铌、钒、钛在微合金钢中的作用

微合金化元素Nb、V、Ti在钢中的作用,主要表现在在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大,并通过它们的碳氮化合物的应变诱导析出,对钢进行沉淀强化。这3个元素虽然都是通过细化晶粒和沉淀强化来提高强度,但它们在钢中的作用机理及强化程度并不同,Nb在钢中具有最强的晶粒细化强化效果,而V在钢中具有最强的沉淀强化效果,Ti则介于Nb和V两者之间。     

含Nb-Ti低碳钢的析出与细晶强化效应研究

采用控轧控冷(TMCP)工艺制备的0.013%Nb-0.013%Ti钢和C-Mn钢性能对比显示,添加微量Nb-Ti明显提高了钢的强度和冲击韧性,原因是微量Nb-Ti细化了铁素体晶粒并得到更高体积分数的弥散分布(Nb,Ti)(C,N)析出颗粒。用Hall-Petch晶粒尺寸强化和Ashby-Orowan弥散强化模型计算铁素体晶粒尺寸、析出颗粒尺寸和体积分数等微观组织变量对强度的量化贡献,结果表明,Nb-Ti钢的主要强化机理为细晶强化和弥散强化,而降低韧脆转变温度的主要机理是晶粒细化和微合金碳氮化物析出降低了钢中的自由氮含量。     

钢的微合金化强化机理浅析

介绍了微合金化元素Nb、V、Ti的物理特性,论述了它们细化晶粒强化及沉淀析出强化的机理,分别阐明了Nb、V、Ti元素的微合金化特点。     

供热机械加工用的HSLA中铌和硼的最佳微合金化

在碳很低的低碳钢中,为了运用带加速冷却的热机械加工(TMP),通过机械性能和显微组织,研究了复合添加硼和一种细化晶粒元素如Nb,Ti或V的作用。发现虽然单独加硼对钢的机械性能几乎没有影响。但复合添加Nb和B却改善了强度和韧性的匹配。钢中单独加入B,轧制后在奥氏体晶界上析出粗大的Fe_(23)(CB)_6,从而消耗了B,使其无法起到抑制γ-α转变的作用。铌加入B钢抑制了Fe_(23)(CB)_6的析出并大大地推迟γ-α转变,从而形成一种细晶粒贝氏体组织。Ti象Nb一样有类似的作用,但V没有这种作用。用复合添加Nb和B,通过合金元素对轧制期间奥氏体的最低再结晶温度的影响试验,还研究了钢的强化和韧化机制以及γ-α转变特性。     

微合金元素Nb对热塑性的影响

<正>在Nb、V、Ti等微合金元素中,Nb对钢的热塑性影响最大,随着钢中Nb含量的增加,面收缩率和温度曲线中的塑性凹槽加深变宽。含Nb钢在高温变形过程中,Nb主要以奥氏体晶粒内部的位错为核心形核、长大,也可以在晶界上析出。Nb(CN)沿奥氏体晶界的析出是造成钢热塑性降低的主要原因。钢中N含量减少,即抑制碳氮化     

加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响

 为了解加热制度对Nb Ti微合金钢的奥氏体晶粒长大和析出行为的影响，采用OM、TEM和EDS分析技术，研究了Nb Ti微合金钢在不同加热温度和保温时间的奥氏体晶粒长大行为，以及微合金元素碳氮化物析出行为。结果表明，随加热温度升高，奥氏体晶粒尺寸逐渐长大，当加热温度超过1 200 ℃时奥氏体晶粒尺寸快速长大。随保温时间延长，奥氏体晶粒尺寸逐渐长大，当保温时间超过2.0 h时奥氏体晶粒尺寸快速长大。EDS分析显示Nb Ti钢中的析出物为(Nb，Ti)(C，N)复合相，随着加热温度升高和保温时间延长，析出相体积分数减少，尺寸增大，从而减弱对奥氏体晶粒的细化作用；Nb Ti微合金试验钢合适的加热温度范围为1 150～1 200 ℃，保温时间低于2.0 h。     

Nb对热轧低碳贝氏体钢组织与性能的影响

为开发600MPa级热轧贝氏体钢,设计了两种钢种成分,以C-Si-Mn系贝氏体钢为基础,添加一定合金元素Nb,经冶炼、轧制后进行组织观察、析出沉淀分析以及性能测试试验,研究Nb元素在热轧贝氏体钢中的作用。结果表明,添加0.025wt%的Nb,能细化贝氏体板条,贝氏体板条短小,有利于提高钢的强度与韧性。弥散的含Nb碳氮化物颗粒析出,起到析出强化作用,提高钢的强度。Nb明显改善低碳高强贝氏体钢的综合性能。     

Nb对0Cr11铁素体不锈钢组织和性能的影响

 铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比具有成本低、热膨胀系数低和耐应力腐蚀等优点,所以被广泛应用到汽车排气系统、家用电器和建筑等领域。研究了不同的Nb含量对铁素体不锈钢显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Nb有细化晶粒的作用,随着Nb含量的增加,晶粒的平均尺寸减小;由于合金元素Nb和Ti的加入,形成了TiN、NbC 和 Fe2Nb析出相,其透射电镜观察结果与Thermal calc计算结果一致;材料的抗拉强度和显微硬度随着Nb含量的增加而增加,这是由于Nb的固溶强化和析出强化共同作用的结果。     

微合金化TRIP型退火马氏体钢氢渗透行为研究

通过在0.2%C-1.5%Si-2.0%Mn成分基础上进行Nb、V和Ti微合金化成分设计以及"完全奥氏体区淬火+临界区淬火至马氏体相变点以上温度配分"工艺,获得组织为退火马氏体基体+残余奥氏体的退火型马氏体TAM。对各种钢氢渗透行为的研究发现,微合金元素析出物能够显著抑制氢在钢基体中的扩散行为。Nb、V和Ti处于可比的加入水平时,Nb微合金化钢的氢扩散系数最低,为0.716×10~(-7) cm~2/s, Ti微合金化钢为1.136×10~(-7) cm~2/s,0.052%V钢为2.647×10~(-7) cm~2/s,这些值均低于参照钢。对含钒钢,随着钢中V含量增加,氢渗透时间长,产生的氢陷阱作用增强。认为Nb和Ti在高温析出粗大的碳化物对氢的抑制作用强烈,而V在低温析出的高密度细小、弥散分布的碳化物,使基体具有大量的氢陷阱,保证材料获得强的抑制氢扩散能力。     

Nb对OCrll铁素体不锈钢组织和性能的影响

铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比具有成本低、热膨胀系数低和耐应力腐蚀等优点,所以被广泛应用到汽车排气系统、家用电器和建筑等领域.研究了不同的Nb含量对铁素体不锈钢显微组织和力学性能的影响.研究结果表明:Nb有细化晶粒的作用,随着Nb含量的增加,晶粒的平均尺寸减小;由于合金元素Nb和Ti的加入,形成了TiN、NbC和FezNb析出相,其透射电镜观察结果与Thermal-eale计算结果一致;材料的抗拉强度和显微硬度随着Nb含量的增加而增加,这是由于Nb的固溶强化和析出强化共同作用的结果.     

Nb、V微合金化对高强管线钢相析出及强度的影响

利用扫描电镜、背散射电子衍射和透射电镜等表征方法,系统研究了微合金元素Nb和V对高强度管线钢组织结构与力学性能的影响。结果表明：在热机械控制工艺态,两种材料均为铁素体+贝氏体两相组织,Nb添加实验钢析出相数量高于V添加实验钢;在调质态下,两种样品的组织均为细小的贝氏体铁素体,均达到高强度管线钢X80的力学性能要求;与Nb元素相比,V的添加能使实验钢在回火过程中析出更加细小、弥散的碳化物,V适合用于热处理态材料的生产。Nb、V两种微合金元素对材料基体组织的影响没有显著性差异,Nb的晶粒细化效果优于V,V的沉淀强化效果优于Nb。     

汽车用高强度大梁板试制工艺探讨

通过对试制的四炉高强度大梁板所得的数据进行分析、讨论，得出低碳、低合金钢在添加微量元素后能够达到560L、590L对钢强度及韧性的要求。着重分析加入微量元素Nb、V、Ti通过晶粒细化，析出强化，固溶强化使钢的强度得以提高。     

Ti-V-Mo微合金化22MnB5钢中析出相及其强化作用

使用温成形替代热成形可以避免热成形过程中表面氧化等问题,但热成形常用22MnB5钢在高温回火后出现明显的软化现象.而通过向钢中添加Ti、V、Mo等微合金元素可以在钢中形成细小的析出相以及细化晶粒,起到提高强度的作用,从而可以解决该问题.因此,通过在22MnB5钢中添加Ti、V、Mo微合金元素,利用OM(光学显微镜)、F...     

优化微合金含量提高高强度钢板市场竞争力

分析微合金高强度钢的强化机理和强化效果,分析市场及生产现状,在充分保证产品热轧性能的前提下,进行钢中微合金含量的优化,以降低低合金高强度钢板的生产成本,取得良好效果.V-N合金中的V在钢中起析出强化、晶粒细化强化和固溶强化的作用,能够显著提高钢材的强度.该厂微合金钢中每升高0.01%的[V],屈服强度能够提高8.78MPa,抗拉强度能够提高7.42MPa.     

600 MPa级热轧双相钢组织与性能优化分析

 通过热轧厂实际生产试制,研究了钛、铌微合金元素对600 MPa级低成本低温卷取型铁素体/马氏体双相钢组织和性能的影响,并与同强度级别中温卷取双相钢进行对比。研究结果表明,沿晶界分布的纳米级（Nb,Ti）C第二相显著细化了铁素体/马氏体两相组织,由此解决了不含钛、铌元素的低温卷取双相钢马氏体岛粗大的问题,提高其强度和塑性。此外,试制生产对比发现,中温卷取双相钢存在晶粒尺寸较粗,马氏体体积分数较少,强度相对略低等特征,并提出了相应的热轧工艺改进思路。     

退火工艺对Nb-V微合金化双相钢组织性能的影响

为了进一步提升双相钢性能、探究Nb-V元素复合添加对双相钢组织性能的影响,在实验室研发了Nb-V微合金化的冷轧双相钢。利用连退模拟试验机、扫描电镜等设备,系统地研究了退火温度和过时效温度对双相钢组织性能的影响。结果表明,抗拉强度和伸长率随着退火温度的升高变化不大,屈服强度在组织中铁素体含量明显减少后有显著提升;Nb、V元素的添加细化了组织,可以提高综合性能。随着过时效温度的升高,试验钢主要组织由起初低温时的淬火马氏体+回火马氏体变为高温时的粒状贝氏体,残余奥氏体比例也逐渐增大。高温过时效时,试验钢强度的降低主要由回火马氏体的软化造成;低温过时效时,V析出量的增加也对试验钢的强化起到了重要作用。     

Nb、V对热冲压成型钢组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等研究了Nb、V等微合金元素对1 500 MPa级热冲压成型钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:Nb、V微合金可以有效提高连退钢带中的马氏体、贝氏体体积分数,增加重新加热时界面形核位置,提高界面形核率,进而对试验钢的淬火—回火显微组织起到细化作用。Nb或V微合金处理后,钢中马氏体板条束尺寸和板条片间距显著降低。虽然Nb、V的添加均能提高钢的力学性能,但是与含V钢相比,含Nb钢的回火稳定性较差。     

退火工艺对Nb-V微合金化双相钢组织性能的影响

为了进一步提升双相钢性能、探究Nb-V元素复合添加对双相钢组织性能的影响,在实验室研发了Nb-V微合金化的冷轧双相钢。利用连退模拟试验机、扫描电镜等设备,系统地研究了退火温度和过时效温度对双相钢组织性能的影响。结果表明,抗拉强度和伸长率随着退火温度的升高变化不大,屈服强度在组织中铁素体含量明显减少后有显著提升;Nb、V元素的添加细化了组织,可以提高综合性能。随着过时效温度的升高,试验钢主要组织由起初低温时的淬火马氏体+回火马氏体变为高温时的粒状贝氏体,残余奥氏体比例也逐渐增大。高温过时效时,试验钢强度的降低主要由回火马氏体的软化造成;低温过时效时,V析出量的增加也对试验钢的强化起到了重要作用。     

合金元素对桥梁结构钢HPS70W组织性能的影响

通过添加不同含量的Nb、Mo、V,研究了合金元素对桥梁结构钢板HPS70W力学性能、金相组织和第二相粒子析出的影响。试验结果表明:合金元素Mo、V对桥梁结构钢板HPS70W没有起到明显的析出强化作用,合金元素Nb对桥梁结构钢板HPS70W低温韧性、强度和塑性有显著的作用。     

Nb-Ti微合金钢中的奥氏体晶粒长大行为研究

Nb、Ti是管线钢中常用的合金元素。主要通过热处理和喷碳处理等手段研究了合金元素Nb、Ti的含量及加热制度对再加热奥氏体晶粒长大的影响。试验结果表明:试验钢在再加热过程中,奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高而增大;在常规含铌钢中,为获得较小的加热态奥氏体晶粒,钛的质量分数应控制在一定范围内(0.010%~0.015%),钛含量过高或过低都对晶粒细化有不利影响。此外,在钛含量相同的情况下,高铌钢奥氏体晶粒长大明显,高铌钢的最佳钛含量范围也与常规含铌钢的最佳钛含量不同。