V-N微合金化高强度球扁钢截面均匀性研究

针对高强度球扁钢截面性能不均匀的特点,采用金相显微镜、透射电镜、相分析等试验分析方法,研究了V-N微合金化对其截面性能均匀性的影响。结果表明,V-N微合金化技术改善了球扁钢的截面性能均匀性,显著提高了球头心部的性能,这和V在球扁钢不同部位的不同析出行为密切相关。球头心部比其他部位具备更充分的V(C,N)析出动力学条件,析出强化效果更明显,弥补了因组织差异带来的强度损失,减小了截面性能差异。     

钒氮微合金化高强度球扁钢的强韧化机制

针对球扁钢在孔型轧制时球头、腹板部位组织性能不均匀的问题,研究了钒氮微合金化技术改善高强度球扁钢截面均匀性的作用机制。采用ANSYS有限元模拟了球扁钢轧后冷却温度场的分布。结果表明,球扁钢轧后冷却过程中球头心部冷却较慢,腹板冷却较快。950℃终轧后冷却150S时,球头心部、腹板温度差异约为120℃;对比分析了钒和V—N...     

碳和氮含量对大规格球扁钢组织和性能的影响

在全球船舶大型化的发展背景下，中国为顺应国际市场需求，提高运输效率，对船舶材料的规格和性能提出了更高的要求，作为船舶主要型材的球扁钢，原有的成分设计已满足不了现有大规格的强度、韧性和截面均匀性等要求。为满足行业需求，研发了一种高强韧性、截面均匀性良好的18号不对称球扁钢，并采用热轧+回火工艺替代热轧+调质工艺以降低成本。试验钢为3种不同C、N成分设计的V-N微合金化钢，经工业生产成热轧态后进行实验室回火和检测。通过透射电镜、相分析等材料表征手段和力学性能检测对3种试验钢进行对比研究，研究不同C、N含量球扁钢热轧态和回火态球头和腹板部位的强度和低温韧性，并在此基础上定量计算各强化增量值。结果表明，热轧态球扁钢球头和腹板显微组织均含有多边形铁素体(PF)、珠光体(P)和粒状贝氏体(GB)。PF和P的微观结构组合提供了更好的低温韧性，而GB使试验钢韧性降低。经680℃回火2 h后，3种试验钢能在保证强度损失较小的前提下大幅度提高韧性。尤其是低碳高氮钢，由于细小的晶粒尺寸和V(C,N)析出相尺寸，使得低碳高氮钢球头和腹板的屈服强度为560 MPa左右，截面均匀性进一步提高；且由于大角度晶界含量...     

V-N微合金化厚壁H型钢的组织、力学性能及析出物研究

针对高强度厚壁H型钢易在截面不同部位产生性能差异的特点,研究了V-N微合金化方式对高强度厚壁H型钢性能均匀性的影响.结果显示,V-N微合金化对H型钢力学性能的截面不均匀性有所改善,尤其显著提高了翼缘和腹板结合部位的性能.这和V在H型钢不同部位的不同析出行为有关系.     

球扁钢轧后冷却弯曲变形理论分析

对球扁钢轧后冷却过程中产生弯曲变形的原因进行了分析,弯曲变形是轧制过程中不一致的压下率和冷却过程中不均匀的温度场相互作用的结果。球头的压下率比腹板小,将导致球扁钢产生弯向腹板方向的变形;腹板的冷却速度比球头快,将导致球扁钢产生弯向球头方向的变形。要根据球扁钢弯曲变形的实际表现形式,分析引起弯曲变形的主要决定因素,采取诸如调整轧制道次压下量分配、对球头进行快速冷却等针对性措施,控制和减小球扁钢的弯曲变形。     

冷却速度对V-N微合金钢相变行为的影响

采用Gleeble-3500热/力模拟试验机、金相显微镜和显微硬度计研究了V-N微合金钢的连续冷却组织转变规律,分析了冷速对组织及性能的影响.试验结果表明:V-N微合金钢过冷奥氏体连续冷却过程中发生了铁素体析出、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变;冷却速度影响铁素体分布和晶粒大小;珠光体相变结束临界冷速为7.0℃/s、贝氏体相变开始临界冷速为3.0℃/s、马氏体相变开始临界冷速为15℃/s.     

氮含量对正火型钒微合金化钢强化效果和显微组织的影响

 利用V-N微合金化技术,在Q345钢基础上进行V-N微合金化,将通用型正火容器用钢的强度水平由345 MPa升级至400 MPa。考察了不同N含量对正火型V-N钢组织和强化效果的影响。结果表明,随着N含量增加,正火态V微合金化试验钢的屈服强度明显提高;每加入50×10-6的N,屈服强度提高18 MPa左右,同时屈强比上升。随着N含量提高,V微合金化钢产生明显的晶粒细化效果,试验钢的铁素体晶粒尺寸由13.36 μm逐渐细化至7.89 μm。对比热轧态试验钢和正火态试验钢的强化效果,发现正火态试验钢的析出强化作用相对较弱,而细晶强化作用相对显著。     

V-Nb微合金化热轧带肋高强度钢筋HRB600的连续冷却转变曲线

试验用600 MPa级高强度钢(/%:0.23C,0.67Si,1.35Mn,0.028P,0.023S,0.131V,0.033Nb),由25kg真空感应炉冶炼,并热轧成16 mm×180 mm扁材。利用膨胀法结合金相分析及硬度在Thermecmastor-Z热模拟试验机上测定了HRB600钢在冷却速率0.1~100℃/s下的连续冷却转变膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)并研究了该钢转变后的组织。结果表明,850℃奥氏体时,冷却速率小于3℃/s时试验V-Nb微合金化高强度钢HRB600的组织为先共析铁素体+珠光体,当冷却速率为5℃/s时,出现少量马氏体,影响钢筋的焊接性能,当冷却速率达100℃/s时可获得马氏体组织。     

V-N微合金化Q460GJC钢板的研发

 为降低传统的Nb-V复合微合金化Q460建筑用钢板中的合金含量及生产成本,利用第3代TMCP技术和V-N微合金化技术,研制出单独V-N微合金化(wV=0.06%~0.08%)、不含铌的合金设计,并通过合理地控轧控冷工艺,在中厚板轧机上成功地生产出厚度40和50mm的V-N微合金化Q460GJC钢板。产品具有良好的综合性能,屈服强度大于470MPa,0℃冲击功超过150J,屈强比仅为80%。分析表明,细晶及析出强化对强度的贡献比例达到66%。     

铌微合金化HRB400E高强钢筋CCT曲线测定及应用

为了研究分析铌微合金化HRB400E高强钢筋不同冷速下转变组织，达到现场精细化的生产管理的目的，利用LINSEIS L78热膨胀仪及AutoCCT软件，结合组织和硬度测定并绘制了CCT曲线。分析结果为，过冷奥氏体在冷速小于3.5 ℃/s时发生F+P转变；在冷速为3.5 ℃/s时析出B；在冷速约为20 ℃/s时无P析出，组织为B+少量F；在冷速约为32 ℃/s时发生M相变，此时无F析出；在冷速约为80 ℃/s时全部转变为M。随着冷速的增大，F晶粒逐渐变小，而硬度逐渐增大且约到80 ℃/s时趋于平缓。根据测得的CCT曲线制定现场轧制工艺为开轧温度为（1 040±30） ℃，上冷床温度为规格小于25 mm时（950±30） ℃，规格不小于25 mm时（990±30） ℃，轧后冷速为2.2~3.0 ℃/s，可得到F+P组织且性能良好的高强钢筋。     

欧标耐低温热轧H型钢质量改善研究

山钢股份莱芜分公司采用V-N微合金工艺开发了欧标耐低温热轧H型钢,但产品冲击性能不合、翼缘内侧裂纹。为此,对原工艺进行优化,采用V-Ti微合金化工艺替代V-N微合金化工艺后,利用Ti的细化晶粒作用,冲击性能明显提升,最高达到115 J。产品单批次生产过程中在腹板出现裂纹,经分析产生的原因是钢中N含量较高,与V、Ti等合金元素形成氮化物在晶界析出导致了异型坯裂纹的发生,采用V-Fe合金代替部分V-N合金后,消除了腹板裂纹的产生。     

V-N微合金化高强度铁塔用角钢的研究

利用V-N微合金化技术,在16Mn钢基础上进行铁塔用角钢的合金设计,并结合角钢的孔型轧制要求,考察了V/N合金设计以及板坯加热温度、轧制工艺参数对角钢组织性能的影响。结果表明,随着钢中V/N含量的增加,钢中弥散析出的第二相粒子数量显著增加,屈服强度显著提高,其中0.01%的钒含量对屈服强度贡献约为23 MPa。V-N微合金化角钢坯料再加热过程中V(C,N)粒子的溶解温度低于1 150℃,控制低的坯料加热温度有利于提高角钢的低温冲击韧性。终轧温度对低钒钢的屈服强度和韧性存在显著影响,但对高钒钢的组织性能影响不大。采用V-N微合金化设计后,角钢的综合性能得到显著提高,且力学性能对轧制工艺参数变化不敏感,因此,V-N微合金化技术适用于角钢的实际生产应用。     

铌微合金化抗震钢筋形变奥氏体连续冷却转变

 为了研究铌对高强抗震钢筋生产过程中组织转变的影响,通过热模拟试验对比研究了无铌碳素钢筋及铌微合金化钢筋(铌质量分数为0.03%)形变奥氏体在不同冷却速率下的组织和相变规律,获得动态CCT曲线。研究结果表明,添加0.03%铌使试验钢奥氏体连续冷却转变有明显变化。从连续冷却曲线(CCT)可看出,添加铌后,发生先共析铁素体、珠光体相变的冷却速度范围减小,铁素体、珠光体转变温度降低;贝氏体相变的冷却速度区间整体右移。添加铌能细化组织,各冷却速度下含铌钢的硬度均大于无铌钢。利用TEM对不同冷却速度下含铌钢中析出相进行观察,发现Nb(C,N)弥散分布于钢中,随着冷却速度的增加,析出的Nb(C,N)逐渐减少,析出相尺寸呈先减小后增大的规律,2 ℃/s冷却速度冷却得到的析出相尺寸细小且数量较多。     

Ti-Nb微合金化高速护栏钢连续冷却组织转变规律研究

利用热模拟试验机、OM、TEM等试验设备,研究了Ti-Nb微合金化高速护栏钢的连续冷却组织转变规律,建立了试验钢的CCT曲线。研究结果表明：当冷速为0.5℃/s时,试验钢中的奥氏体发生铁素体-珠光体相变;当冷速大于1℃/s时,开始发生贝氏体相变;当冷速为10～20℃/s时,既发生铁素体-贝氏体相变又发生马氏体相变;当冷速≥30℃/s时,发生贝氏体-马氏体的相变。随着冷速的增加,试验钢的硬度也随之增大。在不同冷速下钢中均存在（Ti, Nb）C析出物,且在钢中呈弥散分布,在低冷速条件下,钢中析出物的体积分数较大,尺寸较小,具有一定的析出强化效果。     

钛微合金化X70管线钢动态CCT曲线研究

结合CSP短流程Ti微合金化X70管线钢的开发,用Gleeble-1500热模拟实验机测定了钛微合金化X70管线钢在不同冷却速度下的动态CCT曲线,分析和观察了对应的相变和组织.实验结果表明,钛微合金化X70管线钢控冷工艺对其组织有较大影响.钛微合金化X70管线钢中针状铁素体的比例随热变形后冷却速度的提高而增加,但冷却速度达到10℃/s以后,该比例变化不大.为了得到具有优良综合性能的X70管线钢,即得到以细小均匀的针状铁素体为主的理想组织,应将冷却速度控制在10℃/s左右.     

600 MPa级复合微合金化高强钢筋的研制

采用V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺试制600 MPa级高强钢筋,并对钢筋力学性能、室温组织、时效及疲劳性能进行检验分析。结果表明:钢筋微合金化成分设计、轧制及控冷工艺合理,钢筋具有良好的力学性能、疲劳性能及低应变时效性能,综合性能优异。V-N、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体,组织细小均匀分布,有利于钢筋强韧性能的改善与发挥。V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体+少量贝氏体,组织配比及形态较好,有利于钢筋抗拉强度的提高,促进了钢筋抗震性能及综合性能的改善。     

正火过程中V——N微合金化钢的第二相行为

采用物理化学相分析、高分辨透射电镜等手段研究V-N微合金化钢在正火过程中第二相行为,并进行相应的理论计算,讨论该行为对材料性能产生的影响.正火加热保温过程中,V-N钢有约32.9%的V(C,N)未溶解,阻止奥氏体晶粒长大.在正火冷却过程中,未溶解的V(C,N)诱导晶内铁素体形核,细化铁素体晶粒,而溶解的V(C,N)重新析出,起到析出强化作用.V(C,N)析出相行为的变化导致材料力学性能的改变.与热轧态V-N钢相比,正火态V-N钢细晶强化贡献值增加31 MPa,而析出强化贡献值减少45 MPa.      

P510L钒微合金化钢连续冷却转变特征

采用膨胀法测定了攀枝花新钢钒热轧板厂的高强度P510L钒微合金化钢的CCT曲线,采用金相显微镜分析不同冷速下的显微组织.分析发现,冷却速度较慢(低于10℃/s)时,得到的显微组织为比较粗大的铁素体 珠光体组织;中速冷却时,组织为比较细小均匀的铁素体 珠光体组织;快冷时(高于35℃/s)主要为贝氏体和铁素体组织.进一步采用扫描电镜分析P510L显微组织,发现大量钒的析出物,V(CN)析出物的形态为从球形至长方形,其大小为10～30 nm.     

500 MPa级V-N 微合金化热冲压桥壳用钢的开发

采用OM、SEM和TEM对500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的组织与性能进行了研究。结果表明,其屈服强度、抗拉强度分别达到了373和544 MPa,断后伸长率达到25.5%,低温冲击性能优异,在-60 ℃时的冲击功达到了145 J。其显微组织主要为铁素体和少量珠光体的混合组织,其中,铁素体基体上存在大量球形析出物,该析出物在规格上分为尺寸为30～50 nm且能谱分析显示主要为VCN的大颗粒第二相和尺寸在20 nm以下且能谱分析显示主要为VC的小颗粒第二相。热冲压后,500 MPa级V-N微合金化热冲压桥壳用钢的屈服强度和抗拉强度分别达到305和450 MPa,屈服强度和抗拉强度的下降率分别控制在18.2%和17.3%。     

低锰钛微合金化Q355B钢奥氏体连续转变曲线测定研究

研究低锰钛微合金化Q355B钢奥氏体连续冷却过程中的转变曲线及转变产物的组织,为轧钢工艺调整提供依据,得到不同冷却速度下的CCT曲线和相应的金相组织,确定Q355B的AC1=733℃,AC3=990℃.当冷却速度为3℃/s时,转变产物为魏氏组织+铁素体+珠光体+少量粒状贝氏体,此时由于冷却速度慢,晶粒粗大,导致生成魏氏...