Nb-V微合金化低钼型Q345耐火钢的开发

 为了推动耐火钢的市场应用,采用低碳、低钼(约0.2%)及铌、钒、钛的复合微合金化成分设计,成功开发出低成本Q345耐火钢。采用Formastor-Digital全自动相变测试仪测定了试验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了变形后不同冷却工艺对试验钢组织及硬度的影响,并采用SEM、EBSD、TEM和物理化学相分析等手段对热轧及600 ℃高温拉伸试样基体组织及纳米第二相进行了详细表征,定量分析了试验钢室温及高温下的强度机制。结果表明,轧后760~780 ℃开始层流冷却、终冷温度为400~600 ℃,试验钢获得铁素体+贝氏体组织。经600 ℃高温拉伸后,试验钢中MC相的质量分数及处于18 nm以下的粒子质量百分比相对于热轧态试样分别提高了16.4%、9.8%,这些新析出的纳米级粒子在高温下起到了良好的沉淀强化作用,一定程度弥补了高温下因剪切模量下降和细晶强化失效导致的高温屈服强度的损失;固溶、沉淀强化为Q345耐火钢主要的高温强化方式。     

建筑结构用新型抗震耐火钢Q420FRE的开发

新型耐火钢除了要求具有等同或优于普通建筑钢的室温力学性能和良好焊接性能,还需要保证耐火性能和良好抗震性能,并拥有比传统耐火钢成本更低的特点。南钢基于实验室试验的结果,设计了低Mo新型耐火钢的化学成分和轧制工艺,试制了不同厚度规格的Q420FRE耐火钢,其各项性能均优于标准对同级别耐火钢的要求。600℃高温强度达到室温强度的70%,280 MPa恒载荷下的耐火极限温度约为700℃,模拟二次火灾高温强度仍超过280 MPa,屈强比0.83,具有良好的耐火及抗震性能。     

抗震耐火钢Q420FRE动态CCT曲线及组织研究

为研究抗震耐火钢Q420FRE的生产工艺,采用膨胀法测定了临界转变温度Ac1、Ac3;使用Gleeble-3800型热模拟试验机测定了不同冷却速度下连续冷却转变过程,记录温度体积变化曲线,并结合试验钢金相组织和硬度变化分析在不同冷却速度下的组织转变区间和组织转变类型,绘制出该钢的动态CCT曲线,为该钢的控轧控冷生产提供科学指导。     

Q420C角钢钒钛微合金化工艺研究

采用不同V系、V-Ti系微合金化成分设计的Q420C级电力角钢进行工业试制,并进行力学性能检验、金相分析、JMatPro以及电解化学相分析。结果表明,V-Ti微合金系,Ti元素全部析出,Ti先与N结合生成TiN,钢中剩余的N含量较少,降低了V的析出驱动力,导致V元素析出率较低,析出率仅约30%;Ti的加入改变了V的析出形式,部分V在TiN上形核长大,粗化了析出相尺寸,析出物尺寸大多大于20 nm,其析出物基本上不起析出强化作用,V-Ti系角钢的析出强化效果不及V系角钢。通过研究和构建角钢多元纳米相的层次化析出与竞争析出理论基础,为电力角钢成分设计及工艺控制提供理论依据。     

建筑用耐火钢的高温强化机理

 研究了建筑用耐火钢的高温力学性能和微观组织结构。研究发现,同普通钢相比,耐火钢获得了良好的高温性能。着色腐蚀、透射电镜(TEM)及化学相分析结果表明,铁素体+MA组织+少量珠光体的混合组织,Mo在钢中的固溶强化作用,高温下MA组织分解形成稳定的合金渗碳体以及600 ℃左右下MC和和Mo2C析出相大幅度增加,是耐火钢获得良好高温性能的重要原因。     

低Mo耐火建筑用钢Q345FRE开发试验研究

综合考虑合金元素对耐火建筑用钢高温力学性能的作用,在实验室采用500 kg多功能真空感应炉完成低Mo成分体系Q345FRE耐火钢热轧基料的制备,使用550 mm热轧实验机组完成15 mm厚度耐火建筑用钢板的轧制和冷却。比较轧后水冷和空冷两种工艺,常温力学性能均满足GB/T 28415—2012《耐火结构用钢板及钢带》标准要求。轧后空冷钢板的高温性能未满足国标要求,而轧后水冷钢板的高温性能满足国标要求,主要原因为水冷钢板高温组织相比空冷显著细化。通过合适的成分设计、轧制和冷却工艺,实现了15 mm厚度耐火建筑用钢Q345FRE的成功试验开发。     

Cr对460 MPa级抗震耐火建筑用钢性能影响

设计了两种不同Cr含量460 MPa级抗震耐火建筑用钢,并进行了室温和高温机械性能检测,0.4%Cr和0.8%Cr试验钢的性能均满足抗震钢屈强比≤0.83,并且耐火钢600℃保温3 h后屈服强度≥307 MPa的标准。JMatPro热力学软件对460 MPa级抗震耐火建筑用钢的析出相进行计算,采用光学显微镜和透射电子显微镜方法对钢中的析出相进行了分析。结果表明,试验钢随Cr含量的升高,室温抗拉强度升高,屈强比降低,具有更好的抗震性能。Cr的增加,减少了高温稳定性较差的析出相的析出,降低了析出相中Mo的含量,促使Mo更多地溶入基体中,从而提高了抗震钢的高温固溶强化作用和耐火性能。     

Nb在超快冷条件下的低温析出行为

 通过热模拟试验和实验室热轧试验,结合含Nb船板钢的CCT曲线,重点研究了超快冷条件下试验钢中Nb在相变区的析出行为。结果表明,试验钢变形后快速冷却至600℃保温不同时间时,得到的组织为针状铁素体组织,而在650℃等温时,组织中多边形铁素体含量随等温时间延长逐渐增多;不同温度下保温,随着保温时间的延长,析出相粒子的数量有所增多,尺寸也有所增大;在实验室条件下采用910℃终轧＋超快速冷却工艺,相比于850℃终轧＋层冷工艺组织中的粒子析出量大大增加,微合金的析出强化作用得到加强,得到轧件的强度相比于低温终轧并没有降低,说明超快速冷工艺不仅可以更好地发挥Nb的析出强化作用,提高含Nb船板钢的强度,而且可以适度提高试验钢的终轧温度,降低轧制力,提高轧制节奏。     

钒对耐火钢显微组织及高温性能的影响

 通常采用控轧控冷方式生产耐火钢Mo-Nb复合合金化。采用电子显微镜、相分析和三维原子探针等方法,研究了不同热轧工艺条件下钒对含钒耐火钢的室温和600 ℃拉伸性能的影响,探讨了微观组织与力学性能之间的关系。结果表明,添加钒后能形成细小弥散分布的析出物,配合控制贝氏体比例后能有效地提高室温和高温力学性能;钒在热轧态耐火钢中主要固溶于先共析铁素体内,再加热至600 ℃时热轧态被“隐藏”的钒存在明显的析出,进一步提高了含钒耐火钢的高温性能。     

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)。     

天铁Ti微合金化Q345B的生产实践

为了减少C-Mn钢Q345B中Mn合金消耗,采用Ti微合金化的成分设计思路,通过细晶强化和析出强化保证Q345B钢的强度.该钢种在天铁1 750 mm半连续热连轧机组实现了工业化生产.热轧加热温度1 200℃,终轧温度在840～880℃,卷取温度在550～620℃.通过采用合理的控轧控冷工艺,使钢板获得了良好的金相组织和力学性能,显著降低了生产成本.     

Effects of Coiling Temperature on Strength,Yield Ratio and Precipitation Behaviors of Hot Rolled High Strength Microalloyed Steel for Cold Forming

Various hot rolling schedules were applied to a Nb,V,Ti contained HSLA steel.Coiling temperature had crucial effects on not only yield strength,but also yield ratio and precipitation behavior.600Mpa yield strength is achieved when coiled at 450℃,which is 100Mpa higher than those coiled at 570℃.However,the low coiling temperature had adverse effect to increase yield ratio,which increased from 0.78 to 0.88 as coiling temperature dropped from 570℃ to 450℃.High resolution SEM analysis shows that sizes of Nb,V,Ti precipitates are affected by coiling temperature.Coarse (Nb,Ti)(C,N) precipitates up to 5μm are observed at higher coiling temperature and to decrease tensile strength,where high coiling temperature corresponds to low cooling rate.With strong cooling and coiling capacity of Shasteel’s 1450mm width hot rolling mill,these results indicate that strength and formability of the steel can be balanced when coiling temperature has been optimized.Alloying and microalloying costs can be reduced by efficiently utilizing the capacity of rolling mill.Alumina inclusions are found to act as nucleus for Nb,V,Ti precipitates,contributing to coarsening of precipitates.     

鞍钢超低碳贝氏体钢HQ590DB热轧卷板生产实践

介绍了鞍钢HQ590DB超低碳贝氏体钢成分优化、钢质净化及微合金化过程，阐明了其在鞍钢1780热轧机组的控轧控冷工艺制度，包括温度制度及压下制度，尤其轧后加速冷却制度的优化过程，采用控轧控冷工艺实现了晶粒细化及沉淀强化，最终获得了极为细小的具有高密度亚结构的贝氏体组织。鞍钢1780机组首批试轧的超低碳贝氏体钢HQ590DB获得了优良的力学性能。     

高强度低合金钢Q420N轧制工艺优化实践

试验高强度低合金钢Q420N(/％:0.16C,0.28Si,1.39Mn,0.015P,0.003S,0.11Cr,0.009N)的生产流程为120 t转炉-LF精炼-RH真空脱气-连铸300 mm×340 mm方坯-热连轧成Φ90 mm棒材.试验研究了普通轧制工艺(开轧1100～1150℃,终轧950～1000℃,...     

钛微合金化热轧双相钢的工艺研究

通过模拟实验研究了钛微合金化热轧双相钢的连续冷却转变曲线及终轧温度对组织的影响规律,获得了可行的工艺窗口,并进行了验证性热轧实验.在冷却速率小于5℃·s-1及温度在625~725℃时,实验钢可以形成先共析铁素体.随着终轧温度升高,组织中铁素体及马氏体含量先升高后降低,但幅度不大.同时,当终轧温度较高时,铁素体显微硬度增加,析出强化作用增加.当终轧温度及缓冷温度分别为840℃及700℃时,获得了抗拉强度为672 MPa及屈强比为0.61的性能良好的热轧双相钢.经计算,铁素体组织中析出强化量为78.5 MPa.      

控轧控冷工艺对X100管线钢组织和性能的影响

通过实验室φ350 mm 4辊轧机对V-Nb-Wi微合金化X100管线钢(%:0.057C、1.84Mn、0.25Mo)进行控轧控冷试验。结果表明,在1 100℃始轧,800～900℃终轧,100～400℃终冷温度下,X100钢的组织为针状铁素体+粒状贝氏体-下贝氏体。降低终轧温度可细化组织,提高钢的强度;降低终冷温度可提高钢的强度,但使钢的韧性降低。X100管线钢的最佳轧制工艺为终轧温度850℃,终冷温度200℃。