增氮对钒微合金钢组织和性能的影响

 通过对不同钒、氮质量分数的试验钢进行热模拟压缩试验和实验室轧制试验,用OM、SEM和TEM分析试验钢的显微组织,研究增氮对钒微合金钢组织和性能的影响。结果表明,普通钒微合金钢为板条贝氏体＋粒状贝氏体组织,增加氮质量分数,可促进晶内铁素体相变,得到针状铁素体组织,使M/A组织细化且弥散分布,改善韧性;而增加钒质量分数,可以增加析出强化作用,提高强度,但组织形态无明显变化,不能提高韧性。增氮钢中的钒在奥氏体内以VN析出,低氮钢内的钒在铁素体内以VC的形式析出,奥氏体-铁素体、VC-铁素体和VN-铁素体的平面点阵错配度分别为6.72%、3.89% 和 1.55%,在奥氏体内析出的VN可以作为铁素体的优先形核位置,促进晶内铁素体相变。     

V（C，N）在奥氏体中析出的动力学行为及其对晶粒细化的作用

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。本文采用应力松弛法研究了低碳钒氮微合金钢V（C，N）在奥氏体区的等温析出行为，结果表明，试验钢的析出-温度-时间（PTT）曲线呈典型的“C”形状，本实验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。增加钢中的碳、氮含量以及形变量等对PTT曲线有较大影响，均使“C”曲线向短时间方向移动，特别是氮含量对V（C，N）析出的影响最显著。V的高温析出促进了铁素体形核，产生了明显的晶粒细化效果。     

钒氮钢中晶粒细化研究

 采用Gleeble 3500热模拟试验机，在相同工艺条件下，对比研究了钒氮钢、钒钢以及碳锰钢的晶粒细化效果。结果表明，钒氮钢的晶粒细化效果最显著，铁素体的晶粒尺寸可达61 μm，这主要与在奥氏体区中析出的V(C，N)有关。奥氏体区析出的V(C，N)，不但可抑制奥氏体晶粒长大，同时还可以作为铁素体的形核核心，诱导晶内铁素体形成，大大增加铁素体形核率，从而提高了相变细化的比率。     

薄板坯直轧微合金钢

对国外研究用薄板坯直接轧制生产钒一铌和钛一钒一铌系统微合金钢的情况做了介绍。这种实验模拟将厚度为50mm板坯轧制成7mm厚的钢带，使原始奥氏体晶粒度降至16～28μm，转变后的铁素体晶粒度达到4．5～5．9μm。在热轧过程中，立方形状的、颗粒度大（20～60nm）的钒一铌一碳氮化物沿原始奥氏体晶界析出，对钢基体起弥散强化作用的颗粒度不大于15nm的钒一铌碳氮化物在轧后模拟卷板过程中（500700℃）沉淀析出。钒一铌系统微合金钢中加入微量钛，在轧制过程中将在奥氏体中提前沉淀析出大颗粒（50～300nm）的钛一钒一铌碳氮化物，从而降低了可在卷板过程中沉淀析出的碳和氮量，同时减少了弥散强化钢基体的细颗粒钛一钒一铌碳氮化物的量，钢的屈服强度也随之下降。这次试验轧制获得了高屈服强度YS487～632MPa并有良好韧性和延伸性能匹配的微合金高强度钢板。论述了我国对美国NUCOR钢厂连铸薄板坯直轧的X65管线钢的质量分析情况，并同具有类似化学成份的传统热连轧管线钢做了比较。对美国用这种X70X80强度级管钢板制造卷曲（挠性）油管情况做了介绍。     

氮在非调质钢中的作用

介绍了氮在非调质钢中的有益作用。非调质钢中增氮,改变了钒在相间的分布,促进Ｖ（Ｃ,Ｎ）析出,使析出相的颗粒尺寸明显减小,从而增强了钒的沉淀强化作用、大幅度提高钢的强度。氮通过促进Ｖ（Ｃ〉Ｎ）析出,有效地钉扎奥氏体－－铁素体昌细化了铁素体晶粒。增氮还可促进晶内铁素体的形成,进一步细化了铁素体组织。对微钛处理非调质钢,增氮提高了ＴｉＮ颗粒的稳定性,更有效地阻止奥氏体晶粒长大,充分利用廉价的氮元素,在保     

CSP生产的钒氮微合金钢的组织细化和析出物研究

 紧凑式带钢工艺（CSP）生产的钒氮微合金钢屈服强度超过600 MPa,韧性良好。采用扫描电镜和透射电镜观察发现,铁素体平均晶粒直径在3 μm左右,在铁素体晶粒内部分布着数十纳米和几纳米的两类V(C,N)析出物。细晶强化是主要的强化方式,在铁素体中析出的V(C,N)粒子起到了沉淀强化作用。分析了超细晶组织形成的主要原因。     

钒微合金钢中碳氮化钒固溶量及化学组成的计算与分析

根据相关热力学理论,提出了钒微合金钢中钒、碳、氮元素在奥氏体中的平衡固溶量及平衡沉淀析出的碳氮化钒的化学式系数的理论计算方法,对典型化学成分的钒微合金钢进行了理论计算并对计算结果进行了分析。     

几种形变钒钢的奥氏体—铁素体等温转变

通过对等温转变温度淬火试样的显微组织观察和铁素体体积分数的测定,研究了钒对热变形微合金钢725～775℃奥氏体-铁素体等温转变的影响。采用薄膜及碳复型透射电镜观察和电子能量损失谱分析,研究了伴随的沉淀析出。转变初期,在奥氏体晶界形成连续的细晶铁素体带。     

CSP流程V-N微合金钢冶金学特征研究

研究了在CSP技术的特定工艺流程中V—N微合金钢的冶金学特征。结果表明,对0．05％C-l.5％Mr-0．12％V一0．020％N钢,连铸出坯后已有大量微细V（CN）析出,均热后仅有部分沉淀溶解。这些铸坯中的微细沉淀对抑制变形奥氏体再结晶晶粒长大有十分重要的作用。在工业试生产中,铁素体晶粒尺寸3～4μm的V-N微合金化超细晶粒钢已经试制成功。在CSP流程V-N微合金钢中,V的沉淀强化作用也显著提高了试验钢的强度水平。通过对V—N微合金钢的超细组织控制和沉淀强化控制,在CSP流程上可生产屈服强度达550MPa级的低碳贫珠光体高强度钢。     

V析出对针状铁素体转变的影响

本文研究N与V结合成V（C，N）析出时对奥氏体分解成针状铁素体的影响。通过2种不同N含量的C—Mn—V钢，在2种不同奥氏体化温度，即不同奥氏体晶粒尺寸下的连续冷却转变图（CCT），分析了V（C，N）在晶内析出的形核能。结果表明，奥氏体分解成针状铁素体，必须具备2个条件：首先，奥氏体内须有一定量的V（C，N）析出；第二，用先共析铁素体在奥氏体晶界形成而不形成贝氏体。第二部分研究奥氏体等温分解时，析出物对针状铁素体形成动力学的影响。     

珠钢电炉-薄板坯连铸连轧流程VN微合金钢组织性能研究

阐述了珠钢电炉-薄板坯连铸连轧流程VN微合金钢钒的析出规律、微观组织特征和强化机理。研究表明：在电炉-薄板坯连铸连轧流程采用VN微合金化,铸坯中析出以钒（C,N）为主,并有少量TiN或（Ti,V）（C,N）复合析出,平均粒度大约为40nm,热连轧开始前铸坯中大量存在的钒（C,N）能够抑制后续热连轧过程中变形奥氏体再结晶晶粒长大,使铁索体组织超细化;强化机制以细晶强化为主、沉淀强化为辅;采用VN微合金化技术开发的550MPa级VN微合金钢组织细化至3．0—4．0μm,产品具有良好的综合性能。     

V-Ti-N微合金钢的再结晶控轧与控冷

本文提出了一个称为再结晶控轧的新控轧方案及相应的合金化原则。再结晶控轧不要求分段轧制及在奥氏体未再结晶温度区轧制,从而避免了常规控轧所具有的两个主要缺点,即生产率较低及需要强力轧机。 对0.13V—0.017Ti微合金钢的研究表明,钒钛系微合金钢具有高的奥氏体晶粒粗化温度,低的奥氏体再结晶温度以及热变形后小的晶粒粗化速度。此外,这种微合金钢还表现出足够的过冷能力和铁素体内碳氮化合物析出硬化能力。这些特性使得钒钛微合金钢特别适于实施再结晶控轧。     

CSP流程VN微合金钢的冶金学特征

在薄板坯连铸连轧生产中，微合金元素的溶解与析出过程，以及微合金元素与变形奥氏体再结晶、γ-a相变间的关系与传统厚板坯连轧有较大的差异，这为薄板坯连铸连轧流程生产微合金钢带来了一定的困难。研究表明，V～N的冶金学特征比较适合于CSP技术的特定工艺流程。对0．05％C—1.5％Mn-0．12％V-0．020％N钢，连铸出坯后已有大量微细V（CN）析出，均热后仅有部分沉淀溶解。这些铸坯中的微细沉淀对抑制变形奥氏体再结晶晶粒长大有十分重要的作用。在工业试生产中，铁素体晶粒尺寸为3～4pm的V—N微合金化超细晶粒钢已经试制成功，在CSP流程V—N微合金钢中，V的沉淀强化作用也显著提高了试验钢的强度水平。通过对VN微合金钢的超细组织控制和沉淀强化控制，在CSP流程上可生产屈服强度达550MPa级的低碳贫珠光体高强度钢。     

高强塑性低碳钒-钛微合金钢的组织性能

钢坯经两阶段控制轧制后,采用UFC→690℃→炉冷的冷却工艺将钒—钛微合金钢冷却至室温,研究了钒—钛微合金钢的组织性能,阐明了强化机理。结果表明,在现有工艺条件下,可获得全铁素体组织,铁素体晶粒尺寸为4.4±3.0μm。实验钢的屈服强度高达733 MPa,断后延伸率达到了27.5%,呈现出较强的塑性,沉淀强化量达到了300 MPa。     

钒,氮含量对耐磨钢NM400组织及性能的影响

在普通Cr-Mo-B系低合金耐磨钢成分基础上,通过添加适量的钒、氮元素,研究钒氮微合金化对轧后直接淬火(DQ)+低温回火耐磨钢板组织及性能的影响。结果表明:无钒氮钢板的微观组织为板条马氏体组织,-20℃冲击功为15 J,布氏硬度为443HBW。分别添加质量分数0.088%V-0.013%N和0.089%V-0.029%N的2种钒氮微合金化的钢板,板条马氏体组织明显细化,在组织中发现存在少量针状铁素体组织。2种钢板的-20℃冲击功分别提高至30和42 J,质量分数0.089%V-0.029%N的钢板强度、硬度与无钒氮钢板基本一致。低温轧制过程中析出的V(C,N)颗粒起到定扎奥氏体晶界、抑制晶粒长大作用。在860℃温度终轧及轧后弛豫过程中析出的V(N,C)粒子可以促进针状铁素体形成,它们起到分割奥氏体晶粒、细化马氏体板条束的作用。含质量分数0.089%V-0.029%N的耐磨钢板的综合性能最好。     

含铌和钛的微合金热轧带钢中碳氮化物析出的定量研究

为了弄清带钢在热轧生产中碳氮化物产生的机理和数量，对一种微合金钢进行了光学显微镜和透射电镜检验。结果发现，几乎总合金加入量（0．06％Ti和0．02％Nb）的一半在均热后都以共晶体或不溶解的微粒形式存在。细粒碳氨化物的晶内形核只在奥氏体相中出现。卷取期间，在铁素体中没有再形成碳氮化物微粒，并且均热时已溶解的微合金元素，到轧制过程结束时，几乎近一半仍留在固溶体中。按照已有的组织一性能的良好对应关系，在奥氏体中已形核的碳氢化物微粒所产生的析出强化作用为60～80MN／m2。1引言为了提高微合金化钢的强度，多年来，一…     

低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体中的析出动力学

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。采用应力松弛方法研究了低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为。结果表明：试验钢的析出-温度-时间曲线(PTT)呈典型的C形,本试验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。钢中的碳、氮含量以及变形量对PTT曲线有较大影响,它们增加均使C曲线向左移,特别是氮含量对V(C,N)析出的影响最显著。在碳含量约为0．10％的试验钢中,当氮含量从0．0036％增加到0．0140％时,可使870℃的析出开始时间从400s缩短到70s左右。     

钒微合金化钢的技术进展与应用

摘要：介绍了钒微合金化技术的最新进展以及钒钢的开发与应用情况。氮是含钒钢中有效的合金元素,含钒钢中增氮,优化了钒在钢中的析出,显著提高沉淀强化效果。采用钒氮微合金化设计,配合适当的轧制工艺,促进V(C,N)在奥氏体中析出,起到了晶内铁素体形核核心作用,实现了含钒钢的晶粒细化。最新的研究成果表明钒微合金化可以提高双相钢、贝氏体钢、相变诱导塑性钢、孪晶诱导塑性钢、热成型马氏体钢等汽车用先进高强度钢的强度并改善使用性能,显示出良好的应用前景。钒氮微合金化技术在中国高强度钢筋、高强度型钢、非调质钢、薄板坯连铸连轧高强度带钢等产品中获得广泛应用,大大促进了中国钒微合金化钢的发展。     

钒含量对稀土处理X80管线钢微观组织和析出相的影响

针对国内某X80管线钢的抗腐蚀问题,在加入稀土（0.02%）处理后,设计三种不同钒含量（0.05%、0.10%、0.15%）的试验钢,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、Thermo-Calc热力学软件、Fatesage7.0热力学软件、透射电子显微镜-能谱仪(TEM-EDS)等试验仪器对钢中组织和夹杂物的观察分析,论述了稀土在钢中对针状铁素体的生成机理。通过热力学计算,研究不同钒含量梯度对试验钢微观组织和析出相的影响。通过电化学技术检测了不同钒含量试验钢在（3.5%）NaCl溶液中抗腐蚀性能。结果表明：稀土可以变质夹杂物,诱导针状铁素体的形成。钒可以细化晶粒,从而起到细晶强化的作用。通过透射电镜观察,析出相的数量和平均尺寸都随着钒含量的增加而增加,有效起到钉扎作用,从而提高钢的强度。通过极化曲线和交流阻抗曲线看出,试验钢的抗腐蚀性能随着钒含量的增加先增强后减弱。钒促进铁素体的形成,晶粒过细反而导致抗腐蚀性能减弱。     

冷却速率对高铌微合金钢组织的影响

 采用热模拟和组织显微分析方法研究了不同冷却速率对高铌微合金钢组织的影响。结果表明，铌含量高有利于在极低的冷却速率下获得针状铁素体组织，提高冷却速率则能进一步促进针状铁素体转变，并使铁素体板条得到细化。同时，固溶铌有利于针状铁素体的形成，而铌的沉淀析出则不利于针状铁素体的获得。