700MPa含Nb-Ti高强钢铸坯热塑性与析出物分析

为研究Nb和Ti的添加对700 MPa级含Nb-Ti高强钢凝固过程析出物及铸坯高温塑性的影响,采用Gleeble-3500测试其高温力学性能,并用扫描电镜和能谱仪对其断口形貌和析出物进行观察与分析。利用Thermo-calc热力学软件研究含Nb-Ti高强钢凝固过程中析出物的种类和析出温度。由高温拉伸测试结果知Nb的添加使700MPa高强钢铸坯的第Ⅲ脆性区温度范围增宽且向高温方向延伸(725~925℃)。计算得知700 MPa级含Nb-Ti高强钢凝固过程中会析出Nb、Ti碳氮化物。1 100℃左右700 MPa级含Nb-Ti高强钢中含Nb C的面心立方相大量析出是导致铸坯塑性快速下降的原因。835℃左右,由于发生γ→α相变,铸坯塑性进一步降低。当共析转变结束(655℃左右),铸坯塑性恢复。以上研究为减少700 MPa级含Nb-Ti高强钢铸坯裂纹提供了参考数据。     

Nb对热轧低碳贝氏体钢组织与性能的影响

为开发600MPa级热轧贝氏体钢,设计了两种钢种成分,以C-Si-Mn系贝氏体钢为基础,添加一定合金元素Nb,经冶炼、轧制后进行组织观察、析出沉淀分析以及性能测试试验,研究Nb元素在热轧贝氏体钢中的作用。结果表明,添加0.025wt%的Nb,能细化贝氏体板条,贝氏体板条短小,有利于提高钢的强度与韧性。弥散的含Nb碳氮化物颗粒析出,起到析出强化作用,提高钢的强度。Nb明显改善低碳高强贝氏体钢的综合性能。     

不同合金元素的添加对含Ti微合金高强钢组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱分析和拉伸试验等手段,对分别加入Mo、Cr、Nb、Cu等合金元素的含Ti微合金铁素体高强钢组织、析出相和力学性能进行分析,结果表明:铁素体基含Ti微合金高强钢以铁素体为基体,部分微合金钢组织含有极少量粒状贝氏体或珠光体;基体析出粒子尺寸差别较大,大部分尺寸小于10 nm并呈球形、簇状分布,析出物以TiC或(M、Ti)C颗粒为主;5种成分设计的铁素体基含Ti微合金钢均具有良好的室温、高温拉伸性能,550℃拉伸屈服强度均大于380 MPa,为对应室温拉伸屈服强度的63%以上,其中加少量Nb元素的含Ti微合金钢高温和室温屈服强度比最高,达到0.77,具有优异的高温力学性能。     

正火对420MPa建筑用钢性能与Nb、V析出量的影响

研究了建筑结构用钢Q420GJC热轧及正火后的组织、性能及Nb、V析出物变化。采用电解法对热轧和正火后钢板进行Nb、V的析出物定量分析,在透射电子显微镜下进行析出物观察,结果表明,钢板正火后强度下降明显;热轧钢板厚度方向不同部位V的析出量差别不大,约为加入数量的30%,正火不能有效提高低氮钢中V的析出量,热轧态钢板中Nb的析出量从厚钢板表层到心部递增,空冷后钢板中Nb的析出量大于控冷后Nb的析出量;正火后Nb的析出量稍高于热轧。     

超细晶高强贝氏体钢析出相的研究

利用透射电镜观察分析了武钢生产的新一代超细晶粒800 MPa级钢卷的显微结构.研究发现钢卷的晶粒结构已细化到3～5 μm,组织主要是板条贝氏体;第二相析出物主要为(Ti, Nb)(C,N)和CuxS (x=1～2),CuxS析出颗粒形貌呈长椭圆或长条形,Nb含量高的析出物则为圆球形;大颗粒析出物(150～250 nm)是含Mn相对较高的Nb、Ti和Cu的复合析出物,其中MnS为核心,Nb、Ti和Cu的析出物规则地分布在MnS颗粒两边.     

B元素对SWRCH6A-Ti钢显微组织及性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等设备研究了超量B元素对SWRCH6A-Ti钢显微组织能的影响。结果表明:在相同控及性轧控冷工艺条件下,当B元素含量为0.0148%时,晶界呈粗化特征,细小夹杂物从晶界上析出,且铁素体组织出现混晶现象;屈服强度由355 MPa升高到423 MPa,抗拉强度由255 MPa升高到324 MPa;同时,断面收缩率由32%下降到22.5%。断面收缩率下降主要是过量B元素使晶界粗化,呈现混晶组织,细小夹杂物在晶界上析出导致的。因此加强对冶炼工艺的成分控制,才能有效保证钢的组织和性能,提高产品质量,满足用户需求。     

一种Nb-Ti-V钢在奥氏体相区中的应变感生析出特性

用透射电子显微术和原子探针研究了奥氏体相区中的变形过程是如何影响一种Nb（0．041重量％）、Ti（O．11重量％）、V（O．018重量％）微合金化钢的应变感生析出特性。在1250℃固溶退火后，几乎所有的Nb和V都已进入固溶体。Ti并未进入固溶体，而是以TiN析出物的形态稳定地存在着。在冷却到变形温度的过程中，这些TiN析出物成了Nb和V的形核点，形成了富含TiN的心部和富含V的外壳的析出物，Nb均匀地分布在整个析出物中。在变形后，产生了应变感生析出物，这些应变感生析出物主要由Nb和V组成，Ti的量很少。较小的应变感生析出物中N含量比C含量高，随着析出物的增大，C的含量也随之增加。     

退火时间对含铌高强细晶IF钢组织性能的影响

以新型含铌高强细晶IF钢为研究对象,在实验室进行了冷轧以及轧后模拟连续退火实验.结果表明,选择合适的退火时间,晶粒变得细小、均匀,同时存在一定量的饼形晶粒.由于添加Si、Mn等固溶强化元素,增加了钢的固溶强化作用;而合金元素Nb的添加,在组织中形成了细小的碳氮化物Nb(C,N),这些碳氮化物弥散分布,通过细晶强化和沉淀析出强化增加了钢的抗拉强度,因而高强细晶IF钢的强化机制为固溶强化、细晶强化和沉淀析出强化.更值得注意的是,由于存在PFZ带(无析出物区)而使实验钢呈现高强度低屈服现象.与传统的IF钢相比,含铌高强细晶IF钢不仅具有细小的晶粒,而且具有低的屈服强度、较高的r值等良好的成型性能.     

酸溶铝和铌含量对取向硅钢夹杂物特征的影响

摘 要：为了掌握Als（酸溶铝）和Nb含量对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)结合能谱仪(EDS)和图像分析软件研究了钢中夹杂物类型、数量、尺寸及尺寸分布,结合钢液凝固过程中溶质元素的微观偏析模型,重点分析了Als和Nb含量影响钢中AlN和NbN析出的机制。结果表明,钢中的夹杂物以NbN、AlN和AlN-NbN为主,夹杂物尺寸分布由Als和Nb含量综合影响。Als含量的增加使含氧复合夹杂物中Al2O3含量增加,SiO2含量降低,促进了钢中硅酸盐类氧化物夹杂的去除,但大大增加了AlN和AlN-NbN夹杂的偏析析出。Nb含量的增加使夹杂物的平均尺寸变小,促进了钢中NbN在凝固前沿的提前析出和以氧化物为核心析出。Als主要影响钢中的氧化物和氮化物夹杂,Nb通过影响与Als结合的O和N的活度影响钢中氧化物和氮化物夹杂的析出特性。     

大型冰箱用500MPa级重型冷轧滑轨钢研究

采用低合金高强钢和碳素结构钢两种成分设计,试制了大型冰箱用500 MPa重型冷轧滑轨钢。对钢的力学性能、组织和成形性能等进行了对比分析,结果表明,碳素结构钢较低合金高强钢更适用于重型冷轧滑轨钢。     

结构钢中的铌

自从20世纪70年代的Trans Alaska管线工程(TAPS)开始,铌被广泛用于管线钢生产,并因其具有最佳奥氏体调节的作用,激起含铌技术在整个TMCP钢中的应用。然而,近来钢材应用的发展不仅需要铁素体-珠光体型高强度结构钢,对贝氏体或者马氏体型高强度结构钢也提出了需求。在2002年,加Nb的TMCP钢的抗拉强度达到950MPa,首次用于神流川水电站工程建设。在该钢中,Nb是提高强度而不损害马氏体组织韧性的关键元素。另一方面,一些以铁素体(和贝氏体)为基的钢,比如海洋工程结构用钢和LPG运输船船体用钢,都添加Nb来降低碳含量提高低温韧性。结合工程实例,从母材钢板和焊接接头两个角度阐述了Nb冶金在结构钢中的种种应用。     

700 MPa微合金高强钢焊接软化机理及解决方案

700MPa级Ti Nb成分体系控轧控冷高强钢以其生产成本低、高强韧性以及优良的可焊性,近年来在专用车轻量化领域得到广泛应用。本文采用80％Ar+20％CO2(体积分数)混合气体保护焊,对高Ti、Nb元素析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究。结果表明,随着焊接热输入增大,焊接接头强度有降低趋势,焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为,其软化机理表现在细晶强化、变形强化和析出强化效果的丧失。通过母材的B微合金化、控制焊接热输入等措施可有效缓解软化倾向,可为此种高强钢进一步推广应用提供技术参考。     

Nb含量对GH4169合金组织和拉伸性能的影响

采用真空感应熔炼、锻造、轧制、热处理等工艺得到Nb元素含量分别为4.99%、5.13%、5.34%、5.50%的四种GH4169合金,研究了Nb元素含量对GH4169合金组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Nb元素含量的增加,GH4169合金两组室温屈服强度和抗拉强度的均值分别由1124.5 MPa和1402 MPa提高至1152.5 MPa和1489 MPa,两组650℃屈服强度和抗拉强度的均值分别由867.5 MPa和1035 MPa提高至975.0 MPa和1105 MPa,室温拉伸塑性略有降低,但650℃拉伸塑性几乎无变化,说明Nb元素含量的增加促进了主要强化相γ″的析出和长大,同时金相观察表明同样促进了晶界δ相的析出。     

700MPa级高强工程机械用钢产品设计和生产实践

根据700MPa级高强工程机械用钢技术条件,通过设计合理的成分体系和严格的控轧控冷工艺,成功开发出具有良好强韧性匹配以及焊接性能的SQ700MCD高强工程机械用钢。首钢SQ700MCD高强工程机械用钢热轧板卷采用低成本Ti微合金化成分设计,通过严格控制钢中的P、S、N含量得到稳定的有效Ti,添加一定量的Nb得到细小均匀的铁素体晶粒,采用合理的TMCP工艺参数保证了材料具有良好的强韧性,并依靠Mo和B复合添加显著提高了焊接热影响区的抗拉强度。重点介绍技术背景、产品设计思路、材料组织结构和析出物状态,以及材料各项力学性能和焊接性能。     

变形温度对0.05C-0.13Nb钢组织和析出物的影响

用Gleeble-1500D热模拟试验机和电子显微镜研究了在950～750℃不同温度下变形50％后0.05C- 0.13Nb钢的组织和析出相。结果表明,随变形温度由950℃下降至750℃,0.05C-0.13Nb钢中多边形铁索体含量(体积分数)由20％增至80％,多边形铁素体晶粒尺寸由9μm降至4μm;变形后的组织由多边形铁索体、粒状贝氏体和1～3μm马氏体/奥氏体岛组成;钢中的析出物为1～10 nm的Nb(C,N),随变形温度降低析出物数量增加。     

550MPa级低合金高强钢的试制

文章详细阐述了550 MPa级低合金高强钢的关键试制方案,包括化学成分、热轧工艺、冷轧工艺、退火工艺。研究了合金元素、生产工艺对产品组织及性能的影响。试制结果表明,550 MPa级低合金高强钢微观组织主要由铁素体与弥散分布的TiC析出相组成,其主要强化机制为细晶强化与析出强化。试制钢带屈服强度为556～581 MPa,抗拉强度为622～653 MPa,延伸率为14.0%～16.5%,满足相关标准及产品应用要求。     

Nb、Ti微合金元素对高强结构钢Q690D冲击韧性的影响

利用冲击试验机、光学显微镜、扫描电镜研究了Nb、Ti等微合金元素对高强结构钢Q690D冲击韧性的影响。结果显示,钢种第2相粒子粗化和混晶导致冲击功降低,将钢中Nb、Ti含量分别降低后,第2相粒子粗化和混晶现象显著改善,实验钢在-20 ℃下的冲击功提高至90 J以上。      

980MPa级冷轧双相钢组织性能研究

为研究980 MPa级C-Si-Mn-Nb系冷轧双相钢组织性能,在试验室冶炼该钢并采用临界区保温+两段式冷却+过时效处理的工艺进行热处理。研究表明,试验钢的屈服强度为476 MPa,抗拉强度为1 021 MPa,伸长率为15%,n值为0.29;试验钢热轧组织为(F+P),铁素体晶粒尺寸约为3.3μm;退火组织为(F+M),马氏体体积分数约为63%。微合金元素Nb的添加,起到细晶强化和析出强化的作用。与热轧组织相比,连续退火板带状组织得到明显改善,试验钢表现出良好的强韧性匹配。     

Nb、Ti对高强度耐候钢组织和性能的影响

为模拟CSP(紧凑式带材生产)工艺，由实验室10kg真空感应炉冶炼后轧成6mm钢板，试验研究了Nb、Ti对成分(％)为0．060～0．076C，0．25～0．31Cu，0．45～0．56Cr，0．29～0．30Ni的400MPa和460MPa级高强度耐候钢组织和性能的影响。结果表明，含0．03％Ti钢σa和σb分别为450MPa和545MPa，含0．03％Nb、0．02％Ti钢σa和σb分别为550MPa和615MPa，不含Nb、Ti钢σa和σb仅为375MPa和480MPa。400MPa级耐候钢的组织为铁索体 少量珠光体，含Ti钢的主要析出物为CuS2(20～25nm)和TiN(80nm)，含Nb、Ti460MPa级钢的组织主要为粒状贝氏体，析出物CuS2和(NbTi)CN(30～60nm)，从而提高了钢的强度。     

低碳高强钢中纳米析出相回火过程中的透射分析

 研究了一种800MPa级低碳高强钢中纳米析出相在回火过程中的演变规律。通过透射、高分辨电镜,并结合能谱仪系统分析了不同回火温度下析出相的形貌特征及其与基体的位相关系。研究表明,低碳高强钢中的纳米析出相主要为Nb、Ti、V、Mo等元素的碳氮化物,低温回火时主要为Nb、Ti的二元析出,高温回火后则为含Mo、V、Ti、Nb等多种元素的复合碳化物析出;钢中纳米析出相按大小分为两类,大尺寸颗粒是钢在轧制过程中形变诱导析出的,小尺寸颗粒是钢在回火过程中相变诱导析出的;同时,随回火温度的升高,钢中的析出相均慢慢长大并粗化,长大方式为典型的Oswald熟化机制;析出相与母相基体之间存在特定的取向关系,在析出的开始阶段,析出与基体的界面基本保持共格关系,析出相形状主要为球形或者类球形,随着回火温度的升高,析出逐渐长大并粗化,形状渐渐变为方形或者椭圆形,同时与基体脱离共格界面,保持的界面关系为：{100}MC∥{100}α-Fe,<100>MC∥<110>α-Fe。