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第3期 辛彬楠等：C和N含量对V微合金非调质钢静态再结晶量的影响 .247 极值，由图5可知，3#钢的静态再结晶量在760~ 10-6的5*钢的静态再结晶量在760~940℃这个温 940℃这个温度段内一直为最多，其次是4#钢，最 度段内都少于N质量分数为140×10-6的3#钢 少的是2#钢.由此可知，当C质量分数为0.33%时 极可能是随着N含量的增加，VN颗粒更容易析出， 最有利于热变形道次间静态再结晶的发生·分析其 复合析出的V(CN)中N含量也会增加，在较低温 原因，当C质量分数较少，如0.26%时，热变形过程 度时，先析出的VN及V(CN)颗粒对于奥氏体的静 中析出的碳氨化物相对较少，且析出物间距较大，对 态再结晶有抑制作用，造成5“钢静态再结晶的滞 位错运动的阻碍作用较小，对热变形前期的动态回 后.可见，当N质量分数由140×10-6增加到210× 复过程抑制作用较小，从而使得动态回复过程进行 10一6，含V微合金非调质钢的静态再结晶量有下降 得比较充分，因此所余的可以进行静态再结晶的储 的趋势 存能就比较少；当C质量分数较大，如0.43%时，热 3.3VN微合金非调质钢中第2相粒子析出与静 变形过程中析出的碳氨化物相对较多，钉扎位错和 态再结晶之间的关系 晶界，阻碍了位错和晶界的运动，则会对静态再结晶 热变形的奥氏体钢中同时存在着两个相互竞争 产生较大阻碍作用，更大程度上抑制了静态再结晶 的机制：静态再结晶和等温及形变诱导析出，由于 过程.当C质量分数处于中间位置，如0.33%时， 有合金元素的存在，这两种机制相互之间的作用是 已析出的碳氨化物刚好既可以通过抑制动态回复和 非常复杂的[1，与普通碳钢相比，在VV微合金非 再结晶过程为静态再结晶保留较多的储存能，已析 调质钢中，存在一个静态再结晶的滞后现象，而这种 出物又不会对静态再结晶产生过大阻碍作用，故此 滞后是与变形温度相关的，为此，使用材料学计算 时的静态再结晶量达到最大.0.33%C条件下的研 软件Mat Calc对实验用V一N微合金非调质钢在各 究结果与类似钢的已有研究结果]一致，表明本 个温度下的析出进行了计算，设定等温时间为 研究所得结论是可信的， 900s,所得结果如图7和图8所示， 3.2.2N含量对静态再结晶量的影响 3.5×102 --940℃ 图6为3#和5#钢在不同温度下道次间保温 3.0×102 +-880℃ 120s时的静态再结晶量随温度的变化关系.经过 目2.5×10 ·-820℃ -760℃ 分析可以看出，当道次间保温时间为120s时，随温 高20x10e 度的增加，两种钢的静态再结晶量都有增加，当变 1.5×102 形温度为760℃时，3钢静态再结晶量为33%，而 1.0×10 5*钢为15%（不到3#钢的一半）：变形温度为820 0.5×103 ℃时，3*钢静态再结晶量为52%，5*钢为33%；变 0.24 0.280.320.360.40 0.44 C质量分数/% 形温度为880℃时，3#钢静态再结晶量为61%，5* 钢为47%；当变形温度为940℃时都可以发生完全 图72产~4钢在不同温度下的析出物密度（保温时间900） 静态再结晶.3#钢和5#钢相比，N质量分数为210× Fig.7 Precipitate density distribution of Steels 24 at different 1.0 temperatures (isothermal time:900s) --N:140×10气3钢) 0.8 -·-N:210×105钢) 由图7可知，在760℃等温900s后，2÷钢的析出 密度达到1.78×103m3,3#钢的析出密度为 0.6 1.48×1023m-3,而4*钢为3.33×1023m-3,4*钢 0.4 的析出密度最大，其次是2#钢和3÷钢；当在940℃ 02 等温900s后，2*钢的析出密度为2.42X1022m-3, 3*钢为1.96X102m-3,4÷钢为2.92×102m-3, 760 800 840880 920 960 温度℃ 依然是4#钢析出密度最大，3钢最小，不过整体的 析出密度已经有所下降，在图8中，760℃等温900s 图63*和5*钢在不同温度下的静态再结晶量变化（道次间保 后，N质量分数为140×10-6的3#钢的析出密度为 温时间为120s) 1.48×1023m-3,而N质量分数为210×10-6的5# Fig-6 Static reerystallization curves of Steels 3 and 5 at different 钢的析出密度为3.69×1023m-3,是3*钢析出密度 temperatures (inter pass isothermal time:120s) 的2倍还多；在940℃等温900s后，3#钢的析出密极值．由图5可知3＃钢的静态再结晶量在760～ 940℃这个温度段内一直为最多其次是4＃ 钢最 少的是2＃钢．由此可知当 C 质量分数为0∙33％时 最有利于热变形道次间静态再结晶的发生．分析其 原因当 C 质量分数较少如0∙26％时热变形过程 中析出的碳氮化物相对较少且析出物间距较大对 位错运动的阻碍作用较小对热变形前期的动态回 复过程抑制作用较小从而使得动态回复过程进行 得比较充分因此所余的可以进行静态再结晶的储 存能就比较少；当 C 质量分数较大如0∙43％时热 变形过程中析出的碳氮化物相对较多钉扎位错和 晶界阻碍了位错和晶界的运动则会对静态再结晶 产生较大阻碍作用更大程度上抑制了静态再结晶 过程．当 C 质量分数处于中间位置如0∙33％时 已析出的碳氮化物刚好既可以通过抑制动态回复和 再结晶过程为静态再结晶保留较多的储存能已析 出物又不会对静态再结晶产生过大阻碍作用故此 时的静态再结晶量达到最大．0∙33％C 条件下的研 究结果与类似钢的已有研究结果［4－6］ 一致表明本 研究所得结论是可信的． 图6 3＃和5＃钢在不同温度下的静态再结晶量变化（道次间保 温时间为120s） Fig．6 Static recrystallization curves of Steels3＃ and5＃ at different temperatures （inter-pass isothermal time：120s） 3∙2∙2 N 含量对静态再结晶量的影响 图6为3＃ 和5＃ 钢在不同温度下道次间保温 120s 时的静态再结晶量随温度的变化关系．经过 分析可以看出当道次间保温时间为120s 时随温 度的增加两种钢的静态再结晶量都有增加．当变 形温度为760℃时3＃钢静态再结晶量为33％而 5＃钢为15％（不到3＃ 钢的一半）；变形温度为820 ℃时3＃钢静态再结晶量为52％5＃钢为33％；变 形温度为880℃时3＃钢静态再结晶量为61％5＃ 钢为47％；当变形温度为940℃时都可以发生完全 静态再结晶．3＃钢和5＃钢相比N 质量分数为210× 10－6的5＃钢的静态再结晶量在760～940℃这个温 度段内都少于 N 质量分数为140×10－6的3＃ 钢． 极可能是随着 N 含量的增加VN 颗粒更容易析出 复合析出的 V（CN）中 N 含量也会增加在较低温 度时先析出的 VN 及 V（CN）颗粒对于奥氏体的静 态再结晶有抑制作用造成5＃ 钢静态再结晶的滞 后．可见当 N 质量分数由140×10－6增加到210× 10－6含 V 微合金非调质钢的静态再结晶量有下降 的趋势． 3∙3 V－N 微合金非调质钢中第2相粒子析出与静 态再结晶之间的关系 热变形的奥氏体钢中同时存在着两个相互竞争 的机制：静态再结晶和等温及形变诱导析出．由于 有合金元素的存在这两种机制相互之间的作用是 非常复杂的［7］．与普通碳钢相比在 V－N 微合金非 调质钢中存在一个静态再结晶的滞后现象而这种 滞后是与变形温度相关的．为此使用材料学计算 软件 MatCalc 对实验用 V－N 微合金非调质钢在各 个温度下的析出进行了计算设定等温时间为 900s所得结果如图7和图8所示． 图7 2＃～4＃钢在不同温度下的析出物密度（保温时间900s） Fig．7 Precipitate density distribution of Steels2＃－4＃ at different temperatures （isothermal time：900s） 由图7可知在760℃等温900s后2＃钢的析出 密度达到 1∙78×1023 m －33＃ 钢的析出密度为 1∙48×1023 m －3而4＃钢为3∙33×1023 m －34＃钢 的析出密度最大其次是2＃钢和3＃钢；当在940℃ 等温900s 后2＃钢的析出密度为2∙42×1022 m －3 3＃钢为1∙96×1022 m －34＃钢为2∙92×1022 m －3 依然是4＃钢析出密度最大3＃钢最小不过整体的 析出密度已经有所下降．在图8中760℃等温900s 后N 质量分数为140×10－6的3＃钢的析出密度为 1∙48×1023 m －3而 N 质量分数为210×10－6的5＃ 钢的析出密度为3∙69×1023 m －3是3＃钢析出密度 的2倍还多；在940℃等温900s 后3＃钢的析出密 第3期 辛彬楠等： C 和 N 含量对 V 微合金非调质钢静态再结晶量的影响 ·247·