《表2 试验钢中VN和VC的全固溶温度和合金元素的分布》

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《氮含量对25Mn2CrVS贝氏体型非调质钢组织和性能的影响》

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由公式（1）、（2）计算VN和VC的完全溶解温度、固溶的N含量和合金元素分布，结果见表2。可以看出，tVN的析出温度均在1000℃以上，即VN能够在奥氏体区大量析出，随着氮质量分数的增加，钢中VN的含量逐渐增加，固溶V含量减少，固溶N含量增加。依据Zener[8]的第二相粒子钉扎晶界理论，当粒子尺寸一定时，增加第二相粒子含量可以减小奥氏体晶粒尺寸；相反，当第二相粒子含量一定时，减小第二相粒子的尺寸，也能够细化奥氏体晶粒尺寸。因此，在奥氏体高温区大量析出的V（C，N）粒子能有效钉扎奥氏体晶界，阻碍其长大粗化，这与文献中的研究结果一致[9]。在高温加热时，对于氮质量分数为0.016%试验钢，其钒与氮含量比值为7.50，钒除了与氮结合在奥氏体区形成少量VN以外，在高温条件下还会存在大量固溶状态的钒，固溶态的钒会向奥氏体晶界发生偏聚，抑制晶界铁素体的形核，而有利于贝氏体在晶界的形核[10]，因此组织中会出现大量板条束状贝氏体组织。氮质量分数增加至0.029%时，钒与氮的含量比值为4.45，固溶态的钒含量减少，降低了晶界铁素体形核的抑制效果，进而减少了钢中板条束状贝氏体的含量。VN的大量析出一方面可以钉扎奥氏体晶界，细化原始奥氏体晶粒尺寸，另一方面也促进了针状铁素体的形成[7]，如图7所示，发现针状铁素体在钢中附着在MnS上的V（C，N）粒子上形核，符合典型的针状铁素体形核机制[11]。氮质量分数增加至0.049%时，钒与氮的含量比值为2.45，此时，钢中没有固溶钒，大量铁素体会在晶界形成，氮除了与钢中的钒结合形成VN以外，会存在固溶态的氮，由于氮是扩大奥氏体相区的元素，固溶氮的存在降低了钢的相变点温度，使奥氏体晶粒粗化。