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铁素体中碳化钒的析出规律

铁素体中碳化钒的析出规律

铁素体中的碳化钒是在相变时以相间沉淀的方式析出的。相间沉淀是一个典型的共析转变过程。对这一过程的分析,既要考虑热力学驱动力的能量因素,也要考虑动力学过程的时间因素。对PD3钢而言,碳化钒的相间沉淀析出与通常的低碳低钒钢相比有三点不同:

,低碳低钒钢碳化钒的相间沉淀是在奥氏体向先析铁素体转变过程中发生的,析出温度较高;而PD3钢碳化钒的相间沉淀是在珠光体转变过程中发生的,析出温度较低。

第二,低碳低钒钢碳化钒的相间沉淀取决于铁素体和奥氏体的界面及其移动;而PD3钢不仅要受铁素体和奥氏体界面的影响,而且要受珠光体转变过程中渗碳体形成的影响,析出方式更为复杂。

第三,低碳低钒钢相间沉淀发生时,碳和钒原子只能通过反应形成碳化钒或形成固溶体;而PD3钢中碳和钒原子既有可能进入渗碳体形成合金渗碳体,也有可能形成碳化钒,多个过程互相竞争,所以,相间沉淀只能在珠光体片间距较宽的铁素体区域内发生。

相当一部分APF相界面被APFe3C相界面所取代,钒在APF相界面聚集到碳化钒析出的浓度就相对比较困难。部分靠近渗碳体界面的钒可以置换部分铁原子形成(Fe,V)3C的合金渗碳体,相应在渗碳体附近构成无碳化钒析出区。根据电镜观察的结果,PD3钢在钒含量低于0.21%时,仅有粗大的珠光体片内偶见碳化钒质点析出,从前面的分析可知,这些碳化钒质点是从奥氏体中析出的,说明此时还没有/相间沉淀0产生。显然,若冷却速度加快,珠光体片间距变细,相应的APF界面变得更加细小,钒容易被渗碳体吸纳,碳化钒的/相间沉淀0析出将受到***。随钒含量增加,铁素体和渗碳体中溶解的钒很快达到饱和,/相间沉淀0的驱动力进一步加大,但同时钒的增加又会促使珠光体片间距变小,反过来***了/相间沉淀0。

钒在钢中的行为及主要作用

钒在化学元素周期表中的位置决定了其化学性质。钒在化学元素周期表上位于第4 周期、第VB族，其3d 层电子数为3，是强碳化物和氮化物形成元素。钒具有体心立方结构，在任何温度都可以固溶在钢中。钢中含有一定量的碳和氮，它们会与钒化合，以碳化物、氮化物，或者碳氮化物形式在钢中析出。固溶和析出的钒会影响***演变，这些***特征将会影响到钢的各种性能。

在氮含量低的情况下，碳氮化钒在奥氏体中的溶解度积比碳化铌要高得多。在900℃以下，碳氮化钒可完全溶于奥氏体中，此外钒在奥氏体中的固溶度大于在铁素体中，因此，钒的主要作用是在γ/α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出强化。从固溶度积就可以认识到钒在钢中的作用。