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本文针对残余元素Sn在连铸等热塑性变形过程中易向晶界偏聚,降低晶间聚合力,恶化铸坯的热塑性这一共性问题,利用Gleeble热-力模拟试验机、电子背散射衍射系统(EBSD)、原位俄歇能谱分析仪(AES)、光学显微镜(OM)以及布氏硬度仪等手段,主要研究了热塑性变形过程中硼、锡在钢中的竞争偏聚行为及其对组织与性能的影响,得到了如下主要结论:
在本文中,通过控制钢中的N含量,并添加微量Ti,能够有效控制钢中BN的析出,使钢中的硼以固溶态的形式存在,为其在后续热历程过程中的偏聚以及抑制其他元素的晶界偏聚提供了可能。另外,随着B含量的增加,实验用钢退火后的晶粒尺寸先增加后降低,布氏硬度则先减小后增大。B含量在34ppm时,退火后实验用钢的晶粒尺寸最大,平均尺寸高达216μm,硬度也最低,为59.8HB。当B含量超过60ppm时,退火后实验用钢的晶粒尺寸逐渐降低,硬度则逐渐提高。此外,随着钢中硼含量的增加,实验钢的相变起始温度逐渐减小;硼含量在34-91ppm时,相变温度下降了3-5.8℃。
随着变形温度的降低、应变速率的增大以及应变量的增大,实验用钢中低ΣCSL晶界含量降低,Sn的晶界偏聚量逐渐增加。另外,热塑性变形过程中,硼发生了显著的晶界偏聚,能够优先占据晶界偏聚位置,抑制钢中Sn的晶界偏聚。且硼的晶界偏聚量,随着变形温度的降低、应变速率的增大以及应变量的增大而增大。
随着硼含量的增加,钢中低ΣCSL晶界含量逐渐增加。热塑性变形过程中,Sn5B0钢中Sn的晶界偏聚最严重,晶界处Sn的原子百分比为0.63%,硼的添加能够抑制钢中的Sn的晶界偏聚,随着硼含量的增大,Sn的晶界偏聚量逐渐减少,在本试验条件下,当硼的添加量为91ppm时,晶界Sn的原子百分比下降至0.2%,晶界Sn含量减少了68.3%。另外,随着硼含量的增加,热塑性变形过程中晶界B的偏聚量也逐渐增加。此外,不含硼的实验用钢中{111}<110>、{110}<110>织构组分最强,而{001}<110>织构组分最弱。随着硼含量的增加,{111}<110>、{110}<110>织构组分强度下降,而{001}<110>织构强度上升。
在本文中,通过控制钢中的N含量,并添加微量Ti,能够有效控制钢中BN的析出,使钢中的硼以固溶态的形式存在,为其在后续热历程过程中的偏聚以及抑制其他元素的晶界偏聚提供了可能。另外,随着B含量的增加,实验用钢退火后的晶粒尺寸先增加后降低,布氏硬度则先减小后增大。B含量在34ppm时,退火后实验用钢的晶粒尺寸最大,平均尺寸高达216μm,硬度也最低,为59.8HB。当B含量超过60ppm时,退火后实验用钢的晶粒尺寸逐渐降低,硬度则逐渐提高。此外,随着钢中硼含量的增加,实验钢的相变起始温度逐渐减小;硼含量在34-91ppm时,相变温度下降了3-5.8℃。
随着变形温度的降低、应变速率的增大以及应变量的增大,实验用钢中低ΣCSL晶界含量降低,Sn的晶界偏聚量逐渐增加。另外,热塑性变形过程中,硼发生了显著的晶界偏聚,能够优先占据晶界偏聚位置,抑制钢中Sn的晶界偏聚。且硼的晶界偏聚量,随着变形温度的降低、应变速率的增大以及应变量的增大而增大。
随着硼含量的增加,钢中低ΣCSL晶界含量逐渐增加。热塑性变形过程中,Sn5B0钢中Sn的晶界偏聚最严重,晶界处Sn的原子百分比为0.63%,硼的添加能够抑制钢中的Sn的晶界偏聚,随着硼含量的增大,Sn的晶界偏聚量逐渐减少,在本试验条件下,当硼的添加量为91ppm时,晶界Sn的原子百分比下降至0.2%,晶界Sn含量减少了68.3%。另外,随着硼含量的增加,热塑性变形过程中晶界B的偏聚量也逐渐增加。此外,不含硼的实验用钢中{111}<110>、{110}<110>织构组分最强,而{001}<110>织构组分最弱。随着硼含量的增加,{111}<110>、{110}<110>织构组分强度下降,而{001}<110>织构强度上升。