CSP条件下稀土微合金钢的微结构与组织演变机理

薄板坯连铸连轧是当今世界钢铁工业先进的生产技术，然而，与常规流程生产的薄板产品相比，其存在时效明显，屈服强度高，表面质量控制难等特点。因此，扩大CSP工艺生产规模，开发高附加值产品，成为薄板连铸连轧工艺发展急需解决的问题。申请者前期研究工作表明，微量稀土的添加使CSP条件下SPCC钢动态再结晶明显推迟，并得到针状铁素体，同时CCT曲线右移。这对于钢的力学性能控制及生产高性能厚规格热轧板具有重要意义，但其微结构与作用机理目前尚不清楚。本项目拟在现有冶金质量控制水平下，结合CSP工艺特征，深入研究稀土添加对钢组织学、相变动力学、静态/动态再结晶行为的影响规律，掌握稀土在钢中的固溶及固态反应，控制CSP钢的组织、结构、性能的影响因素；通过组织研究与热力学分析，从根本上弄清稀土在钢中的存在形式，丰富固溶或夹杂稀土在钢中作用机理的理论体系，为解决CSP工艺下生产高性能高附加值稀土钢板提供科学依据。

研究钢中稀土微合金化一直是物理冶金研究的难题。.本项目结合CSP工艺特征，深入研究了稀土添加对钢组织学、相变动力学、再结晶行为的影响规律，探索了控制现代短流程下稀土高附加值钢板的组织、结构、性能的影响因素；探索了稀土在钢中的固溶及固态反应，稀土对材料的组织结构影响规律。通过组织研究与热力学分析，对稀土在钢中存在状态的精确表征进行了有益的探索，为从根本上弄清稀土在钢中的存在形式，丰富固溶或夹杂稀土在钢中作用机理的理论体系提供了重要理论依据，为生产高性能高附加值稀土钢板提供了基础支持。.以稀土钢铸坯为基料，利用实验室真空热处理炉，模拟了基于CSP条件工艺冷轧板再结晶实验，研究CSP钢在随后的退火过程中的组织演变规律与静态再结晶行为，计算了含稀土的钢与不含稀土的钢的再结晶激活能，对于退火工艺设计与性能优化具有一定的参考意义。.基于超纯化设计的思想，研究了钢中基本元素Fe 与我国稀土矿中高丰度的La 与Ce 元素的交互作用。讨论了稀土元素La 、Ce在α-Fe 中的占位倾向，并探究其在优先占位方式下的作用机理, 进而分析稀土La 对Fe 基材料宏观力学性能的影响，丰富了稀土原子在钢中存在状态与作用机理的理论体系。.研究了在高性能热轧卷板管线钢的实际生产开发中，稀土微合金管线钢中的NbC析出行为。研究了添加稀土前后实验钢奥氏体晶粒特征以及铌碳化物的形貌、尺寸与分布进行研究，同时根据相关的热力学数据推导目标第二相的固溶度积公式，分析稀土加入对铌溶解与析出的影响。.通过利用密度泛函理论计算了α-Fe中稀土La与Nb之间的相互作用，讨论La在α-Fe中对Nb扩散激活能的影响，从而分析稀土加入对钢中铌溶解与析出行为的作用机理。结果显示，La能够使α-Fe中Nb的扩散激活能显著降低，对于铁素体区NbC的析出具有明显促进作用。这对于探索稀土加入后与微合金元素在奥氏体区和铁素体区的作用规律，以及碳氮化物析出的相关热力学和动力学模型提供了基础。