准确、快速地测定碳化钒中Fe、P、Ti等杂质元素含量,对碳化钒产品质量判定意义重大。试验采用酸溶后碱熔回渣方法溶解样品,即先用王水溶解样品,再过滤,滤渣及滤纸经灰化后再用混合熔剂(碳酸钠-硼酸)熔融。采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应的影响,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定Fe、P、Ti。方法中Fe、P和Ti校准曲线的线性相关系数均大于0.999,方法检出限分别为0.00036%、0.00082%和0.0012%。实验方法用于3个碳化钒实际样品中Fe、P、Ti的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)小于0.90%,加标回收率为96%~103%,测定值与其他方法(Fe采用GB/T 20255.2—2006火焰原子吸收光谱法、P采用YB/T 4566.6—2016铋磷钼蓝分光光度法、Ti采用GB/T 20255.3—2006火焰原子吸收光谱法)测定值相吻合。有效解决了碳化钒中低含量Fe、P、Ti的同时测定问题,可用于碳化钒中0.015%~0.113%Fe、0.016%~0.046%P、0.015%~0.088%Ti的测定。
利用TD盐浴法,在42Cr Mo合金钢表面制备多孔碳化钒层,并探究多孔结构的形成机理。设计4%、6%、8%、10%和12%五种不同质量分数Al含量的盐浴剂。采用SEM、EDS、XRD和显微硬度计等,对950℃×4 h渗钒后试样的渗层形貌、横截面、成分、表面硬度和盐浴剂粉末进行检测分析。结果表明:4%和12%Al含量的盐浴剂会严重腐蚀材料基体,表面未生成VC层;6%,8%和10%Al含量的盐浴剂可在基体表面生成多孔状VC层,厚度分别为8,8和6μm,渗层维氏硬度在950~1 150,约为基体硬度(450)的2.5倍;VC层的生长过程为:微量的V原子进入基体,使奥氏体中C原子的固溶度降低,溢出的C原子聚集在晶界处并沿着晶界向外迁移,从而与盐浴剂中的V原子生成VC晶粒,进而在晶界处形成"凸"型VC形貌,多孔组织结构也随之形成;随Al含量增加,VC晶粒择优向I(200)晶面生长,孔洞尺寸逐渐增大。
通过金相分析、SEM(扫描电子显微镜)、TEM(透射电子显微镜)观察和X射线衍射相结合的方法对比分析了添加钒微合金化元素前后中碳钢显微组织和力学性能的变化情况。研究结果表明:钒微合金化中碳钢综合力学性能改善,细晶强化是其主要的强韧化方式;在渗碳体片层间的铁素体上分布有大小约为几十到一百纳米左右的析出物,主要为VC(碳化钒)和AlN(氮化铝),渗碳体片层出现了碎化,这也在一定程度上改善了微合金化中碳钢的强韧性。
弥散分布的纳米碳化钒颗粒能明显提高TWIP钢的屈服强度,但同时将在一定程度上降低加工硬化率。采用一个修正的物理模型来研究纳米碳化钒颗粒对一种实验室等级的FeMnC奥氏体TWIP钢加工硬化率的影响。试验发现在塑性变形过程中弥散分布的纳米碳化钒颗粒会加快位错累积速率,但也会降低孪晶形成速率。与不含析出相的TWIP钢相比,在小应变时含纳米碳化钒颗粒的TWIP钢加工硬化率较高,但随着应变量的增加其硬化率减小的速度高于不含析出相的TWIP钢,因此在高应变条件下含纳米碳化钒颗粒的TWIP显示出较低的钢加工硬化率。