棒材HRB400E增氮工艺开发及研究

唐钢长材部生产HRB400系列钢筋过程中,需向钢中加入钒氮合金进行微合金化,形成的C、N、V化合物可以促进棒材强度的提高。其中N元素主要来自钢中基础氮与钒氮合金,因转炉出钢温度与终点碳不稳定造成钢中基础氮含量不同,V元素利用率不足,微合金化成本较高。文章介绍了唐钢长材部的增氮工艺开发过程,利用向钢水中喷吹氮气的方法,达到提高钢水终点氮含量的目的,并且使用纯钒铁替代价格昂贵的氮化钒铁,降低了微合金化成本。该增氮工艺技术由于向钢液喷吹氮气,提高了搅拌效果,降低了转炉终点氧含量及钢铁料消耗,因此具备在全国范围内推广潜力,创效空间巨大。     

底吹氮气V-N微合金化研究

鉴于传统微合金化工艺所用钒氮合金具有成本高、能耗高、制备周期长等不足，提出了采用添加钒铁+底吹氮气的方式实现钢液快速增氮，从而达到V-N微合金化的目的。通过对不同底吹参数钢中氮含量的分析、珠光体组织表征和晶粒度评级、析出相诱导晶内铁素体形核机制分析，明确了在含钒钢液中底吹氮气可以实现快速增氮，氮含量随底吹时间的增加而提高，且氮含量越高越有利于晶粒细化、促进钢中V(C,N)的析出并使其分布更加弥散，证明添加钒铁+底吹氮气进行V-N微合金化是可行的。     

相变热模拟工艺对钒氮钢γ→α转变的影响

研究相变热模拟工艺对微合金钒氮钢显微组织和晶内铁素体形成的影响。对含氮量不同的两种V-N钢进行了模拟，用光镜和电镜观察和比较了钢中的显微组织转变特点。结果表明，随等温温度的降低及等温时间的延长，铁素体的转变量增加；增加钢中的氮含量，有利于铁素体生成，细化晶粒。     

钒氮微合金化高强度钢的研究及应用

根据国内外钒氮合金微合金化技术的发展状况,综述了钒氮微合金化的优越性和在高强度钢中的强化机制,并概述了钒氮微合金化在高强度钢中的研究开发和应用状况。     

不同化学热处理对GCr15钢力学性能及摩擦行为的影响

采用预渗氮+淬回火(N+Q)及碳氮共渗+淬回火(C+Q)两种化学热处理对GCr15钢进行表面强化,并与淬回火的GCr15钢进行对比.采用X射线衍射仪、扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计等研究了不同热处理后GCr15钢的物相、组织结构及硬度,利用UMT-2摩擦磨损实验机分析了不同热处理后GCr15钢的摩擦学特性.结果表明:预渗氮+淬回火(N+Q)及碳氮共渗+淬回火(C+Q)处理后GCr15钢的显微组织由马氏体、碳/氮化物及残留奥氏体组成,其中,C+Q处理后生成的碳/氮化物组织尺寸更为粗大;经过N+Q及C+Q处理后GCr15钢的表层硬度均高于经淬回火后的硬度,硬化层深度分别为0.25 mm、0.30 mm;摩擦磨损实验表明,C+Q处理可以有效降低GCr15钢的摩擦系数及磨损率,磨损机制主要为磨粒磨损.     

钒氮微合金钢生产热轧Ⅲ级钢筋

向20MnSi钢中添加钒氮合金以替代钒铁生产HRB400钢筋的试验中,分析了氮对HRB400钢筋力学性能的影响。结果表明,在钢中碳当量、钒含量基本一致的情况下,向钢中添加氮可促进细小V(C、N)化物析出,获得更高的强度,且性能稳定,组织更细。用钒氮合金替代钒铁,可节约钒29％,降低成本。     

预先热处理对新型耐候建筑钢性能的影响研究

采用三种不同的工艺对钒微合金化新型耐候建筑钢进行了预先热处理,并进行了显微组织观察、拉伸性能、冲击性能和耐腐蚀性能的测试。结果表明,与常规热处理相比,等温预先热处理可使钒微合金化新型耐候建筑钢的晶粒更为细小、组织更为均匀,获得更佳的拉伸性能、冲击性能和耐腐蚀性能。优化的钒微合金化新型耐候建筑钢的预先热处理工艺为580℃×2 h+500℃×1 h,此条件下合金的抗拉强度达892 MPa,屈服强度达840 MPa,断后伸长率达26.8%,96 h乙酸盐雾腐蚀试验后的质量损失率低至3.39%。     

钒微合金化钢中碳氮化钒固溶度积研究

采用钢液中添加钒铁底吹氮气的方法制备了V-N微合金化高强度钢,检测了不同底吹条件下钢中氮含量,并结合热力学计算研究了底吹氮气对钢中碳氮化钒固溶度积的影响。结果表明,钢中氮含量随底吹时间的增加而增大,4次熔炼实验所得钢锭中平均氮含量分别为0.024 7%、0.021 3%、0.012 7%和0.002 4%;高温下,氮含量高时碳氮化钒主要以富N的氮化钒形式析出,而低温下,氮含量低时主要以富C的碳化钒形式析出;碳氮化钒在钢中固溶度积随温度的升高而增大,随钢中氮含量的增加而减小;对不同氮含量的碳氮化钒固溶度积曲线拟合,得到了0.06%V~0.22%C-N钢中碳氮化钒固溶度积随温度变化的函数关系式。     

相变热模拟工艺对钒氮钢γ→α转变的影响

研究相变热模拟工艺对微合金钒氮钢显微组织和晶内铁素体形成的影响。对含氮量不同的两种V-N 钢进行了模拟,用光镜和电镜观察和比较了钢中的显徼组织转变特点。结果表明,随等温温度的降低及等温时间的延长,铁素体的转变量增加;增加钢中的氮含量,有利于铁素体生成,细化晶粒。     

对微量钒处理45钢的组织和力学性能的研究

对五种经正火处理的45钢的金相组织和力学性能进行了分析。结果表明45钢的强度和塑性主要受碳含量的控制,随着碳含量的升高,强度增强,塑性下降,合金元素钒的加入可以有效地改善其显微组织和力学性能。     

氮含量和TMCP对微合金V-N钢显微组织和力学性能的影响

研究了含氮量和第三代热机械加工工艺(TMCP)参数对低碳微合金V-N钢力学性能和显微组织的影响.对系列超高氮和超低碳含量的微合金V-N钢进行了不同工艺的控制轧制,对轧后试样进行了力学性能测试、显微组织观察以及晶粒大小的测定.结果表明,试验钢中氮含量的增加及终轧温度的降低均可使晶粒细化,强度相应提高,但钢中N含量过高显著损害塑性.试验钢高温变形奥氏体中析出微细VN粒子,该粒子诱导轧后冷却期间γ→α相变初期晶内铁素体的生成,产生细晶强化,是V-N微合金钢的重要强化机制之一.     

合金元素对离子碳氮共渗层生长动力学影响

以45钢和42CrMo钢为材料,对比研究了合金元素对离子碳氮共渗化合物层生长动力学的影响。利用光学显微镜、显微硬度计和X射线衍射仪对化合物层的显微组织、厚度、硬度及物相进行了测试和分析。结果表明,相同工艺条件下,42CrMo钢表面形成的化合物层厚度比45钢薄,但有效硬化层较厚,表面硬度高且截面硬度梯度较为平缓;随着保温时间的延长,45钢离子碳氮共渗后化合物层中的主要物相发生了γ'-Fe4(C,N)→ε-Fe2-3(C,N)的转变,而在42CrMo钢表层则无该转变,但出现了CrN、CrC及Mo2(C,N)相;动力学分析表明42CrMo钢形成化合物层的扩散激活能为66.95kJ/mol,接近45钢27.89kJ/mol的2.5倍,同时分析了合金元素对活性C、N原子扩散的影响机理。     

终锻温度对微合金非调质钢组织和力学性能的影响

本文研究了5种中碳微合金非调质钢在单相γ温度区段和在(γ+α)温度区段加工时终锻温度对铌钢,钒铌钢和钒钛钢显微组织与强韧性的影响规律。     

攀钢成功开发450MPa级高强度耐候钢板

攀钢最近成功开发出铁道货车用450MPa级高强耐候热轧钢板,并已正式开始生产使用。 攀钢为研发这一高技术含量的新产品,突破了低碳低硫钢冶炼技术、高氮含量添加技术、钒氮强化技术和组织控制技术等技术难题,采用了钒氮合金合金化增氮、钢液钙处理和控制轧制等先进工艺技术,研发的高强耐候板不仅强度高、韧塑性好,     

微合金V-N钢轧制工艺与显微组织

研究了含碳量和轧制工艺对低碳微合金V-N钢显微组织和性能的影响。对含碳量分别为0．20％和0．11％，但含氮量相同的两种V-N钢进行了不同工艺的轧制；对轧后试样进行了拉伸试验、显微组织分析以及晶粒大小的测定。试验结果表明，V-N钢中碳含量及轧制形变量对组织和性能具有明显的影响，试验钢中碳含量的增加及轧制形变量的增大均可使晶粒相对细小、钢的强度相应提高。     

Nb微合金化对渗碳齿轮钢组织演变及接触疲劳性能的影响

目的 研究Nb微合金化后渗碳层和基体的显微组织变化规律,及Nb微合金化对接触疲劳性能的影响,以实现齿轮的接触疲劳长寿命.方法 利用真空渗碳炉将Nb微合金化及未Nb微合金化齿轮用钢18CrNiMo7-6进行渗碳热处理,采用滚动接触疲劳试验机进行接触疲劳试验,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显...     

钒及热处理工艺对贝氏体钢中奥氏体碳富集的影响

研究了V以及BAT工艺、BQ&P工艺、DBAT工艺对中高碳(~0.6wt% C)纳米贝氏体钢等温转变过程中奥氏体碳富集的影响。为了分析不同热处理工艺时的组织转变,采用DIL805L型膨胀仪、X射线衍射仪(XRD)测量并计算残留奥氏体含量及其中碳含量,利用扫描电镜(SEM)分析了等温转变过程中试验钢显微组织形貌,并统计M/A岛含量及尺寸。结果表明:V对贝氏体转变有抑制作用,使残留奥氏体中碳富集速率变慢;3种热处理工艺下碳富集速率不同,BQ&P工艺和DBAT工艺的碳富集速率均大于BAT工艺,可利用BQ&P、DBAT工艺弥补合金元素V推迟相变的影响。     

超细组织空冷贝氏体钢

对３种空冷贝氏体钢在不同热处理状态下的组织进行了观察和分析。微合金变质处理可细化奥氏体晶粒和显微组织;调整微合金含量和种类,可增加钢中碳化物数量、种类和弥散度,从而提高钢的硬度和冲击韧度。经多元微合金变质处理,组织更为细小均匀,变为超细组织。所研制的贝氏体钢具有制作产品工艺简单,价格低廉的特点,制作的板锤在现场使用证明,比原来使用的高锰钢板锤耐磨性提高两倍。     

V和N微合金化对77B钢组织和性能的影响

研究了以钒和氮微合金化的77B钢经1150℃加热、580℃等温处理10min空冷后的组织、力学性能和强化机制。结果表明,加钒能减小77B钢的索氏体片间距,提高抗拉强度,但塑性下降;加钒和氮则可促进V（C,N）的析出,增大索氏体片间距,结果提高了钢的综合力学性能。     

X100热轧钢带的成分设计

通过热模拟实验的方法研究了合金元素C、Mo、Nb含量对X100管线钢带的微观组织和显微硬度的影响。结果表明,随着C、Mo、Nb含量增加,实验钢显微组织中的板条贝氏体比例增加,显微硬度明显提高。但是,C、Mo含量较高时,钢中的马氏体/奥氏体(M/A)组元含量增加,尺寸增大。通过对碳当量的讨论得出,X100热轧钢带的合金设计应该综合考虑各种合金元素的影响,碳当量最好能控制在0.55附近。最后针对X100热轧钢带提出了一个优化的成分范围。