Ti-V微合金化热轧高强钢的相变规律及组织性能

摘要：为进一步提升热轧高强钢的性能,利用热模拟试验机、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）等设备系统研究了Ti-V微合金热轧带钢连续冷却相变规律、组织和性能随卷取温度的变化规律及强化机理。结果表明,当冷却速度低于1℃/s时,试验钢中的组织为铁素体和珠光体。当冷却速度为5～30℃/s时,基体组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成,贝氏体相变开始温度介于580～600℃。当冷却速度增加至50℃/s时,试验钢中的奥氏体全部转变为贝氏体。此外,对不同卷取温度下试验钢的组织和性能研究表明：随着卷取温度的降低,试验钢的强度降低,塑性基本不变。当卷取温度为650℃时,力学性能最佳,其抗拉和屈服强度分别为716和653MPa,断后伸长率达到21.3%,主要是由于晶粒细化和沉淀强化所致。     

川威Nb-Ti微合金化热轧带钢的开发及生产

本文介绍了川威集团微合金化热轧中宽带钢的开发情况,论述了Nb、Ti微合金化钢冶炼、轧制的难点及技术措施。通过对微合金钢的研究,川威已较好地掌握了微合金钢的生产和质量控制技术,探索出了具有川威特色的铌、钛微合金化热轧中宽带钢生产工艺。     

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%。     

09CuPCrNiMoNb微合金化热轧耐候双相钢

测定了09CuPCrNi经Mo和Mo、Nb微合金化的两种热轧耐候双相钢0．11C-0．27Cu-0．60Cr-0．20Ni-0．41Mo和0．07C-0．29Cu-0．53Cr-0．22Ni-0．42Mo-0．03Nb的连续冷却转变动力学(CCT)曲线。Mo微合金化钢CCT曲线中铁素体转变区与贝氏体转变区之间有60—80℃宽的奥氏体亚稳区；MoNb微合金化钢CCT曲线没有奥氏体亚稳区。这两种钢通过控轧控冷工艺均可获得铁素体 马氏体双相组织。     

微量Ti对热轧宽带钢力学性能的影响

本文研究了不同Ｔｉ含量对钒钛微合金化汽车大梁钢力学性能的影响。试验结果表明，在本试验范围，Ｔｉ范围（０．０２－０．１５％）对强度的影响分三个阶段：微Ｔｉ时（〈０．０４％），强度变化较小；在０．０４－０．０８％范围，强度随Ｔｉ含量增加而显著升高；Ｔｉ达０．０８－０．１５％时，强度增加趋平缓。不同Ｔｉ含量范围，Ｔｉ的主要作用机理不同：微Ｔｉ时起细化晶粒作用，较高Ｔｉ时起强烈沉淀强化作用，同时改善硫化物     

1200 MPa新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢的组织转变及性能

利用膨胀仪并结合金相法和硬度法,测定了新型Nb-V微合金化贝氏体钢轨钢20mm板(/%:0.24C,0.39Si,1.86Mn,0.007S,0.002P,1.36Cr,0.33 Mo,0.04Nb,0.11V)的连续冷却转变(CCT)曲线,研究冷却速度0.04～4.0℃/s对钢的显微组织及硬度的影响。结果表明,试验钢Bs点温度低于400℃,当冷却速度在0.1～0.8℃/s,试验钢可获得全贝氏体组织,符合贝氏体钢轨的合金设计原理;试验钢的轧态显微组织以板条贝氏体为主,还有少量的马氏体,其强度、塑性、韧性、硬度各指标匹配较好,满足现行贝氏体钢轨相关技术条件的要求。     

热轧带钢用高强度贝氏体钒微合金钢

本案目的是探讨通过钒微合金化及适当配用基本合金成分生产低碳贝氏体,使热轧带钢钢和屈服强度达到高于600MPa的具体条件是什么。实验室研究所选工艺条件以及碳和氮含量均与一般电炉所炼钢（最终含碳量0．04％及氮含量0．010％——均为重量百分数）经传统或紧凑式轧机轧成8mm热轧带钢生产条件相同。实验表明,只有采用1．4％锰,1．O％铬及0．25％钼（均为重量百分数）这样的基本合金成分才能在400℃温度下卷取中形成全贝氏体金相组织。决定热轧带钢钢种贝氏体强度的关键因素,首先是贝氏体转变温度,其次是对高密度位错贝氏体中铁素体回复的阻止。研究结果证明,钒微合金化能有效阻止贝氏体的铁素体回复,从而保持原生贝氏体强度。其中主要原因是位错结构上的细钒碳氮化物沉淀物阻止贝氏体中马氏体回复,实际沉淀强化只起很小的作用。在0．08％V加0．010％-0．02％N时,屈服强度高达750—790blPa,而不加钒的对照钢在其它成分相同条件下仅为680MPa。在将铬含量增加至2％时屈服强度达到840—880MPa。这要归功于基本合金元素水平较高,使贝氏体转变温度降低所致。     

钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示：使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织（铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织）.依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558 MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.     

Ti在热轧高强带钢中的析出相与性能关系的研究

采用拉伸实验、电镜观察、化学相分析、X射线衍射等方法,定性定量地研究了700 MPa级高钛高强度热轧带钢力学性能分布特点和Ti在钢中析出行为的关系.结果表明,钢卷纵向力学性能分布不均,钢卷中部屈服强度大于外部约89 MPa;钢卷中部Ti的析出率明显高于外部;钢卷中部碳氮化物析出相中细小颗粒的比例(即空间弥散度)明显高于外部,析出相中60 nm以下颗粒的质量分数是外部的2.42倍.经计算,得到中部和外部10 nm以下Ti的碳氮化物析出强化量差为38 MPa,小于10 nm细小粒子的强化作用显著,是造成钢卷中部和外部二者强度差别的重要原因.     

性能不合热连轧高强度钢板的回火处理挽救

论述武钢二热轧生产的典型高强度钢板HG70提高综合机械性能、回火处理的试验过程、方法和取得效果。说明此工艺流程在武钢产销系统中的实现。     

CSP流程Ti微合金化高强钢的疲劳性能

采用升降法对CSP工艺生产的2mm厚Ti微合金化高强钢的疲劳性能进行研究.结果发现：高强钢的抗拉强度为830 MPa;疲劳强度为685 MPa,约为抗拉强度的0.83倍;伸长率为18.8%.绘制了高强钢的S-N曲线,并拟合出疲劳寿命与最大应力的关系.通过扫描电镜对疲劳断裂机理进行了分析.宏观疲劳断口可见明显的裂纹源区、扩展区和瞬断区形貌.疲劳裂纹起始于带钢表面微裂纹;疲劳扩展区存在微观疲劳辉纹、二次裂纹和宏观疲劳贝纹线;瞬断区出现撕裂棱,兼有韧窝存在.     

23.8%Mn TRIP/TWIP钢的组织性能及强化机制

研究了锰含量(质量分数)为23.8%的低碳高锰钢的力学行为和组织演变,并对其强化机制进行了探讨.结果表明:23.8%Mn TRIP/TWIP钢的屈服强度约为300 MPa,抗拉强度可达610 MPa,断裂延伸率可达到63%.实验钢拉伸变形呈连续屈服,其应变硬化指数n值约为0.48.该钢在变形初期的强化机制以应变诱发孪生为主,变形后期出现应变诱发马氏体相变.位错与形变孪晶、马氏体之间的相互作用也对强度的增加做出贡献.     

700 MPa级高强度低合金热轧铁素体钢带强化机制

700 MPa级高强度低合金热轧铁素体钢带作为一类新型的低成本结构材料,在泵车、起重机等工程机械行业得到广泛应用。为了明确这类钢种的强化机制,选取典型热轧带钢TS700MC作为试验材料,采用拉伸试验、夏比冲击试验测定其强度和韧性,用OM、SEM、TEM表征其微观组织。结果表明,TS700MC的屈服强度和抗拉强度为715和825 MPa,伸长率为18.5%,－40℃的夏比冲击值为104 J,且韧脆转变温度不大于－40℃。微观组织接近于全铁素体,晶粒平均尺寸约为3.4μm,且含有高密度的位错。大量纳米级的(Ti,Nb,Mo)(C,N)粒子沿位错和晶内析出。高强度是固溶强化(约16%),细晶强化(约38%),析出强化和位错强化(约46%)等多种强化机制综合作用的结果。     

Ti对高强耐候钢力学性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜（TEM）以及力学性能测试等手段分析了薄板坯连铸连轧（TSCR）工艺生产Ti微合金化高强耐候钢的成分及工艺对显微组织和力学性能的影响．研究结果表明：钢中加入Ti,屈服强度有明显的提高;钛质量分数为0．05%～0．08%时,高强耐候钢的晶粒尺寸随着钛含量的增加基本不变;高强耐候钢强度的提高主要取决于钢中有效钛的含量,有效钛不仅与钛的含量有关。而且还与S,N的含量有关;在有效钛含量一定的条件下,析出强化的大小主要取决于轧后的卷取温度．     

30SiMnCrB5热成形钢的微观组织和力学性能

为了提高热成形钢的综合性能,设计了一种C-Si-Mn-Cr-B系热成形钢,采用热膨胀仪测定并研究了30SiMnCrB5热成形钢的连续冷却转变曲线和相变规律.分析了经轧制、退火及热成形模拟后钢板的微观组织形貌和力学性能,结合等密度线极图的方法,判定了热成形模拟后钢板中马氏体变体与母相的取向关系.30SiMnCrB5热成形钢具有较好的淬透性,临界冷速为5℃·s^-1,有效抑制了珠光体和贝氏体的形成,完全马氏体组织的硬度可达600 HV以上.热成形模拟后的微观组织由板条马氏体和残余奥氏体构成,残余奥氏体主要以薄膜状分布在马氏体板条间,质量分数为6%~8%,抗拉强度为1800 Mpa左右,总伸长率可达10%以上,强度和塑性的匹配较好.热成形模拟后30SiMnCrB5热成形钢板中马氏体变体与母相的取向关系更接近N-W关系,12种变体没有都出现在原始奥氏体内.     

中国低活化马氏体钢组织性能及强化机理

通过光学显微镜、透射电镜和化学相分析等方法研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢的组织特征、析出行为及其与性能的关系.结果表明:CLAM钢淬火态组织为马氏体,760℃回火后组织转变为细小均匀的索氏体.其室温下的抗拉强度为697MPa,屈服强度为652MPa,延伸率为24.4%;600℃时抗拉强度为453MPa,屈服强度为452MPa,延伸率为23%.韧脆转变温度为-60℃.CLAM钢中的析出物主要为30~70 nm的M₂₃C₆和Ta(C,N),这些主要分布在晶界且少量弥散分布于晶内的析出物是强化CLAM钢的主要方式之一.     

钛微合金化HRB400E钢筋组织性能及强化机理

为系统研究含钛钢连续冷却相转变和强化机理,利用热模拟试验机、高分辨透射电镜及金相显微镜等设备进行试验。结果表明,低冷速下(0.5~1 ℃/s),组织主要为铁素体和珠光体;冷速逐步增加(1~5 ℃/s),贝氏体组织出现,且贝氏体比例逐渐增加;高冷速后(5~10 ℃/s),组织以贝氏体为主。含钛试验钢强化机制为析出强化和细晶强化。晶粒内部弥散析出10~20 nm的TiN。优化冷速为(1.5±0.5) ℃/s开展20 mm HRB400E钢筋工业试制,屈服强度不小于430 MPa,断后伸长率不小于20%,最大力总伸长率不小于15%,强屈比不小于1.4。