铌对高铬铸铁堆焊层耐磨性的影响

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热处理过程中铌对高铬钢组织性能的影响

Ｋｅｒｓ：ｈａｅｔｅｔｈｇｈＯｉｍｔｅ；ｉｂｕ；ａｄｅｓｃｒｉｅ；ｍｐｃｕｎｓｙｗｏｄｅｔｒａｍｎ；ｉｈｃｒｍｕｓｅｌｎｏｉｍｈｒｎｓ；ａｂｄｉａｔｏｇｈｅｓｔｔ
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铌在汽车用热镀锌高强度钢中的应用

铌在汽车用热镀锌高强度钢中的应用Hardy MohrbacherNiobelCon bvba (2970 Schilde, Belgium)+32-3-4845260, hm@摘要：先进高强度钢板在现代汽车车体生产中所占比例不断增加。

这些钢级主要用于热镀锌或镀锌表面处理。

因此，在CGL（连续热镀锌线）生产线特有的热循环条件下，合理制定这类钢的冶金过程以获得预期性能是必要的。

根据现代车辆生产中获得的经验，钢板的性能尤其是成形性和焊接性能是需要改善的目标。

在这方面，铌微合金化值得人们注意。

铌在热机械轧制过程中的主要作用是的晶粒细化，从而使钢强度提高的同时也能改善韧性。

热轧带中的晶粒细化会保持到冷轧之后。

铌的第二个作用是获得更为均匀的微观组织，特别是对多相钢来说。

在特殊情况（例如弯曲和翻边）下，这一作用能够提高钢板的成型性能。

并且由于晶粒细化和/或沉淀硬化获得的强度增加可以使钢中的合金元素含量降低，从而提高钢板的焊接性能。

铌的另外一个作用是在CGL生产线热循环过程中对相变行为的影响从而扩大工艺操作窗口进一步优化钢的使用性能。

关键词：铌微合金化，微观组织细化，沉淀硬化，相变控制EFFECTS OF NIOBIUM IN GALV ANIZED ADV ANCED HIGH STRENGTH STEELS FOR AUTOMOTIVE APPLICATIONSHardy MohrbacherNiobelCon bvba (2970 Schilde, Belgium)+32-3-4845260, hm@Abstract: Advanced high strength steel grades are being significantly used in recent automotive bodies and their share is continuously increasing. Typically these steel grades are applied with a hot dip galvanized or galvannealed surface treatment. Therefore the metallurgy of such steels has been designed to achieve the desired properties under the typical thermal cycle of a CGL line. Having gained experience with these steel grades during recent vehicle generations, the improvement of specific properties particularly concerning formability and weldability is being targeted. In this respect, microalloying by niobium has drawn considerable attention. The typical, well-known effect of niobium is that of grain refinement occurring during hot rolling under thermomechanical processing conditions leading to increased strength as well as better toughness. Grain refinement in the hot band is carried over after cold rolling.A resulting secondary effect especially in multiphase steels is a more homogeneous microstructure. This improves the forming behavior under specific conditions such as bending and flanging. Furthermore, the strength gain by grain refinement and/or precipitation hardening principally allows reducing the alloying content improving weldability. Another interesting effect of niobium is its influence on the transformation behavior during the thermal cycle in the CGL line. This influence can be utilized to enhance the processing window and further optimize the steel’sapplication properties.Keywords: Niobium microalloying, microstructural refinement, precipitation hardening, transformation control1. 铌的主要作用铌作为一种合金元素被人们所熟知的原因是能够有效控制奥氏体化、再结晶、晶粒长大和析出行为，因此能够在一个较大的范围内调整力学性能。

铌在钢铸件与锻件中的应用

铌在钢铸件与锻件中的应用Geoffrey TitherReference Metals Company, Inc.，1000 Old Pond Road，Bridgeville, PA 15017-0217, U.S.A.摘要：近20年来，含铌的微合金钢在铸钢中的应用越来越多。

本文对这种钢的进展尤其是对其在海上工业中和在要求提高高温特性的应用方面作了详细的描述。

同时，还讨论了含铌合金钢在锻造中,特别是在汽车部件和紧固件中应用的发展。

1 引言微合金化钢消耗了世界铌总产量的80%，其产量占世界产钢总量的大约10%（世界年产钢量大约在8亿吨以上），注意到这一点非常重要。

除了汽车、管线、建筑和结构等用量大的领域外，微合金化的含铌钢还越来越多地应用于诸如铸件、锻件、汽车锻件和紧固件等小批量的领域。

为上述应用开发的所有钢都表现出较高的韧性、焊接性能和强度。

微合金钢也表现出良好的高温性能，因此其潜在的应用领域扩大了。

此外，对于某些应用上，如海上构件用连接头（offshore nodes），由于降低了应力集中，含铌铸钢在疲劳性能方面有了很大的改善。

尽管已经取得了很好的进展，但是铸造和锻造业仍然不完善，还需要我们集中精力来完善这门“相对新的”技术。

本文综述了在铸造和锻造领域中的一些最新进展。

2 微合金钢的设计微合金钢是典型的含有少量的铌、钒、钛和铝的中低碳钢，这些合金元素或者单独加入或者复合加入。

大多数商业化微合金钢的物理冶金学以及机械性能改善方面的进展已在文献（1-9）中详细地讨论了，这里只做简要的总结：（1）晶粒细化以提高强度和韧性；（2）比较低的碳含量（0.003%~0.15%）以改善韧性和焊接性能；（3）正火处理、终轧后冷却、或淬火或正火后时效处理过程中沉淀析出产生强化；（4）由于针状铁素体、贝氏体或马氏体等低温相变产物引起亚结构强化；（5）固溶强化，尽管这种强化方法由于最有效的固溶元素——碳、氮、磷和硅对钢的韧性产生极坏的影响而受到限制。

铬镍钨铌系铁基PTA堆焊合金的抗磨损机理

铬镍钨铌系铁基PTA堆焊合金的抗磨损机理采用AVK-A型高温硬度计测硬度，分别在CW/ML-M9销盘式磨损试验机和胶轮磨损试验机上进行高温磨损和常温磨损试验，用常温金相和高温金相、SEM、X 射线衍射观察试样的组织、碳化物，分析堆焊层成分和相组成。

2 试验结果及分析为了比较合金堆焊层的耐磨性，以stellite No12粉末堆焊层作标准试样。

试验结果见表2。

表2 试验数据由表2可见，两者比较接近，这表明铬镍钨铌系铁基合金适合于高温下使用。

2.1 堆焊层的微观组织及成分2.1.1 常温分析铬镍钨铌系铁基PTA堆焊合金的常温金相组织见图1。

由图1可见到灰色组织与奥氏体基体，灰色呈花朵状组织为奥氏体和碳化物的共晶体，白色不规则组织为碳化物。

图1 常温金相组织400 ×图2 X射线微区分析图2是X射线微区分析结果，可见1号黑色物为奥氏体基体，以铁为主，其中固溶了铬、镍、钨、铌。

镍是稳定奥氏体的元素，钨、铌是固溶强化元素，铬固溶于基体中为合金提供了良好的抗氧化和抗热腐蚀能力。

因此，该基体具有一定的硬度和耐磨性。

富铬奥氏体的室温硬度为400 HV，在磨料压入工件表面并产生切削作用后，材料塑性变形可诱发表面组织中的奥氏体相变，产生密排六方的ε马氏体和体心立方α马氏体，金属表面发生形变硬化，工件表面硬度急剧提高，材料抗磨能力显著增强［1］。

2号不规则有棱角的白色块状物富含铌，又由图3可知，这是NbC，NbC是高硬度(2 400 HV)、高熔点(3 600 ℃)的硬质相。

3号不规则灰色物质富含铬和铁，由图3可知，它是碳化物(Cr.Fe)7C3，是密排六方点阵结构，其硬度很高(1 200～1 800 HV)。

由图1可看出，(Cr.Fe)7C3呈束集分布状态，不连续的碳化物大大减轻了对金属基体的分割作用，使堆焊层的硬度和韧性显著提高。

4号也是奥氏体基体。

5号白色块状物富含钨，由图3可知，此是WC。

WC是高硬度(1 800 HV)、高熔点(2 785 ℃)的碳化物，密排六方结构，对室温和高温下的耐磨性都起着有益的作用。

铌在铸铁中应用

铌作为钢和铁的合金元素被使用由来已久。

铌被加入到奥氏体不锈钢中，以改善奥氏体不锈钢的抗晶界腐蚀能力。

这种含铌奥氏体不锈钢被用于制造化工和石油工业的大型设备。

铌加入到镍铬基和钴基高温合金中，可提高其高温稳定性和高温强度。

近二十年铌在材料中的应用得到了进一步的发展，〔1〕由于铌可以推迟先共析铁素体的析出，并大大延迟奥氏体开始转变为珠光体的时间，在低合金钢中加入0.05%~0.10%的铌，在铸态下得到贝氏体钢，免去了贝氏体化热处理过程；〔2〕由于铌可以显著提高铸钢的高温组织稳定性，而被用于铸钢轧辊的生产中。

含1.5%Nb的轧辊的使用寿命是高铬铸铁轧辊寿命的3倍；〔3〕铌在高温合金中的应用也引人注目，含35%Ni、25%Cr的Fe-Ni-Cr-Nb合金有极好的组织稳定性、蠕变断裂强度和抗碳化及还原性，可在1130℃下的空气中使用；〔4〕铌对组织稳定性的贡献还受到生物合金工作者的重视，铌加入到钛合金中，以提高其抗腐蚀性，这种钛合金被用作牙齿材料；〔5〕在AL203纤维增强金属间化合物基复合材料中，Nb2Al+NbAl 被认为是比较好的基体组织；〔6〕在航天工业中，C103(Nb 1.0% Hf1% Ti0.5% Zr)铌合金由于在1500℃的高温下仍然具有大于50MPa的强度，被用来制造高性能火箭发动机辐射冷却推力室和喷管延伸段以及连接法兰环等；〔7〕铌在微合金化钢中的应用发展也很快，特别是在冷轧汽车薄板生产中取得了长足进步。

本文详细介绍铌在铸铁中应用的研究结果，并对铌在铸铁中的应用前景进行探讨。

一、铌对灰铸铁组织及力学性能的影响采用高频感应电炉熔炼和湿型浇注研究了铌对3.0%～3.4%C、1.8%～2.0%Si、0.7%～0.9%Mn灰铸铁力学性能及耐磨性的影响，结果如图1至图4所示。

研究结果表明，灰铸铁的抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性都随着铌含量的增加而提高，当灰铸铁中含铌量高于0.25%时，其各项性能明显提高。

碳化铌耐磨堆焊药芯焊丝

碳化铌耐磨堆焊药芯焊丝北京固本科技有限公司针对高温磨损的特点开发的堆焊耐磨焊丝KB968是在高铬合金的基础上，通过添加热稳定性强、硬度高的碳化铌（NbC）硬质相制备的，成分如表1所示。

碳化铌熔点高达3200℃，硬度>2400HV，比刚玉还硬，耐磨性更强。

由于其熔点高，在堆焊后冷却过程中对Cr7C3起到细化晶粒的作用，显著提高堆焊层耐磨性，提高堆焊层抗脱离性能。

表1 KB968碳化铌焊丝成分（质量分数%）1 试验过程1.1 硬度及金相组织试验试板材质为Q345钢，堆焊材料为KB968碳化铌耐磨焊丝，堆焊参数如表2所示，堆焊成形效果如图1所示。

空冷后磨平，利用HR-150A多功能数字硬度计对堆焊层进行洛氏硬度测试，根据GB8640-1988规定，每个试样测定5个点，取平均值，试验采用金刚石压头，载荷为150kg，加载时间为5s，恢复时间为3s。

其中测定点之间的距离或任一测定点距试样边缘的距离≥3mm，每个试样测试5个点，取平均值。

表2 堆焊参数及性能图1 KB968堆焊成形效果堆焊层的组织测试首先采用金相切割机、金相镶样机、预磨机、抛光机等设备进行金相试样的制备，然后利用4X1、ols3000及MPEG3等型号显微镜进行组织观察与图像采集。

1.2 试验结果分析图2为堆焊层金相组织，图中方形白色相即为高硬度NbC，其弥散分布在马氏体上和残余奥氏体上，保护基体不受磨损。

碳化铌熔点高达3500℃，在堆焊层中起到细化晶粒的作用，Cr7C3硬质相都以碳化铌为形核质点包裹在NbC周边。

另外碳化铌尺寸小，在堆焊层中约10mm，与高铬碳化物（40~60mm）相比，其分布更致密，更均匀。

在KB968堆焊层中，由于碳化物的尺寸大大减小，单位面积内的碳化物分布更密集，因此在受到冲击载荷时，单个碳化物上承受的冲击力会大幅降低，因此整个堆焊层的耐冲击性能也会显著提高。

新型KB968碳化铌堆焊层硬度如表3所示，碳化铌硬质相的存在，使堆焊层硬度较高。

铌含量对Cr8WMo2V2SiNb钢组织和性能的影响

ａ．ａｔｓｒｃｕｅａｄｅｔｃｉａｂｄｒｈｌｇｍｐｏｅｓｃｓｔｕｔｒｎｕｅｔｃｒｉｅｍｏｐｏｏｙｉｒｖｄ．ｔｅａｕｔｏｅｒｃｏｙｃｒｉｅｎｒａｅｅｒａｌｏｒ．ｃｈｍｏｎｆｒｆａｔｒａｂｄｓｉｃｅｄｒｍａｋｂｙｔｅｓｓａｎｔｅｇｏｔｆａｓｎｔｒｉｔｉｈｒｗｈｏｕｔｉｇａｎ；ａｄｔｅｑｅｃｉｇｔｍｐｒｔｒｆｓｅｏｌｐｒｐａｅｙｉｃｅｓｄｂｄｉｇＮｏｒｅｅｎｈｕｎｈｎｅｅａｕｅｏｔｌｃｕｄａｐｏｒｔｌｎｒａｅｙａｄｎｂｔｅｉｉｃｅｓｅｏｄｒａｄｎｎｂｌｙａｄｗｅｒｒｓｓａｃｎｅｉｈｒｉｔｇａｅｃａｉａｒｐｒｉｓｏｔｅ．ｎｒａｅｓｃｎａｈｒｅｉｇａｉｔｎａｅｉｔｎｅａｄｇｔｈｇｅｎｅｒｔｄｍｅｈｎｃｐｏｅｅｆｓｅ１ｙｉｌｔＭａｅｉｌｎｅＮｉｂｕ，ＳｅｌＣ８ＭｏＶ２ｉｂ，Ｓｒｃｕｅｅｏｄｒｒｅｉｇ，ＭｅｈｎｃｒｐｒｅｔｒａｄｘＩｏｉｍｔｅｒＷ２ＳＮｔｕｔｒ，ＳｃｎａｙＨａｄｎｎｃａｉａＰｏｅｔｓｌｉ
ＬｕＪａｈａ，ＭａＤｎｓｅｈｎｈｎｕ，ＷｕＬｚｉｉｉｎｕａｇｈｎ，ＺａｇＺａｐｉｈ，ＣｅａｚｉｎｈｎｘａｈｎＺｉｈａｄＣｉＨｏｇｉｏ ’ （ｅｔｌｒｎａｄＳｅｌｅｅｒｈＩｓｔｔ，Ｂｒｎ００１２ＨｙｐｃａＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｙＣｔ，ｈｉｈａｇ５０１１ＣｎｒｏｎｔｅＲｃｅｃｎｅｈｏｇｏＬｄＳ￣ａｕｎ０３；ａＩｎｉｇｌｏｚ０３ＩｓｔｔｏｔｒｓａｄＭｅｌｒｎｉｅｒｇＫｎｉｇＵｉｒｔｏｉｃｄＴｃｎｌｇ，ｕｍｉ５０３ｎｔｕｆｅａｎｔｌｇＥｇｅｉ，ｕｍｎｎｅｓｙｆｅｅａｅｈｏｏＫｎｎ６０９）ｉｅＭａｉｌａｕｙｎｎｖｉＳｎｎｃｙｇ

铌元素对钢的影响

(1)查下稀土(铌Nb)对低碳钢的组织影响。

如，Nb的加入，会减小母相的层错能，增大新相的应变能，使板条宽度减小，还有Nb是强碳化元素，使C原子偏聚在晶界，起钉扎作用，等等一些影响。

查好了发word给我，带上参考文献文献搜索工具：1、万方、维普、知网2、goole-学术搜索-(2)查下低碳钢准解理断裂及解理断裂中裂纹传播路径及影响因素。

附上文献(一)Nb在钢中阻止再结晶的进行和阻碍再结晶晶粒长大的作用显著，原因是Nb的碳氮化物在轧钢时可以“钉扎”晶界，“钉扎力”大于该温度下的再结晶驱动力。

含Nb钢中有板状粗大析出物(富N的Nb(C，N))和细小的球状析出物(富C的Nb(c，N))，其中富c的Nb(C，N)可有效地钉扎晶界，Nb还可以与碳、氮结合形成NbC—NbCo．孙NbN等相，在再结晶过程中，因NbC、NbN、Nb(CN)对位错的钉扎和阻止亚晶界的迁移使再结晶时间大大延长，且随析出量的增加而增大。

Nb的碳化物和氮化物在800～900℃都有一定的溶解，从而在随后的空冷过程中能析出更多细小弥散分布的Nb的碳氮化物，对晶粒长大具有强烈的阻碍作用∞J。

另外，由于Nb的原子半径比铁大得多，固溶态Nb在晶界富集浓度高达1．O％以上(原子比)，而晶内较低，所以Nb具有强烈的拖曳晶界移动能力，这种作用远高于固溶Ti。

Nb的双重作用表现出提高了再结晶的温度、阻止晶粒长大的最终效果。

(二)1、铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。

在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。

铌可改善焊接性能。

在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

2、固溶强化作用很明显，提高钢的淬透性(溶于奥氏体时)，增加回火稳定性，有二次硬化作用，提高钢的强度、冲击韧性，当含量高时(大于碳含量的8倍)，使钢具有良好的抗氢性能，并提高热强钢的高温性能(蠕变强度等)。

3、铌的有益作用是：1）能生成高度分散的强固的碳化物NbC（熔点3500℃），所以可细化晶粒，直加热至于1100～1200℃，仍可阻止晶粒长大。

N和Nb对Fe-Cr-C堆焊层组织和性能的影响

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｗｉｔｈｇｏｏｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＦｅＣｒＣａｌｌｏｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｒｏｕｇｈａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｒａｔｉｏｏｆｆｅｒｒｏｎｉｏｂｉｕｍａｎｄｉｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｉｎｔｈｅｆｌｕｘｃｏｒｅｄｗｉｒｅｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＮｂａｎｄＮｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｂｏｔｈｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＯＭ），ａｎｄｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｔｙｐｅａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ（ＥＤＳ）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｈａｓｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＸｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ（ＸＲＤ），ａｎｄｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｗｅｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＮｅｌｅｍｅｎｔｉｓ３％ａｎｄｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＮｂｅｌｅｍｅｎｔｉｓ１０％，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｃｏｎｓｉｓｔｏｆｓｕｃｈｐｈａｓｅｓａｓｔｈｅｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｒｅｔａｉｎｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅ，Ｍ７Ｃ３ａｎｄＮｂＮ，ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｓｕｒｆａｃｉｎｇｌａｙｅｒｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｖａｌｕｅｏｆ５８６ＨＲＣ，ａｎｄｔｈｅｗｅａｒｌｏｓｓｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔｖａｌｕｅｏｆ０１７３ｇ．

铌在高铬铸铁堆焊层中的存在状态

至于铌元素在高铬铸铁中到底是怎么存在的，以及如何提高耐磨性或改善其他性能的，尚未见详细的研究报道。文中主要研究了铌的存在状态及对高铬铸铁堆焊层性能的影响机理。
1试验
1.1 试验焊丝焊丝的生产过程是采用有缝药芯焊丝的生产
收稿日期：2008–08–28；收稿日期：2008–09–18 作者简介：田大标(1969–)，男（汉），河北深州人，高工，硕士。
39
对六方形碳化物旁边的白亮块进行成分扫描，结果如图 4 所示。白亮色小块中的铌含量很高。
1800
0
keV
图 2 六方形组织成分扫描
Fig.2 The composition of the haxagon microstructure
对六方形碳化物和白亮小块之外的区域进行成分扫描，结果见图 3。灰色基体中含有 Cr、Si、Mn、 Fe 等金属元素，铌含量很低，可以认为是碳化铌的固溶析出或者是下层的碳化铌颗粒的影响结果。
第 21 卷第 6 期第2600期8 年 12 月
中国表面工程
田大标C：HI铌NA在S高U铬RF铸AC铁E堆E焊NG层IN中E的ER存IN在G状态
Vol.21 No.6 December 200387
铌在高铬铸铁堆焊层中的存在状态
田大标
(煤炭科学研究总院北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013)
3000
0 keV
图 3 灰色基体成分扫描 Fig.3 The composition of the grey matrix
数量
0
keV
图 4 白亮色小块的成分扫描 Fig.4 The composition of the lighter dot
由以上扫描结果可以看出，铌元素几乎全部存在于白亮色颗粒中，从试验条件和经验判断，白色块状颗粒为 NbC 颗粒。其形状大多数为菱形。

铌元素对铸造不锈钢铸件抗晶间腐蚀性能的影响

铌元素对铸造不锈钢铸件抗晶间腐蚀性能的影响【摘要】：根据相关文献显示：制备四种不同Nb含量的合金，经1100℃固溶处理后，显微组织观察表明合金中析出NbC的量随Nb含量的增加而增加。

晶间腐蚀试验结果表明：通过在不锈钢中加入Nb元素，可大幅提升奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力，使其腐蚀率满足“≤60mils/a（A262B法）或≤0.4mm/a（A262 C法）”的要求。

【关键词】晶间腐蚀、敏化处理、析出物、贫铬Effect of niobium on intercrystalline corrosion resistance of Ultra-low carbon austenitic stainless steelKunpeng Teng Technology Department of Industrial Materials（Dafeng）【Abstract】According to the relevant literature: four alloys with different Nb contents have beendesigned and smelt. After 1100℃solution treatment, microstructure observationindicates that the content of NbC precipitation increase with the growing of Nb content inNb bearing austenitic stainless steel. The results ofintergranular corrosion test illustratethat the corrosion rate of Ultra-low carbon austenitic stainless steel can be reduced tolessthan≤60mils/a (A262 method B) A262 method B0.4mm/a (A262 method C) byadding 0.2~0.35% Nb.【Key words】 Intergaranular corrosion, Sensitization, Precipitate, Cr-depletion1.概述近期我厂收到多批特殊晶间腐蚀订单：CF3材质按ASTM A262 B法和C法进行腐蚀实验，CF3M材质按AST M A262 方法B进行腐蚀实验，接收标准为分别为：C法, ≤0.4mm/a；B法, ≤60mils/a，常规CF3、CF3M材质腐蚀率验证结果如下：表1.常规不锈钢腐蚀率序号材质腐蚀方法C（%）腐蚀率结论1CF3A262 B法0.02199mils/aN O2CF3A262 C法0.0170.64mm/aNO3CF3M A262 B法0.020120mils/aNO从上表1中可以看出，常规CF3、CF3M材质无法满足相关B法、C法腐蚀率的特殊要求，需根据理论分析，结合实际验证，得到合理的解决方案。

《表面技术》2008年第6期

进一步的研究表明，其强化机制主要表现在３方分布大量微孔，孔径均匀，使得膜层有一定的粗糙个度。钛氧化膜对仿生液的浸润性优于钛合金基体，氧面：冲击变形后堆焊金属中存在ＮＷ金属间化合物；ｉ
堆焊金属变形后，基体中增加了大量的位错和孪晶；
衍火后的高温冲击变形试验。试验结果表明：钴基模具膜。采用Ｘ射、扫描电镜研究氧化膜的结构、形堆焊金属具有较显著的冲击强化效果，尤其是高温冲貌，结果表明：钛表面氧化膜层含有大量锐钛矿相和击强化效果。对冲击前、后堆焊金属的显微组织进行少量钛酸镁相，表现出陶瓷性质，氧化膜层表面均匀
表面工程资讯・０８２０年第６５期Ｉ５
பைடு நூலகம்
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文献资源文摘辑要
纳米二氧化钛改性弹药用涂料的研究
附：目次
为了降解吸附弹药库房中的有害气体，以减少对Ａ，ｕＮ．ｕ１．、ＣＴＣ、石墨．ｕＯＣＣ复合铸件的保管人员及弹药的危害，分析了弹药库房中的有害气制备及性能研究……………………………李卫平等体来源及危害。讨论７ＴＯ，殊的光降解性能，以嵌钛合金生物活性陶瓷膜的电化学制备和性能研究ｉ特
状或四角星型。
采用正交设计法，获得了在环保型电解液中钛合金经微弧氧化其表面生长出生物活性陶瓷层的最优工
艺，即：镁盐５ｇＬ／，硅酸盐４／，添加剂５ｇＬ０ｇＬ／，氧
冲击对钴基模具堆焊金属组织与性能的影响对一种钴基模具堆焊金属进行了常温和６０℃ 回０化电流密度１５ｍｍ，溶液温度３６５℃。当氧化时间为３ｎ，可获得６１ｍ的灰色光滑氧化０ｍｉ时～０ｕ

金属铌对铬钼铸钢组织与性能的影响研究

由于铌含量较小，所以对试样的相组成影响不大。
时间，ｌ１
图１热处理工艺曲线根据试验材料所需组织和性能，在６５０℃以上应缓慢冷却，
（３）热处理后的能谱分析。铌在钢中的存在形式有３种： ① 形成铌的碳化物，热处理过程中以第二相的形式析出； ② 与钢中夹杂物结合； ③铌固溶于钢中。对含Ｎｂ０．０３９％的钢经调质处理后试样组织放大１０００倍进行能谱分析，观察Ｎｂ元素在基体中的分布情况。Ｎｂ元素和Ｃ、Ｎ元素的分布位置相对应，因此可以推断Ｎｈ在调质处理后的钢中主要是以碳氮化物的形式存在，
性能。
一
特性，本试验热处理选用１０号机油为淬火介质。
二、试验结果与分析
在锻造好的厚板上切取１０ｍｍ￣１０ｍｍ￣１０ｍｍ立方体，将
表面打磨平整，进行成分分析。对常规元素，用直读光谱成分分
析仪分析，成分见表１。试样的成分跟试验设计成分差别不大，
、
试验材料制备
Ｃ０．４０ｌ０．４１２０．３９４０．４０９０．４０９
ｓｉ０．２９８Ｏ＿３ｌ２０．２８４０．３２００．３２０
Ｃｒ０．９４６０．９９００．９８９０．９９５０．９９５
选择４０ｍｉｎ。
１．组织观察与分析
（１）金相观察。图２为试样经过调质处理后的金相组织。

铌对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响

铌对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响
谭银元;严汉芳
【期刊名称】《现代铸铁》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】研究了铌对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响规律.结果表明,在高铬锰白口铸铁中加入微量的铌能细化品粒,改善碳化物的形貌和分布.当铌加入量为0.2%时,在850℃淬火,力学性能获得最佳配合,冲击韧度为7J/cm2,硬度为62HRC.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】谭银元;严汉芳
【作者单位】武汉船舶职业技术学院,430050;武汉船舶职业技术学院,430050【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
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4.添加硼和热处理工艺对高铬白口铸铁组织和性能的影响 [J], 吕刚磊;刘军;刘正颖;宋海涛
5.多元低合金对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响 [J], 谭银元;许小平
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高铬铸铁堆焊层组织对冲蚀磨损性能的影响(1)

高铬铸铁堆焊层组织对冲蚀磨损性能的影响任振安宣兆志刘海军宋国太杨坚(长春吉林工业大学)(吉林省电力科学研究院)摘要采用正交试验法研究了粘结焊剂中高碳铬铁、石墨、钼铁对埋弧堆焊层组织、硬度及耐冲蚀磨损性能的影响规律。

堆焊层为亚共晶组织时,硬度低,耐冲蚀磨损性能差;共晶堆焊层硬度高,耐冲蚀性能有所提高;堆焊层为含有少量一次碳化物的过共晶组织时,硬度高,耐冲蚀磨损性能最好;一次碳化物过多时,虽然硬度高,但耐冲蚀磨损性能下降。

试验得到了最佳粘结焊剂配方。

关键词: 高铬合金铸铁堆焊层冲蚀磨损0 序言高铬合金铸铁是一种用途广泛的耐磨材料,受到人们的普遍关注,对其成分、组织及性能做了大量研究[1~8]。

一般认为,高铬合金铸铁耐磨性好,但冲击韧性差,故主要用于磨粒磨损条件下,对其耐冲蚀磨损性能的研究很少[9]。

而采用堆焊方法在韧性良好的钢基体上堆焊合金铸铁耐磨层,既可以保证结构的强度与韧性,又可以保证表面耐磨性[10]。

本文采用高合金粘结焊剂配以低碳钢焊丝进行埋弧堆焊,探讨了焊剂中合金剂高碳铬铁、石墨、钼铁加入量对堆焊层组织的影响,进而得出了堆焊层组织对硬度及耐冲蚀磨损性能的影响规律。

1 试验母材为Q235钢,规格为260mm 65mm 10mm 。

埋弧焊丝为H 08A 普通低碳钢焊丝,直径4mm 。

粘结焊剂的原料有大理石、萤石、石英、钛白粉、石墨、高碳铬铁、钼铁、硼铁、钛铁等物质。

按焊剂配方称取药粉干混后,加入15%左右的水玻璃湿混,用3mm 3mm 的筛子过筛造粒,50 低温烘干后二次过筛再在350 ~400 温度下烘干2h,炉内冷却后装袋待用。

用上述H 08A 焊丝配以自制的粘结焊剂在MZ-1000型埋弧自动焊机上进行堆焊。

堆焊规范为U =42~44V,I =550~600A,v H =10mm/s,焊丝伸出长度H =50mm 。

采用四道三层堆焊法,第一层并排焊二道,再在第一层中间堆焊二道(层),总堆高12~15mm 。

铌含量对Cr20过共晶高铬铸铁组织和性能的影响

~试验研究~铌含量对Cr20过共晶高铬铸铁组织和性能的影响胡楠楠1，郏义征2(1.四川建筑职业技术学院材料工程系，四川德阳618000;2.四川建筑职业技术学院机械工程系，四川德阳618000)摘要：采用金相试验、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验研究了不含铌和含0. 5、1.0%Nb(质量分数）的&20过共晶高铬铸铁的铸态组织和性能。

结果表明，添加N b元素能有效细化C r20过共晶高铬铸铁的铸态组织，随着铌含量的增加，初生破化物M7C3从粗大的杆条状转变细小、弥散分布的多边形块状，共晶碳化物从细长条状转变为弥散分布的点状。

添加铌的C20过共晶高铬铸铁的硬度并未明显提高，含铌量为10%的C20过共晶高铬铸铁的硬度比不含铌的仅提高了约6%。

然而，铌的加入显著地提高了 C20过共晶高铬铸铁的耐磨性，含N b量为10%的C20过共晶高铬铸铁的磨损量比不含N b的减少了约21%。

关键词：C20高铬铸铁;铌含量；显微组织；硬度;耐磨性中图分类号：TG143.1 文献标识码：A文章编号=1008-1690(2018)02-0026-05 Effect of Niobium Contents on Micrrstructure and Propertiesof Cr20 Hypereutectic High-Chromium Cast IronHUNannan1 , JIA Yizheng2(1. Department of Materials Engineering,Sichuan College of Architectural Technology,Deyang618000,Sichuan China; 2.Department of Mechanical Engineering,Sichuan College of Architectural Technology,Deyang618000, Sichuan China )Abstract：Microstructure,hardness and wear resistance of Cr20 hypereutectic high-chromium cast iron(HCCI) without niobium and with0. 5 and 1.0% Nb by mass were investigated by metallographic examination,XRD, hardness measurements and wear testing.T he results showed that the addition of niobium to the Cr20 hypereutectic high-chromium cast iron could effectively refine the as-cast structure,and that with t he increa the primary carbide M7C3changed from coarse rod to polygonal block in shape from elongated bar to dispersed dot in shape.The addition of niobium has no obviou of the Cr20 hypereutectic HCCI,and hardness of the Cr20 hypereutectic HCCI containin higher than that of one without niobium.However,wear resistance of the Cr20 hypereutectic HCCI was remarkably improved due to the addition of niobium,and wear loss of the Cr20 hypereutectic HCCI containing 1.0% Nb was about21%less than that of one without niobium.Key words：Cr20 hypereutectic high chromium cast iron；niobium content;microstructure;hardness;wear resistanceC20过共晶高铬铸铁越来越广泛地应用于在油机、造纸机的磨片等，显示出了良好的耐磨磨料磨损条件下服役的易损件，例如各种饲料机、榨性[12。

铌在堆焊金属中的应用

表１堆焊金属成分（ｔ及硬度（Ｒ）、％）ｖＩＣｔ
ＴａｌＣｎｅｔｏｉｌｍｅｔｗｔ）ａｄｈｒｎｓｂｅ１ｏｔｎｆｍａｎｅｅｎｓ（ｎａｄｅｓ（ＲＣ）ｏｕｆｃｎｌｔｌＨｆｓｒａｉｍｅｄｍｅａｓｇ
Ａｎｈｒｉｉｔｒｃｓｅｆｃｒｉｅｒｉｃｓｅ．ＩｄｃｔｓｔａｌｙｎｆｔｄｔｅｐｅｐｔｉｐｏｅｓｓｏａｂｄｓａｅｄｓｕｓｄｔｎｉａｅｈｔｌｉｏｉｏｃａｎｇｉａｏｇＮｂｎ
ｏａｎｔ．Ｔｈｏｅｏｈａｂｄｓｉｘｄ．ａｄｔｅｉｎｒｏｈａｂｄｓｃｎａｎｒｈｎＮｂ．ｗｈｌｒｒｂｉｉｅｅｃｒｆｔｅｃｒｉｅＳｏｅｎｈｅｆｔｅｃｒｉｅｏｔｉｅｍｏｅＴｉａｉｎｄｔｉｍｏｅＮｂｅ
摘要利用Ｘ射线衍射、Ｍ、ＰＴＥＥＭＡ、Ｅ等研究了含Ｎｂ堆焊金属中的碳化物分布形态及基体组织，ＳＭ分析了碳化物形成过程。结果表明，Ｎｂ的加入有利于形成大量碳化物硬质相，Ｎｂ含量过多时，但会形成铁素体基体及大
量共晶碳化物，导致堆焊金属硬度过低；量ＴｉＮｂＶ共同作用时，获得大量均匀分布的颗粒碳化物及马氏体或贝适、、能氏体基体，颗粒碳化物是以氧化物为核心的复合碳化物，内层Ｔｉ量高于Ｎｂ外层Ｎｂ含量高于Ｔｉ含，。关键词铌・０
材料导报
２０年５月第２专辑 Ⅵ ０６Ｏ卷

铌对高铬铸铁的影响！

铌对高铬铸铁的影响！铌与碳亲和力很强，属于碳化物形成元素。

铸态高铬铸铁中的铌大部分与碳结合，存在于碳化物中。

这种碳化物形成温度远高于高铬铸铁的液相线温度，铁水中的碳优先消耗于与铌结合，形成显微硬度高达HV2400的碳化铌（NbC).NbC以多种形态弥散分布在基体中。

随后在共晶反应过程中形成NbC+y-Fe共晶组织。

加铌高铬铸铁中M7C3相应减少。

当铌含量低于0.5%时，形成的NbC有限，对材料的抗磨能力影响并不十分明显。

高铬铸铁中加入铌后共晶团组织得到细化，使共晶团尺寸减小，共晶团数量相应增加。

这些都有助于抵抗磨料的冲击与切削作用，改善高铬铸铁抗磨能力。

加铌对于过共晶高铬铸铁组织的细化效果更显著。

例如：铬=17%、碳=3.9%的高铬铸铁中，初生碳化物尺寸50微米，共晶团尺寸100微米；加铌1.4%后，初生碳化物尺寸变为20微米，共晶团尺寸变为70微米。

细化程度随加铌量的增加而提高。

铌使共晶点向高碳方向移动。

例如铬=16.25%、碳=3.80%过共晶成分高铬铸铁加入0.17%Nb后，显微铸造中充满共晶碳化物，而且碳化物量和硬度都有所提高。

从这一点看，加铌优于加硼使共晶点左移，在含碳量相同情况下，加硼使共晶碳化物减少。

采用铌与硼对高铬铸铁进行复合变质处理，可使组织进一步细化。

铸态基本金属的硬化性能得到改善。

例如铸件经过脱稳处理后在空气中冷却，基本硬度由不加铌时的HV700提高到复合变质后的HV900左右。

亚共晶高铬铸铁件凝固时，大约只有百分之几的铌溶入初生奥氏体，其余进入碳化物。

但是考虑到固溶于奥氏体中的少量铌对基体的转变行为有较明显的影响，阻止奥氏体晶粒长大，也推迟奥氏体向珠光体转变的孕育期，和钼有相似的作用，因此希望铌尽可能多地进入基体。

为使铌进入基体，需要在1150~1200摄氏度温度下进行高温固溶处理。

在固溶温度下进行较长时间保温，大部分NbC分解而溶入奥氏体。

然后快速冷却（根据铸件模数进行空冷或强制风冷），铌将固定在固溶体中。

铌在铸铁中的作用及含铌铸铁_铸铁中的微量元素讲座之三_翟启杰

经过小时保温后不含合金元素的冷硬铸铁的常温硬度由根据对含铌冷硬铸铁组织的研究结果铌含量小于时铌使冷硬铸铁力学性能提高的原因一方面是由于铌的加入提高了莱氏体组左右
专题讲座—— — 铌在铸铁中的作用及含铌铸铁
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专题讲座—— — 铌在铸铁中的作用及含铌铸铁
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表# /012 # 铸铁种类含镍铸铁含钼铸铁含铌铸铁
固态相变温度 , - . 测定结果峰值温度 *(# *+* **+ 相变结束温度 +($ +*( +($ , 0 . 团块状 F1G 富铌相 ($$$ H
/345 6347854 9: 498;< =>043 560?4;5;9? 53@=3605763 相变开始温度 (($ )%$ )%$
专题讲座—— — 铌在铸铁中的作用及含铌铸铁
变结束温度含钼铸铁更高一些。由此可见，铌和钼可以提高铸铁的高温组织稳定性。 !" # 铌在铸铁中的存在形态铸铁中铌总量很低，难以直接测定铌在铸铁基体组织中的存在，采用测定显微硬度的方法可以间接确定铌等合金元素在铸铁基体组织中的存在。图 % 是普通、含铌、含镍、含钼冷硬铸铁基体组织显微硬度，该图表明铌、镍、钼都使铸铁中渗碳体显微硬度显著提高，而镍和铌使莱氏体和珠光体硬度稍有提高，钼对莱氏体和珠光体硬度影响不大。这表明，铌、钼、镍三种元素都可以固溶到渗碳体组织中，其中镍的固溶强化作用最大，铌次之。铌和镍也可以固溶到珠光体和莱氏体中。