Nb、V和Ti微合金化低碳钢模拟薄板浇注及直接轧制的拉伸性能

在实验室中对低碳微合金钢薄板坯直接热轧进行了模拟，试验钢的碳含量范围在0.026-0.11wt%.在铌微合金化钢中，当碳含量超过约0.07wt%时屈服和拉伸强度出现明显地下降。当碳含量较高时，观察到在凝固过程中形成大的共晶NdCN析出物，这是由于当钢中碳含量超过界值时，在凝固过程中铌在液相的偏聚造成了共晶碳氮化铌的产生，使得铌参与析出强化的作用明显减弱，在含0.04wt%Nb的钢中加入0.09wt%V和0.025wt%Ti不提高屈服和拉伸强度。     

Nb微合金化钢连铸坯表面裂纹

1 前言 Nb微合金化钢经控制轧制析出弥散细小的NbCN,能明显细化晶粒提高钢的强韧性。1980年以来,武钢根据国民经济的需要,开发了一系列Nb微合金化钢用作石油管线、船舶、海洋平台及高炉炉壳等。钢板性能达到国内外同类钢种实物水平。但Nb微合金化低合金高强度钢连铸时具有较明显的表面裂纹敏感性。当轧成中厚板时仍存在表面裂纹,加大了表面修磨量,有时还恶化钢板冷弯性能。为改善Nb微合金化钢板性能,提高产品合格率,     

微合金元素对钢筋机械性能的影响

钢筋是建筑用重要材料之一，其强度水平已高达345、390、490等级别。为获得高强度钢筋，已成功运用了V微合金化工艺，最近对Nb微合金化工艺也进行了大量的尝试，但是，有关Nb微合金化钢的热轧和冷却条件对其机械性能的确切影响还未见报道。 本文介绍了再加热温度及轧后冷却速度对0.25C-0.5Si-1．2Mn钢和0．25C-0.5Si-1.2Mn—0.05Nb（＋0.05V）钢（质量百分数）显微组织与机械性能影响的试验结果。 将0.05％Nb或0.05％Nb＋0.05％V添加到0.25C-0.5Si-1.2Mn钢中能有效地提高其强度，尤其在较高的再加热温度下。该强化作用是沉淀强化和细晶强化的结果。轧后加速冷却至700℃能有效提高钢的强度和屈服延伸。     

Ti-Nb微合金化对低碳高强度钢组织和性能的影响

0.153Ti-0.038Nb和0.080Ti-0.062Nb两种Ti-Nb微合金化低碳钢(/%:0.061～0.075C、0.22Si、1.76～1.77Mn、0.002～0.003S、0.006P、0.003Als、0.003 8～0.004 2N、0.004 0～0.004 5O)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成10 mm板,终轧温度880℃,水冷至630℃。试验结果表明,两种Ti-Nb微合金化钢的析出物均为(Nb,Ti)(C,N)复合析出物;当Ti含量由0.080%增加至0.153%,同时Nb含量由0.062%降至0.038%时,钢屈服和抗拉强度分别从558 MPa和653 MPa提高至633 MPa和756 MPa,屈强比、伸长率和断面收缩率变化较小。表明,添加Ti代替部分Nb进行复合微合金化可提高钢材强度,降低生产成本。     

低碳微合金化含硼冷镦钢的力学性能研究

实验室试制了低碳Nb、V微合金化含硼冷镦钢,并对试验钢的组织和性能进行了对比研究.结果表明:钢中添加适当的Nb、V细化了含硼钢的铁素体晶粒,显著提高了含硼钢的抗拉强度,其中,Nb、V复合微合金化含硼钢的效果最好,其次是含钒硼钢和含铌硼钢.分析表明,Nb、V复合微合金化在含硼钢中的主要作用在于细化晶粒和沉淀强化.     

EAF-CSP流程钛微合金化高强钢板的组织和性能研究

珠钢采用Ti微合金化技术在EAF—CSP流程上成功地开发出屈服强度为450～700MPa的高强度热轧钢板。系统地研究了试验钢的组织和性能．并分析了组织与性能的关系。结果表明，随钛含量增加或成品厚度减薄钢板的屈服强度显著提高，最高达到695MPa；钛的质量分数低于0．024％时对屈服强度影响不大；当钛的质量分数低于0．045％时．钢板屈服强度的提高主要来自于晶粒细化，而当钛的质量分数大于0．045％后，钢板强度的进一步提高来自于沉淀强化。     

EAF—CSP流程生产钛微合金化耐大气腐蚀钢板的组织和性能

为顺应集装箱减重的发展趋势，珠钢在EAFCSP流程上开发了基于Ti微合金化的高强度耐大气腐蚀钢板生产技术，屈服强度最高达到570MPa。系统地研究了试验钢的组织和性能，并分析了组织与性能的关系。结果表明，当Ti含量小于0.045％时，钢板屈服强度的提高来主要自于晶粒细化，而当Ti含量大于0．045％后，钢板强度的进一步提高主要来自于Ti（C、N）沉淀强化。     

Nb、V和Ti对贝氏体钢屈服强度的影响

为了解微合金元素对贝氏体钢的影响,对七种含有不同V、Ti、Nb和N含量的钢进行了研究。35CrMo4钢（C—0．38％;Mn=0．82％;Si=0．25％;Cr=0．83％;Mo=0．17％）为参照钢种。通过不同冷却速率的膨胀试验确定CCT图,并测定贝氏体形成的最大和最小冷却速率。抗拉试验结果显示,与不舍微合金化元素的参照钢种相比,贝氏体显微组织中存在的沉淀物有助于提高其屈服强度。屈服强度可用奥罗万（Orowan）公式预测。     

薄板坯连铸连轧的实验室模拟和V-N微合金化

在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧（TSCR）的全套工艺流程，与实际生产线有较好的相关性。以此为基础研究了TSCR工艺对V—N微合金化高强度钢显微组织和力学性能的影响。研究结果显示，提高均热温度，TSCR产品的屈服强度增加，冲击韧性降低。N含量增加含V钢的析出强化效果，提高屈服强度。另外，加Nb降低V—N钢的热塑性。     

中碳微合金化钢高温延塑性的研究

借助Gleeble1500热模拟试验机测试了含Nb和含Nb、Ti两种中碳微合金化钢的高温力学行为,分析了析出物、相变、动态再结晶对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明:试验钢种无第Ⅱ脆性区出现;含Nb钢第Ⅲ脆性区的温度范围为950~700℃,含Nb、Ti钢第Ⅲ脆性区的温度范围为900~725℃;微合金化元素Ti的加入可以细化奥氏体晶粒使含Nb微合金化钢高温塑性槽变窄、变浅;析出物沿晶界多而细小的析出和γ→α相变是第Ⅲ脆性区微合金化钢高温延塑性变差的主要原因。实际生产中通过优化二冷区水量,采用弱冷,可以有效降低微合金化钢表面微裂纹的发生率。     

正火轧制S420N风电用钢板的开发

山钢股份莱芜分公司开发S420N欧标风电钢,本着低成本、易焊接、绿色环保的原则,采用低碳+Nb、V、Ti微合金化设计,以及洁净钢冶炼技术和合理的正火轧制工艺,实现碳当量≤0.41%,屈服强度平均值≥470 MPa,抗拉强度平均值≥570MPa,伸长率平均值≥24%,冲击功平均值≥160 J。各项性能指标与标准要求相比,均有较合理的富余量。     

铌对低碳钢形变板条马氏体组织再结晶的影响

研究了0．05％C-0．12％Nb钢板1200℃固溶，10％冰盐水处理-15％冷轧变形600～680℃时效时Nb对钢中板条马氏体再结晶行为的影响。试验结果得出在600～680℃范围内，Nb能阻止变形马氏体组织的再结晶，时效组织主要为保持板条马氏体位向的回火索氏体，未发现粒状铁素体。该钢在固溶处理 15％冷变形 640℃时效后的屈服强度为712．5MPa，抗拉强度740．0MPa，延伸率邀19．5％，而该钢经固溶处理 640℃时效后的屈服强度为490．0MPa，抗拉强度562．5MPa，延伸率δs22．5％，发现未经15％冷轧变形的0．05％C-0．12％Nb钢在时效过程板条马氏体组织发生明显的相变再结晶，表明时效过程变形能促进Nb的碳氮化物弥散析出，阻止板条-马氏体相变再结晶，从而提高钢的强度。     

Nb-V微合金中碳钢的显微组织与力学性能的关系

本工作采用光学，电子显徽术(TEM和SEM)及定量金相等技术观测了V和Nb—V微合金化中碳非诚质钢连续冷却后的显微组织，分析了显微组织与力学性能的关系。结果指出：Nb—V复合微合金化不仅更有效地细化钢的组织，而且显著地影响碳化物沉淀的析出方式—抑制其相间析出，因此，可提高钢的强度，并可改善韧性。     

氮对含钒Q345钢组织和力学性能的影响

试验钢为含钒0.080%的Q345钢,氮含量按0%、0.022%、0.034%、0.042%逐渐升高。利用Thermo-Calc软件进行了热力学分析计算,结果表明:钢中不含氮时,V(C,N)在奥氏体中析出温度较低,为933℃,当钢中氮含量为0.042%时,在奥氏体中析出温度1 340℃。通过透射电镜,可以发现含钒Q345钢随着氮含量增高,钢中析出了大量的V(C,N)弥散在钢中,起到析出强化作用和细化晶粒作用。金相组织得到明显细化。增氮后钢的力学性能得到明显增强,不含氮时试验钢的屈服强度486 MPa,抗拉强度686 MPa,当氮含量为0.034%时,试验钢的屈服强度为610 MPa,抗拉强度732 MPa,钢的屈服强度提高了124 MPa。抗拉强度提高了46 MPa。并且通过拉伸断口判断,随着氮含量的增加,Q345钢的塑韧性得到增强。     

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.     

文献简介

微合金HSLA钢的研制、意义和前途 评述了Nb、V和Ti微合金化钢的性能研究和特定的应用范围。传统的微合金化钢含有C≤0.2％,而用微量添加剂来弥补其强度的不足。新钢种含有≤0.4％C。与热处理和形变热处理一样,微合金化在不损失其强度的条件下,可改善钢的工艺性能。钢的最低屈服强度为550OMPa。这类钢的前景与发展趋势应放在新的加工工艺和方法的研究及应用上。     

微量铌和钛对控轧低合金高强度结构钢力学性能的影响

研究了微合金化元素 Nb、 Ti对控轧低合金高强度结构钢力学性能的影响 ,建立了控轧 Nb (0 .0 15 %～0 .0 70 % )和 Nb+Ti (<0 .0 30 % )微合金化低合金高强度结构钢σs、σb、δ5与屈服强度碳当量之间的线性回归方程     

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。     

奥氏体中的纳米沉淀物对Nb—Ti微合金钢连续冷却过程中铁素体转变开始温度的影响

本文通过采用热膨胀方法研究了在无形变和热形变Nb—Ti微合金钢连续冷却过程中的转变特点,在Nb—Ti钢中,Ti含量从0变化到0．031％,而Nb含量保持不变。在不同冷却速度下,根据得到的连续冷却转变（CCT）曲线,测量了热膨胀曲线。对于无形变Nh—Ti钢,试验结果发现：铁素体转变开始温度（Ar3）随着钛含量增加到0．015％而减少,当钛含量范围介于0．015％～0．027％之间时,铁素体转变温度大幅降低。对于热形变Nb—Ti钢,当钛含量小于0．027％时,虬温度没有明显差别,但是当钛含量大于0．027％时,Ar3温度明显降低。为了阐明Ar3温度的变化,需要考虑奥氏体晶粒尺寸（Dr）、Nb—Ti沉淀物和残余应变。根据试验结果,开发了无形变和热形变Nb—Ti微合金的Ar3计算数学模型。     

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。