750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢显微组织和力学性能

为了实现汽车车身骨架轻量化,研发了750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢。采用OM、SEM和TEM等分析方法对750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢的显微组织与性能进行了分析。结果表明,采用低C、低Mn、Nb、Ti和Mo复合微合金化成分体系,通过优化卷取工艺路线,得到的750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢的显微组织为全铁素体和大量弥散分布的纳米级析出物,材料具有优异的综合力学性能。750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢采用直接成方工艺制管后,材料性能与母材基本相当;采用圆变方工艺制管后,随着管径的下降,强度明显提高,塑性逐渐降低,伸长率依然大于14%。750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢替代传统的Q235、345C、510L等低强度钢材应用于车身骨架,减重比例高达30%,减重效果显著。     

500 MPa级Nb Ti微合金化方矩形管用钢的强化机制

采用光学显微镜和透射电子显微镜等对500 MPa级Nb Ti微合金化方矩形管用钢的组织与性能进行了分析,研究了其强化机制。结果表明,终轧温度和卷取温度对试验钢的组织和力学性能有显著影响,在研究的温度范围内,终轧温度和卷取温度的降低均有利于获得更加细小的铁素体晶粒与细小弥散的第二相析出物;当卷取温度不变时,随着终轧温度的下降,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均升高;当终轧温度不变时,随着卷取温度的逐渐下降,屈服强度和抗拉强度呈现出先上升后下降的规律,而断后伸长率呈现出单调上升的规律;试验钢在终轧温度为840 ℃和卷取温度为570 ℃时可获得最优的综合力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别为537和578 MPa,断后伸长率为33.5%;细晶强化是试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的49%～51%,由固溶强化引起的强度增量次之,占总强度的23%～27%,由析出强化引起的强度增量较小,仅占总强度的3.8%～8.2%。     

退火工艺对Nb-Ti微合金化低合金高强钢组织性能的影响

在实验室对比模拟研究了Nb-Ti微合金化低合金高强钢的罩式退火和连续退火工艺。利用扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等设备,分析了不同退火工艺条件下试验钢的组织演变规律及性能变化趋势。结果表明,2种退火方式下试验钢组织中均存在纳米级Nb-Ti复合析出物,罩式退火工艺下试验钢的主要组织为铁素体+球状渗碳体,在640℃退火获得了较好的力学性能,抗拉强度为539 MPa、屈服强度为498 MPa、伸长率达到23.1%;连续退火工艺下试验钢组织为铁素体+珠光体+M-A岛,组织更加细小,细晶强化效果更好,在820℃退火时产生的链状组织提升了试验钢的力学性能,此时抗拉强度为644 MPa、屈服强度为536 MPa、伸长率达到22.7%,也可通过选取更高的退火温度实现对强度和伸长率的调节。     

Nb-Ti微合金高强度钢1.5mm冷轧板退火组织和第二相析出行为

用透射电镜实验研究了(%):0.08C-1.0Mn-Nb+Ti<0.10微合金高强度钢经53%冷变形1.5 mm板650℃和680℃退火的组织和第二相析出行为。结果表明,试验钢中的第二相为(Ti,Nb)(C,N)复合析出相,第二相粒子尺寸一般为20~30 nm,随退火温度提高,第二相粒子的数量增加。由于退火过程第二相析出强化和第二相粒子抑制晶粒长大,使钢中晶粒细小,该钢650℃退火组织具有较高强度(屈服强度≥480 MPa)。     

Ti微合金化技术在热轧带肋钢筋中的应用

无锡新三洲特钢有限公司通过实施钛微合金化生产工艺,代替了原有的成本较高的Nb+Ti复合微合金化工艺,充分发挥了Ti的沉淀、析出强化作用。经过Ti微合金化工艺生产的HRB400E热轧带肋钢筋具有良好的微观组织形态,晶粒度达到了11级以上,钢筋力学性能稳定.对于Φ18 mm HRB400E钢筋,Ti微合金化成品屈服强度与Nb+Ti微合金化成品相差不多,抗拉强度明显优于Nb+Ti微合金化成品.Φ18 mm HRB400E钢筋平均屈服强度达到438.5 MPa,平均抗拉强度为613.6 MPa;Φ25 mm HRB400E钢筋平均屈服强度达到455.0 MPa,平均抗拉强度为625.0 MPa.     

低成本钛元素合金化超高强度钢的组织及力学性能

针对低成本超高强度钢的开发问题,在国外材料基础上设计开发了低成本Ti微合金化超高强度钢,弥补了国内相关产品空白;同时通过力学测试、微观组织表征、析出相分析等方法揭示了Ti微合金化对试验钢的组织性能影响规律及强韧化机制,为低成本超高强度钢板新材料的工业化应用提供数据积累与理论支撑。试验结果表明：Ti微合金化试验钢与基础钢相比,屈服强度相当,断面收缩率从33%提升至44%,低温冲击韧性也从22.6 J提升至26.7 J,可见Ti微合金化试验钢具有更好的塑韧性匹配;其主要原因是Ti微合金化试验钢中有较多的MC型和M₃C型碳化物析出,使得基体中固溶的C质量分数从0.287%降至0.247%,同时Ti微合金化使得试验钢的原奥氏体晶粒由9.5级细化至11.0级,有效晶粒尺寸从1.8μm降低至1.3μm。计算结果显示：Ti微合金化试验钢碳当量较基础钢明显降低,因此焊接性能更好;Ti微合金化试验钢通过降低固溶强化、提高位错强化和细晶强化以及析出强化,实现了屈服强度的提升,并保障了韧性和工艺性能。     

钒对中锰热成形钢性能的影响及其强化机制

采用SEM、EBSD、TEM和室温拉伸等分析技术,研究了钒微合金化对中锰热成形钢的性能影响及其强化机制。结果表明,钒微合金化可有效提高中锰热成形钢基于两相临界区加热保温与淬火后材料的强度和延伸性能。900℃热冲压淬火后,含钒钢的抗拉强度达1 390 MPa、伸长率17.7%,高于无钒钢的抗拉强度1 283 MPa、伸长率15.2%;950℃热冲压淬火后,含钒钢抗拉强度达1 576 MPa、伸长率10.8%,亦高于无钒钢抗拉强度的1 318 MPa、伸长率9.9%。钒合金化通过材料晶粒尺寸细化、碳氮化钒第二析相析出、细化铁素体及改善其在马氏体之间的形态分布的共同作用,有效提高了中锰热成形钢的强度和塑性。     

钛微合金化Q345E钢的试验研究

采用钛微合金化技术生产出具有较高屈服强度和良好低温冲击韧性的Q345E钢,其组织均以铁素体+珠光体+少量回火索氏体组成。缓冷和快冷试验结果表明钛微合金化Q345E具有较高的性能稳定性,强度增加主要是Ti细晶强化及沉淀强化作用引起的,研究为钛微合金化钢的进一步推广作了有益尝试。     

Ti微合金化Q345D钢中厚板的组织和力学性能

研究了铁水脱硫处理-150 t转炉-RH-保护浇铸-控轧控冷工艺生产的Ti微合金化Q345D钢(/%:0.15C,0.27Si,1.36Mn,0.019Ti,0.011P,0.003S,0.026Als)30 mm×2500 mm中板的力学性能、组织和析出物。结果表明,Ti微合金化Q345D钢的抗拉强度≥525 MPa,屈服强度≥390 MPa,延伸率≥29%,-40℃冲击功125 J;该钢组织为珠光体+铁素体+少量索氏体,晶粒度为12~14级;钢中夹杂物主要为MnS和Ti_4C_2S_2,钢中析出物为50~250 nm弥散分布的TiN;钢的强度增加主要是TiN细晶强化作用引起的。     

Nb对C Si Mn Cr双相钢相变规律、组织和性能的影响

  根据C Si Mn Cr和C Si Mn Cr Nb实验钢的相变规律,在实验室进行了控轧控冷实验研究,分析了微合金元素Nb对高强度热轧双相钢相变规律、组织和性能的影响。实验结果表明,Nb可显著推迟铁素体和珠光体转变,并显著降低铁素体开始转变温度,但对铁素体终止转变温度和贝氏体转变温度区间基本没有影响。经Nb微合金化后,实验钢的屈服强度和抗拉强度增幅均在100 MPa以上,屈服强度的增幅高于抗拉强度,且在强度大幅度升高的同时,伸长率下降并不明显,表明Nb的细晶强化作用对提高中温卷取热轧双相钢强度级别的效果明显。     

非调质钢N80 Φ139.7 mm×9.17 mm石油套管的研制

根据C、Mn、V、N、Ti在微合金化非调质钢中作用,设计了石油套管用非调质N80钢的化学成分;依据实验室炉正火实验数据确定在线正火轧制工艺参数,研制的139.7 mm×9.17 mm非调质N80钢石油套管的组织为铁素体+珠光体组织,屈服强度575～638 MPa,抗拉强度789～840 MPa,伸长率21%～23%,0℃3/4尺寸冲击功39～87J,完全满足API Spec 5CT《油套管规范》(第十版,2018)标准的要求。     

Development of 600MPa grade Nb- Ti microalloyed high formability crossbeam steel

The 600MPa grade crossbeam steel with the composition of low Mn, low Si and Nb- Ti microalloyed was designed, and the microstructures and precipitates were analyzed by OM and TEM. The results show that the mechanical properties can meet the technical requirements under finishing temperature of 860?? or 830??, and the mechanical properties of coil show good stability with small fluctuation. The microstructures are mainly composed of ferrite and a small amount of pearlite. With the decrease of finishing temperature, the ferrite grains are obviously refined, and the amounts of second phase particles of size 3-60nm are increased, which increase the effect of fine grain strengthening and precipitation strengthening. The 600MPa grade Nb- Ti microalloyed highly formable crossbeam steel shows the best mechanical properties when the finish rolling temperature and coiling temperature are 830 and 600?? respectively. Meanwhile, the yield strength, tensile strength and elongation are respectively 536MPa, 612MPa and 30. 5% and the impact energy values under the temperature range of room temperature to -60?? are above 125J.     

钛微合金化高强钢的组织性能及强化机制

 为了掌握钛微合金化高强钢的组织性能、第二相粒子特性和析出规律以及强化机制,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机等设备并结合热力学计算,对高强度汽车车厢板进行了系统研究。研究结果表明,试验钢的显微组织类型主要为多边形铁素体+针状铁素体+少量索氏体,平均有效晶粒尺寸约为3.5 μm。钢中存在大量的球形TiC和少量的不规则形状Ti4C2S2及方形TiN析出物,析出顺序为TiN→Ti4C2S2→TiC。第二相析出物以TiC的沉淀强化效果最为显著,TiN和Ti4C2S2的沉淀强化效果十分微弱。试验钢中所有强化方式对试验钢的强度贡献大小顺序为细晶强化＞沉淀强化＞位错强化＞固溶强化＞晶格点阵强化,其中细晶强化和沉淀强化的强化效果最为显著,对屈服强度的贡献超过50%。     

Ti微合金化高强度热轧带钢组织性能及强化机理

The continuous cooling transformation behavior, the effect of coiling temperature on microstructure and mechanical properties, and strengthening mechanisms of Ti microalloyed high strength hot strip steel were systematically investigated by thermal simulation testing machine, laboratory rolling mill, SEM and HR-TEM. The dynamic CCT curve was established. The results show that the austenite to ferrite and pearlite transformation takes place when the cooling rate is less than 1??/s. The austenite to bainite transformation accompanied with austenite to ferrite and pearlite transformation takes place when the cooling rate is in the range of 5 ??/s to 10 ??/s. The bainitic transformation temperature is about 600??. The amount of granular bainite decreases, while the amount of lath bainite increases with the increase of cooling rate in the range of 20??/s to 50??/s. Furthermore, the study on the effect of coiling temperature on the microstructure and mechanical properties of experimental steel has shown that the strength and plasticity of tested steel are improved with decreasing the coiling temperature. When the coiling temperature is 550?棬the experimental steel possesses optimal mechanical properties owing to the grain refinement and precipitation of nano-scale TiC particles. And the tensile strength, yield strength and elongation of tested steel were 742MPa, 683MPa and 22??5%, respectively.     

硼和钛对低碳铝镇静钢组织和性能的影响

 研究了低碳铝镇静钢08Al中单独添加硼、钛和同时添加硼、钛对其组织和力学性能的影响,结果显示,在相同控轧控冷工艺条件下,单独添加微量硼对盘条的屈服强度和抗拉强度影响不大,单独添加质量分数0.057%的钛可使盘条屈服强度和抗拉强度升高约20 MPa,同时添加质量分数为0.004 8%的硼和质量分数为0.07%的钛可使盘条屈服强度和抗拉强度显著提高,试验中,屈服强度由260升高到316 MPa,提高了56 MPa,抗拉强度由363升高到463 MPa,提高了100 MPa。同时添加硼和钛使强度提高的原因主要是由于获得了具有高位错密度的不规则的准多边形铁素体,同时细片层珠光体相变强化对该钢强度的升高也有一定贡献。     

Strengthening Mechanism of a New 700 MPa Hot Rolled High Strength Steel

The microstructural evolution in a 700 MPa hot rolled high strength steel was analyzed in terms of strengthening mechanisms.The results show that the hot rolled sheet steel has yield strength of 710 MPa with good elongation and toughness.The strength of the developed 700 MPa hot rolled high strength steel is derived from the cumulative contribution of fine grain size,dislocation hardening and precipitation hardening.The fine grain strengthening and precipitation hardening are the dominant factors responsible for such high strength,and the amount of precipitation hardening is two or four times higher than that of conventional microalloyed hot rolled sheet steels reported in the past.Good toughness is due to refinement of ferrite grain size.     

粒状贝氏体组织对低碳钢力学性能的影响

 在化学成分相同的条件下,分别研究了粒状贝氏体、铁素体 珠光体对低碳合金钢强度、塑性、冲击韧性的影响。结果表明：低碳粒状贝氏体钢比铁素体 珠光体钢具有更高的强度和冲击韧性,而且粒状贝氏体组织对钢的强化方式不仅仅是细晶强化和位错强化,弥散强化也是强化方式之一。     

针状铁素体对含铌HRB400钢筋屈服行为的影响

对比研究成分为20MnSiV和16MnVNb的HRB400钢筋的屈服行为,在同一轧制工艺条件下,与含钒钢筋相比,含铌钢筋应力-应变曲线没有明显的屈服平台。对试验钢的化学成分、显微硬度进行测试分析,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对试验钢的微观组织进行观察。结果表明,20MnSiV试验钢组织主要为铁素体＋珠光体组织,16MnVNb的组织为等轴状铁素体＋珠光体＋针状铁素体,其中针状铁素体周围珠光体退化明显。针状铁素体的显微硬度介于珠光体与铁素体之间,其内部存在高密度位错。针状铁素体组织的大量存在是导致含铌HRB400钢筋无屈服平台的原因。     

铌钒微合金中碳钢的微观组织与强度的关系

介绍了工业试制铌钒微合金中碳钢的微观组织与强度的关系。在Ｇｌａｄｍａｎ中碳钢方程和实验结果的基础上，提出了屈服强度和抗拉强度的新方程。该方程与钢的成分、晶粒尺寸、铁素体体积百分数、珠光体片间距和析出物颗粒有关，理论计算的屈服强度和抗拉强度值与实验结果吻合。该方程不仅适合微合金中碳钢的铁素体和珠光体组织，而且也适合高碳微合金钢的珠光体组织和低碳微合金钢的铁素体组织。     

超细晶粒钢及其力学性能特征

探索了在新一代钢中获得超细晶粒的方法。通过低温轧制和应变诱导铁素体相变，可以在碳素结构钢中获得晶粒尺寸小于5μm的超细晶粒，屈服强度大于400MPa。采用应变诱导铁素体相变可以在微合金钢中得到晶粒尺寸为1μm的超细晶粒。低碳微合金钢的屈服强度达到了600MPa，超低碳微合金钢的屈服强度超过了800MPa。采用微合金化和循环热处理可以在合金结构钢中获得2μm的奥氏体晶粒，1500MPa级抗拉强度下改善了耐延迟断裂性能。