一般的(de)晶粒(li)細(xi)化(hua)方(fang)法是在煉鋼(gang)過程中向鋼(gang)液添加微(wei)(wei)合金元(yuan)素(Nb、 V、 Ti、 B、 N 等)進(jin)行變質處理(li) ,以提供大量(liang)的(de)彌散(san)質點(dian)促進(jin)非均質形核(he) ,從而使鋼(gang)液凝固后獲得更多(duo)的(de)細(xi)晶粒(li)。這種微(wei)(wei)合金化(hua)(合金的(de)總(zong)質量(liang)分數(shu)小(xiao)(xiao)于 0.1 %)是比較(jiao)有效的(de)細(xi)化(hua)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料晶粒(li)的(de)方(fang)法之一。在一定范圍(wei)內 ,隨微(wei)(wei)合金元(yuan)素含量(liang)的(de)增加 ,鐵(tie)素體晶粒(li)越(yue)細(xi)小(xiao)(xiao)。

晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)細化(hua)(hua)(hua)原因有兩方(fang)面:一方(fang)面,某些(xie)固溶合金(jin)化(hua)(hua)(hua)元(yuan)素(su)(su)(W ,Mo ,Mn 等(deng))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)入(ru)提高(gao)了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)溫(wen)度,同(tong)時(shi)(shi)也可(ke)降低(di)在(zai)(zai)一定(ding)溫(wen)度下晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長(chang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度;另一方(fang)面,某些(xie)強(qiang)(qiang)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)形(xing)成元(yuan)素(su)(su)(如 Nb ,V , Ti等(deng))與鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳或氮形(xing)成尺(chi)寸(cun)為納米級(ji) (20～100 nm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu),釘扎晶(jing)(jing)(jing)(jing)界 ,對晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)增(zeng)長(chang)有強(qiang)(qiang)烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)礙作(zuo)用 ,并(bing)且當(dang)這種納米級(ji)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)所(suo)占體(ti)(ti)積分數為 2 %時(shi)(shi) ,對組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)細化(hua)(hua)(hua)效果最好(hao)。鈮是鋼(gang)(gang)中(zhong)常加(jia)入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)合金(jin)元(yuan)素(su)(su) ,通常加(jia)入(ru)量小(xiao)于 0.05 %,在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)形(xing)成 NbC、 NbN 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu) ,在(zai)(zai)再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)過程中(zhong) ,因 NbC、NbN 對位(wei)錯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)釘扎和(he)(he)阻(zu)止亞(ya)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界遷(qian)移可(ke)大(da)大(da)延長(chang)再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)時(shi)(shi)間 ,而且鈮阻(zu)止奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)回復(fu)、再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用最強(qiang)(qiang)烈(lie),當(dang)鋼(gang)(gang)中(zhong) w (Nb) = 0.03 %時(shi)(shi) ,即可(ke)將(jiang)完全再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最低(di)溫(wen)度提高(gao)到950 ℃左(zuo)右(you),鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)入(ru)鈮 ,并(bing)通過再(zai)(zai)結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)控軋技術可(ke)使(shi)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)細化(hua)(hua)(hua)到6μm。釩與碳和(he)(he)氮有較強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)親和(he)(he)力 ,形(xing)成 V (C ,N)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彌(mi)散小(xiao)顆粒(li) ,對奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界有釘扎作(zuo)用,可(ke)阻(zu)礙奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界遷(qian)移 ,即阻(zu)止奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長(chang)大(da),并(bing)提高(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度;同(tong)時(shi)(shi)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de) V(C ,N)在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)向鐵素(su)(su)體(ti)(ti)轉變期間在(zai)(zai)相界面析出,有效阻(zu)止了(le)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)長(chang)大(da),起到細化(hua)(hua)(hua)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

通常,鋼中(zhong)釩加(jia)入量控制(zhi)在(zai) 0.04 %～0.12 %范圍。高(gao)溫下,鋼中(zhong)鈦(tai)以 TiN、 TiC彌散(san)析(xi)出,可以成為鋼液凝固(gu)時的固(gu)體晶(jing)核,有利于結晶(jing),細化(hua)(hua)鋼的組(zu)織(zhi)。鈦(tai)也(ye)是(shi)極活潑的金屬元素(su) ,能與鐵和碳(tan)生成難(nan)溶的碳(tan)化(hua)(hua)物質點(dian) ,富集在(zai)晶(jing)界處 ,阻止晶(jing)粒粗化(hua)(hua)。通常鈦(tai)的加(jia)入量應大于 0.025 %。

合金元(yuan)素一般(ban)是以復(fu)合形(xing)式加入鋼(gang)中(zhong) ,而且復(fu)合合金化處(chu)理(li)效果比單一合金化處(chu)理(li)效果更(geng)好。微合金化元(yuan)素對形(xing)變誘(you)(you)導相變也(ye)有影響 ,鈮可提高形(xing)變誘(you)(you)導相變溫度 ,擴大形(xing)變誘(you)(you)導變形(xing)區 ,更(geng)易(yi)獲(huo)得(de)超(chao)細(xi)(xi)晶鐵素體。鋼(gang)中(zhong)碳含量降至超(chao)低碳范圍(wei)時(shi),也(ye)容易(yi)發生形(xing)變誘(you)(you)導相變 ,并(bing)獲(huo)得(de)超(chao)細(xi)(xi)晶粒。但單純的微合金化細(xi)(xi)化技術(shu)對鋼(gang)鐵材料(liao)組織(zhi)細(xi)(xi)化有較(jiao)大的局限性 ,因此應結合一定的熱處(chu)理(li)工藝進行綜合細(xi)(xi)化 ,才能獲(huo)得(de)較(jiao)好的效果。

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