Ti含量和轧制工艺对AH36奥氏体晶粒大小的影响

Ti含量和轧制工艺对AH36奥氏体
晶粒大小的影响
姜广林　房　轲　张　平　牟培青　曹秀云
(济南钢铁集团总公司)
摘　要　本文利用Gleeble-1500热模拟试验机,研究了T i含量对A H36钢粗化温度的影响,同时利用二辊轧机研究了轧制温度、变形量对A H36钢的奥氏体晶粒大小的影响。

该钢合理的加热温度范围为1200～1250℃。

在轧制温度一定时,加大变形量,奥氏体晶粒尺寸减小;钛含量增加,奥氏体晶粒尺寸减小。

关键词　钛含量　粗化温度　轧制工艺　奥氏体晶粒尺寸
Effects of Ti Con ten t and Rolli ng Process on
AH36Austen ite Gra i n Size
J iang Guanglin,Fang Ke,Zhang P ing,M ou Peiqing and Cao X iuyun
(J inan Iron and Steel Group Co rp.)
Abstract　T h is paper m akes a study of effect of T i content on austenite coarsening temperature in A H36 steel by m eans of Gleeble-1500ther m al si m ulato r and also the study of effect of ro lling temperature and re2 ducti on on austenite grain size in A H36steel by using tw o-h igh m ill.T he reasoning heating temperature range of the steel is1200℃to1250℃,A ustenite grain size becom es fine w ith increasing reducti on and increasing T i content at a given ro lling temperature.
Keywords　T i content,Coarsening temperating ro lling p rocess,A ustenite grain size
1　前言
众所周知,铁素体晶粒尺寸对钢的力学性能、热处理工艺及焊接性能方面均有十分重要的影响,而细晶强化是目前唯一一种既能提高强度又能提高韧性的强化手段。

因奥氏体晶粒尺寸对转变后的铁素体晶粒尺寸有直接的影响,引起人们对加热和轧制过程中奥氏体晶粒尺寸的变化十分关注,对含钛等微合金化无素的钢来说,因涉及T i N、T i C等第二相粒子的溶解与析出,显得更为重要。

2　研究内容与方案
2.1　试样来源
本文研究所用的试样取自济南钢铁集团总公司第一炼钢厂的A H36钢的连铸坯,取两种不同T i含量的钢坯,分别称作1#、2#钢,其化学成分如表1所示。

钢坯加热后进行锻打,经切割、机加工制成阶梯形试样和圆柱形试样。

表1　研究用钢试样的化学成分(%)
钢号C M n Si P S A l T i
1#0.151.400.370.0210.0200.0260.020
2#0.141.320.290.0260.0230.0240.014
2.2　用下述方式研究设备与方案
利用Gleeb le-1500热模拟试验机研究T i 含量对A H36钢粗化温度的影响,利用二辊轧机研究轧制温度、变形量对A H36钢的奥氏体晶粒大小的影响。

以截线法测量奥氏体晶粒尺寸。

2.2.1　用下述方式研究两种钛含量钢加热时晶
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第8卷第2期宽厚板
粒的粗化行为:
加热温度:900℃、950℃、1000℃、1100℃、1200℃、1250℃;
保温时间:5m in ;加热速度:10℃ s ;冷却方式:淬火。

2.2.2　用下述方式研究轧制工艺对奥氏体晶粒
大小的影响:
加热温度:1200℃;保温时间:5m in ;
轧制道次变形率:7.5%、16.8%、26.0%、30.6%、35.3%、44.8%;
轧制温度:1100℃、1050℃、1000℃、950℃、900℃、850℃、800℃;
冷却方式:淬火。

3　实验结果与分析
3.1　T i 对A H 36钢奥氏体晶粒粗化温度的影响
把1#、2#钢分别加热到900℃、950℃、1000℃、1100℃、1200℃、1250℃,保温5m in 然
后淬火,测得各温度下的奥氏体晶粒平均尺寸。

两种含钛钢的奥氏体晶粒尺寸与加热温度的关系如图1所示。

图1　奥氏体晶粒尺寸与加热温度的关系
如图1所示:两种钛含量A H 36钢的晶粒长大规律基本一致,加热过程中可以分成三个温度阶段。

第一阶段温度为900～950℃,两种钢的奥氏体晶粒尺寸较小,晶粒尺寸变化不大,处于稳定阶段。

由于A l N 和T i 的化合物的共同作用,几乎完全钉扎了奥氏体晶界。

稳定阶段的奥氏体晶粒尺寸受钛含量的影响较小,但钛含量较大时,能使
此阶段保持到较高温度。

第二阶段温度为950～1200℃,随着加热温度的提高,部分奥氏体晶粒粗化,奥氏体晶粒随温度升高而迅速长大,因为A l N 和T i 的化合物部分溶解,奥氏体晶粒失去了钉扎作用而迅速长大,相比之下,钛含量较高的1#钢奥氏体晶粒较细小。

第三阶段温度为1200～1250℃,是均匀长大阶段,随着温度的继续升高,奥氏体晶粒变得粗大。

由于T i 的化合物在该温度下仍然溶解很少,仍起到明显的细化晶粒作用,使奥氏体晶粒长大较为缓慢,钛含量较高的1#钢,奥氏体晶粒尺寸较小。

3.2　轧制工艺参数对奥氏体晶粒大小的影响
对普碳钢来说,奥氏体晶粒大小是与奥氏体再结晶完成程度密切相关,二者呈反向对应关系,即奥氏体再结晶百分数越大,奥氏体晶粒尺寸越小。

奥氏体晶粒细化是微合金化钢最终获得强韧化的重要前提,微合金化钢的一个优势就是利用微合金元素与碳、氮形成的析出相在高温阶段稳定存在,从而抑制再结晶后的奥氏体晶粒粗化。

图2、图3为含微合金化元素钛的1#、2#钢在不同
温度下奥氏体晶粒直径与变形量的关系。

由图2、3可见,当变形温度一定时,变形后的奥氏体晶粒直径随变形量的增大而减小。

开始晶粒尺寸减小较快,当变形量达35.3%以后,晶粒尺寸减小趋势变缓,1#、2#钢具有相似的规律。

图2　1#钢奥氏体晶粒直径与变形量的关系
当奥氏体在高温区变形时,奥氏体晶粒直径
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较小,是由于变形后奥氏体再结晶数量随变形量的增加而增加,再结晶形核速率较快,在晶粒长大过程中,晶粒相互碰撞,从而晶粒尺寸普遍减小。

当奥氏体在低温区变形时,奥氏体晶粒随变形量的增加而被拉长、压扁,晶内出现大量变形带。

变形量较小时,晶粒内变形带数量少,分布不均匀,随着变形量的增大,变形带数量增多,且分布趋向均匀。

此时,再结晶晶粒不但在晶界处形核,而且在变形带上形核,使奥氏体晶粒较小。

图3　2#钢奥氏体晶粒直径与变形量的关系
3.3　钛含量对奥氏体晶粒直径的影响
研究了钛含量对奥氏体晶粒直径的影响,图4、图5所示为以800℃、850℃轧制条件下1#2#
钢的奥氏体晶粒直径随变形量变化的曲线。

图4　800℃轧制时,
奥氏体晶粒直径与变形量的关系
图5　850℃轧制时,奥氏体晶粒直径与变形量的关系
由图4、5可知,随变形量的增加,1#、2#钢奥氏体晶粒直径逐渐减小,且在各变形量下,含钛量较高的1#钢奥氏体晶粒直径比2#钢要小,这说明在相同温度、变形量条件下,含钛量较高的1#钢析出的T i N 、T i C 等第二相粒子数量要多,
对奥氏体晶界的钉扎能力加强,抑制奥氏体晶粒长大。

4　结论
通过以上分析,可得出以下结论:
1)含T i 的A H 36钢加热时,奥氏体晶粒长大
过程可分为晶粒稳定阶段:900～950℃;非均匀长大阶段:950～1200℃;均匀长大阶段:1200～1250℃。

2)当钛含量较高时,A H 36钢奥氏体晶粒粗
化温度略有提高。

3)A H 36钢比较合理的加热温度为1200
～1250℃。

4)在轧制温度一定时,加大变形量,奥氏体晶
粒尺寸减小。

5)两种钛含量钢相比,钛含量高的钢比钛含
量低的钢奥氏体晶粒尺寸小。

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