化温度随有效钛含量及预先热处理的变化曲线。 由图3可以看出，粗化温度随有效钛含量的变化呈现出很强的规律性，有效钛含量是控 制奥氏体晶粒长大倾向和粗化温度的主要参量。有效钛含量对粗化温度的影响总的规律是： 各项预先热处理态的粗化温度都随有效钛含量增加而提高；在相同有效钛含量条件下，不同 预先热处理态的粗化温度并不相同。这说明有效钛含量对粗化温度的影响因预先热处理态不 同而异。对于高温回火态或软化退火态，即使有效钛含量较高也不能获得高的粗化温度，同 样，即使是正火态或固溶态，有效钛含量较低时也不能获得高的粗化温度。只有有效钛含量 较高的正火态或固溶态才能获得最高的粗化温度。 有效钛含量直接影响钢的粗化温度。1号钢中有效钛含量太少，形成的碳化物也很少， 不足以阻止晶界的迁移，粗化温度最低。随着有效钛含量增加，粗化温度升高。在有效钛含 量较高时，虽然形成的碳化物较多，但由于预先热处理工艺不同，碳化物的尺寸、分布等也 不同。结果，高温回火态与软化退火态粗化温度升高较小，而正火态与固溶态粗化温度升高 较大。4号钢有效钛含量最高，各预先热处理态粗化温度均最高。当然，粗化温度随着有效 钛含量增加而提高到一定有效钛含量时趋于饱和。 2.318 CrMnVB钢与18 CrMnB钢奥氏体晶粒粗化温度的比较r3) 18 CrMaVB钢与18 CrMnB钢化学成分相比，主要是在18 CrMnVB钢中加人0.10%的钒。 18 CrMnB钢的钛含量为(0.025~0.075)%。而有效钛含量2号钢为0.011%3号钢为0.035%； 4号钢为0.058%。 图4是18 CrMnB钢与18 CrMnVB钢粗化温度在不同有效钛含量时的比较。从图4可以看 出，固溶态及900℃正火态18 CrMnVB钢的粗化温度在相同有效钛含量时均高于18 CrMnB钢 的粗化温度。 1100a 1100 9o 1000 1000 ● 9 9009 900 1-18CrMnVB, No6 2--18CrMnB, 2-18CrMnB 3-18CrMnVB, No7 318C-MnVB, -1BCrMnB,I Na7 4-1BCrMB No7 80 $00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 06 0.01:0.0210.030.0410.050.06 【i/· Tie/s. 图4固溶态和900℃正火态18 Cr MnVB与18 CrMaB钢粗化温度比较 (a)固溶态 (b)900℃正火态 Fig.4 Comparison of coarsening temperatures of austenite grains air-cooled after heating at1z00℃×30 min and normalized from900℃ 在18 CrMnVB钢中加入了0.10%V将有两方面的作用：一部分钒溶人奥氏体中，提高过 冷奥氏体稳定性，推迟珠光体转变，提高谇透性；另一部分钒则与T一起形成弥散分布的碳 444
图 是各 钢奥 氏 体晶粒粗化温度随有效 钦含量及预先热处理的变化曲线 。 由图 可 以看 出 ， 粗化温度随有效钦含量的变化呈现 出很强的规律性 ， 有 效 钦含量是控 制 奥氏体晶粒长大倾向和粗化温度的主要参量 。 有效钦含量对粗化温度的影响总 的规律是 各项预先 热处理态 的粗化温度都随有效 钦含量增加而提高 在 相 同有效 钦含量条件下 ， 不 同 预先 热处理态 的粗化温度并不相 同 。 这说 明有效钦含量对粗化温度的影响因预先 热处理态 不 同而异 。 对于高温回火态 或软化退火态 ， 即使有效 钦含量较高也不能获得高的粗化温度 ， 同 样 ， 即使是正火态 或 固溶态 ， 有效钦含量较低时也不能获得 高的粗化温度 。 只 有有效钦含量 较 高的正火态或固溶态才能获得 最高的粗化温度 。 有效钦含量直接影 响钢 的粗化温度 。 号钢 中有效钦含量太少 ， 形 成 的 碳化物 也很少 ， 不足 以阻止晶界的迁移 ， 粗化温度最低 。 随着有效钦含量增加 ， 粗化温度升高 。 在有效钦含 量较高时 ， 虽 然 形成的碳化物 较 多 ， 但 由于预先热处理 工艺不 同 ， 碳化物 的尺寸 、 分布 等也 不同 。 结果 ， 高温回火态与软 化退火态粗化温度升高较小 ， 而正火态 与固溶态粗化温度升高 较大 。 号钢有效钦含量最高 ， 各预先热处理态 粗化温度均最高 。 当然 ， 粗化 温 度随着有效 钦含量增加而提 高到一定有效钦含量时趋于饱和 。 。 钢 与 钢奥 氏体 晶 粒粗化 温度 的 比较 〔 “ ’ 钢与 钢化学成分 相 比 ， 主 要是在 钢 中加 人 。 写的钒 。 钢的钦含量为 。 而有效 钦含量 号钢为 号钢为 号 钢为 。 。 图 是 钢与 钢粗不公温度在不 同有效钦含量时的 比较 。 从 图 可以看 出 ， 固溶态 及 ℃ 正火态 钢 的粗化温度在相 同有效钦含量时均高于 钢 的粗化温度 。 卜 兔 少 产 产 ，么 。 。 。 。 。 ， ， 、 。 、 夺一 杨 ， 随 ‘ 咬 一尸洲 有占诬衬誉 。。洛书‘。。尸。弓 上 ， 洲荡 一甲 一一一一叮 刁 乒书 鉴扮匕声 … 一 一泛。 一 日一 场 之， 日尽 ， 听 〕一 日 ， 洲叮 存‘ … ︺。衬。叫。活。。， 。已。︺。口巴自 ’ 歹 。 。 · 一 ， ‘ 勺浴 ‘ 。 。 多 乡 几与讼 图 固溶态和 。 ℃ 正火态 与 钢粗化温 度比较 固溶态 ℃ 正火态 一 ℃ ℃ 在 钢中加入 了 将有两方面的作 用 一部分钒溶 人 奥 氏体中 ， 提高过 冷奥氏体稳定性 ， 推迟珠 光体转变 ， 提高淬透性 另一部分钒则 与 一起形成弥 散分布的碳
化物(Ti,V)C,阻止奥氏体晶粒长大。由于18 CrMnVB钢和18 CrMnB钢均为低氮钢，故在 18 CrMn V B钢和18 CrMn B钢中AIN量很少，对奥氏体晶界钉扎作用的主要是微细碳化物 (Ti,V)C和TiC。18 CrMn VB钢比18 CrMnB钢粗化温度均提高，这说明18 CrMn VB钢中钒和 钛的综合作用比18CMnB钢中钛单独作用对细化奥氏体晶粒的效果更好。 2.418 CrMnVB钢中微细析出相化学成分的分析 为了研究钒和钛的综合作用对奥氏体品粒粗化温度的影响，通过萃取复型透射电镜能谱 仪分析了钢中微细析出相的钛、钒和铝的百分含量。图5是50m以下微细析出相粒子中Ti、V 和A的平均百分含量与有效钛含量的关系曲线。从图可以看出，微细析出相粒子中钛、钒的含 量占主要部分，这说明这些粒子主要是钛和钒的碳化物，氨化铝含量很少；不管有效钛含量高 低，微细析出相中都含有(20~30)%的钒；粗化温度的提高是由于钒和钛综合作用的结果。 通过测定3号钢900℃正火态在900℃奥氏体化时第2相粒子中的钛和钒含量与粒子尺寸的关系 时发现（见图6），粒子的尺寸越小，则粒子中钒的含量就越多。这表明钒的加人细化了碳化 物的尺寸。不管微细析出相粒子尺寸大小，其中含有(15~25)%的钒。这意味着，由于微细 析出相中含有钒，形成(Ti,V)C,在相同有效钛含量时微细析出相体积分数和粒子数目增 加。以上就是钛与钒综合作用使加钛的18 CrMnVB钢奥氏体晶粒粗化温度提高的主要机 制。 10 80 930℃ 80 ?60 E 60 40 ·) 40 20 A出 0 0 ● 01 0.02° 0.04 0.06 T吧% 020 40 60 80 Size of finc precipitates gm 图5Ti·含量对第2相粒子中Ti、V和A1含量的影响 图62号钢中第2相粒子中的Ti和V含量与粒子尺寸的关系 Fig.5 Influence of the Tie on the compo- Fig.6 Relationship between the Ti and v sitions of fine precipitates contents of fine precipitates in steel 2 and the size of fine preci- pitates 3结 论 (1)6种预先热处理工艺中，固溶态与正火态具有较小的奥氏体品粒长大倾向和较高的 粗化温度，而软化退火态与高温回火态的奥氏体晶粒长大倾向较大，粗化温度较低。 445
化物 ， ， 阻 止奥氏体晶粒长大 。 由于 钢和 钢 均 为低氮钢 ， 故在 钢和 人如 钢 中人 量很少 ， 对奥氏体 晶界钉扎作 用 的 主 要 是 微 细 碳 化物 ， 和 。 钢 比 钢粗化温度均提 高 ， 这说 明 钢 中钒和 钦 的综 合 作 用 比 入 钢 中钦单独 作 用对 细化奥氏 体晶 粒 的效果更好 。 『 钢 中微 细 析 出相 化 学成 分的分析 为 了研究 钒和 钦的综合作 用对奥氏体晶粒粗化温度的影响 ， 通过萃取复型 透射 电镜能谱 仪分析 了钢 中微 细 析 出相的钦 、 钒和 铝 的百分 含量 。 图 是 以下微 细析 出相粒子 中 、 和 的平均百分含量与有效钦 含量的关系 曲线 。 从 图可以看 出 ， 微细析 出相粒 子 中钦 、 钒的含 量 占主要部分 ， 这说 明这些 粒 子主 要是钦和 钒 的碳 化物 ， 氮化铝 含量很少 不管有效钦含量高 低 ， 微细析 出相 中都含有 的钒 粗化温度的提 高是 由于钒和钦综合作 用的结果 。 通过测定 号钢 ℃ 正火态在 ℃ 奥氏体化时第 相粒子 中的钦和 钒含量 与粒子尺寸 的关系 时发现 见图 ， 粒子的尺寸越小 ， 则粒子 中钒的含量就越 多 。 这 表 明钒的加人细 化 了碳 化 物 的尺寸 。 不管微细析 出相 粒子尺寸 大小 ， 其 中含有 一 的钒 。 这意味着 ， 由于微 细 析 出相中含有钒 ， 形成 ， ， 在相 同有效钦含量 时微细析出相体积 分 数 和 粒 子数 目增 加 。 以 上就是 沃与钒综合作用使加 钦 的 钢 奥 氏 体 晶 粒 粗化 温 度提 高的主 要机 制 。 阵 浏卜 口 一 肠 多 尸 ，、 、 ， 洲 卜 对 口 尸 口 匆 〕 】 ︵夕言︸次 、 李故， ︶者卜 丁卿论 有 几， 。 月 止。 。 “ 。 图 马 含 量 对第 相粒子 中 、 和 含量的影响 五 图 号 钢中第 相拉子 中的 和 含量与粒子尺寸的关系 宜 几 名 么 结 论 种预先热处理工 艺中 ， 固溶态与正火态具有较小 的奥氏体晶粒长大倾向 和 较高 的 粗化温度 ， 而软化退火态 与高温回火态的奥氏体晶粒长大倾向较大 ， 粗化温度较低
(2)有效钛含量是控制18 CrMnVB钢奥氏体晶粒长大行为的一个重要参量.随有效钛 含量增加，奥氏体晶粒长大倾向减小，粗化温度提高。在有效钛含量为0.055%时，固溶态 和正火态6级粗化温度可达到1020℃以上，高温回火态和软化退火态6级粗化温度可 达980℃。 (3)有效钛含量增加使18 CrMaVB钢奥氏体晶粒长大倾向和粗化温度对预先热处理的敏 感性减小。 (4)18 CrMnVB钢与18 CrMnB钢相比，在有效钛含量相同时粗化温度提高，正火态和固 溶态粗化温度提高较多，而高温回火态与软化退火态粗化温度却提高较少。 (5)Ti和V的综合作用比单独加Ti对细化奥氏体晶粒效果更好。这主要是由于微细碳化 物数量增多和碳化物粒子的细化。 参考文献 1黑泽文夫.日本金属学会志，1980,44：1288 2 Williams T G.高强度低合金钢工艺与应用国际会议论文集，鞍钢钢研所译，1985， 272 3张德志，北京科技大学材料系硕士论文，1989年1月 高炉群调度指挥炉况信息计算机系统 本系统是为解决鞍钢炼铁厂10座高炉采集生产动态信息，集中到厂生产调度指挥中心而 建立的。系统由8个前端远程工作站(RTU)和调度指挥中心两套主机系统组成，8个 RTU完成10座高炉总计160个参数的采集任务。另外8个RTU经过联网，传递所采集的信 号到指挥中心的主机系统。主机系统通过两台大屏幕彩色显示调度指挥人员所要求的动态画 面。系统可动态存贮8h的生产数据，如果需要，操作人员可随时查询8h内，任一时刻所采集 量的数据情况。系统可对炉况参数越限、前端测控站故障、炉况异常等用色块闪烁或声响报 警。系统同时还具有动态参数演变曲线的打印输出功能。 本系统在鞍钢炼铁厂高炉群生产调度指挥的实际运行中，起到了使生产指挥人员及时发 现问题，快速做出判断决策，以保证炉况稳定顺利，从而达到高产、优质、低耗的目标。 根据炼铁厂提供的统计数据表明，该系统的投人运行，可获年经济效益336万元人民币， 不到3个月就可回收该系统的投资。 本系统可在具有高炉群的炼铁厂及其他生产单位分散，而又需集中管理的任何企业推 广，如果按年推广3~5个，则可创年经济效益愈千万元人民币。 446
〔 有效钦含量是控制 钢奥氏体晶粒长大行为的一个重要参量 随 有 效 钱 含量增加 ， 奥 氏体晶粒长大 倾 向减小 ， 粗化温度提高 在 有效 钦含量为 。 时 ， 固溶态 和正火态 级粗化温度 可达到 ℃ 以上 ， 高温 回 火 态 和 软 化 退 火 态 级 粗 化 温 度 可 达 ℃ 。 有效钦含量增加使 钢奥 氏 体晶 粒 长大 倾向和粗化温度对预先热处理 的敏 感性减小 。 钢与 钢相 比 ， 在有效钦含量相 同时粗化温度提高 正火态和 固 溶态 粗化温度提 高较多 ， 而 高温 回火态 与软 化退火态 粗 化温度 却提高较少 。 和 的综合作 用 比单独 加 对细化奥氏 体晶粒效果更好 。 这主要是 由于微 细 碳化 物数量增 多和碳化物粒子 的细化 。 参 考 文 献 黑泽文 夫 日本金属 学 会志 ， ， 。 高强度低合金钢工 艺与应用国际会议 论文集 ， 鞍钢钢研所译 ， ， 张德 志 北京科技大 学材料系硕士论文 ， 年 月 高炉群调度指挥沪况信息计算机系统 本系统是为解决鞍钢炼铁厂 座高炉采集生产动态信息 ， 集 中到厂生产调度指挥 中心 而 建立 的 。 系统 由 个前 端远程工作站 和 调度指挥 中心 两 套 主 机 系 统 组 成 ， 个 完成 座高炉总计 个参数的采集任务 。 另 外 个 经 过 联 网 ， 传递所采集的信 号到指挥 中心 的主机 系统 。 主机系统通过 两台大屏幕彩色显示调度指挥人 员所要求 的动态 画 面 。 系统可动态存贮 的生产数据 ， 如果需要 ， 操作人 员可随时查询 内 ， 任一时刻所采集 量 的数据情况 。 系统 可 对炉况参数越限 、 前 端侧控站故障 、 炉况 异常 等用色块 闪烁或 声响报 警 。 系统 同时还具有动态 参数演变曲线的打印输出功能 。 本系统 在鞍钢炼铁厂高炉群生产调度指挥的实际运 行 中 ， 起到 了使生产指挥人 员及 时发 现问题 ， 快速做 出判断决策 ， 以保 证炉况稳定顺 利 ， 从而达到 高产 、 优质 、 低 耗的 目标 。 根 据炼铁厂提供的统计数据表明 ， 该系统 的投入运行 ， 可获年经 济效益 万元人 民 币 ， 不到 个月就可回收该系统 的投资 。 本系统可在具有高炉群的炼铁厂及其他生产单位分散 ， 而 又需集 中 管 理 的 任何企业推 广 ， 如果按年推广 一 个 ， 则可创 年经济效益 愈千万元人 民 币
