铌在非调质钢中的微合金化作用

摘自冶金部钢铁研究总院研究生顾永平的硕士学位论文,导师:吴宝榕、章洪涛。 本文研究了微量铌对MnV基的非调质微合金钢的冶金力学特性的影响。铌的加入进一步细化晶粒,促进析出作用。铌不单本身析出,而且促进钒的析出。配合以钢的基本成分调整,如降碳、增锰,调硅     

铌微合金化对高铁车轮钢奥氏体形核和长大的影响

 针对碳质量分数为0.47%中碳高铁车轮钢,研究了铌微合金化对前驱体为铁素体-珠光体的组织发生奥氏体逆相变的影响。结果表明,铁素体-珠光体钢的逆相变是一个由碳原子扩散控制的过程,奥氏体优先在珠光体内的铁素体与渗碳体（α/Fe3C）片层界面处形核,并且沿平行于珠光体片层方向的长大速率比垂直于珠光体片层方向更快。含铌车轮钢细化的珠光体组织可以提高奥氏体的形核率,有利于细化奥氏体晶粒。随着再加热温度的提高,含铌车轮钢的奥氏体混晶温度（960 ℃）比不含铌的钢高80 ℃,因此通过铌微合金化可扩大再加热奥氏体化温度窗口。结合Thermal-Calc热力学计算和透射电镜分析,铌在中碳钢中主要以析出物的形式存在,析出钉扎作用是其细化奥氏体晶粒、推迟混晶现象出现的主要机制。     

热机械控制轧制和快速冷却对含铌0～0.1%钢机械性能的影响

1　前言铌作为微合金元素可以通过热机械轧制使板材获得最佳的机械性能。其中包含两种机理 :铁素体晶粒细化和在铁素体中碳氮化铌析出——析出强化。众所周知析出强化损害韧性 ,但有利的晶粒细化和有害的析出强化的综合作用可能产生一个铌作为微合金元素对钢的韧性的有利作用 ,甚至超出对强度的影响。对铁素体—珠光体钢已深入研究了这些机理 ,但在非再结晶奥氏体热轧后快速冷却过程中铌的加入对钢板机械性能的影响研究的很少。目前研究的目的是在热机械控制工艺 ( TM-CP)及钢板经不同快速冷却条件下 ,加入≤ 0 .1 0 %的铌对 2 0～ 70 mm…     

钢中稀土微合金化及其对钒铌沉淀相析出规律的影响

稀土在钢中有一定的固溶量,可达10^-5-10^-4数量级。固溶稀土可以改善与晶界有关的钢的性能,抑制晶粒长大,影响珠光体、马氏体、贝氏体的数量、形态和分布;在奥氏体区能抑制碳氮化钒析出,在铁素体区能促进碳氮化钒析出;稀土对碳化铌形态、大小、分布、数量有影响,可降低碳、铌活度,阻碍碳化铌在奥氏体区的析出。     

Nb和Nb-V共析钢的组织与析出相的研究

采用Gleeble-1500热模拟设备对试样进行热压变形并测出钢的珠光体转变温度。结果表明,铌在高温变形时产生诱导析出,而钒的析出量很少。钢中的铌几乎全部以NbC形式析出,而钒大部分仍固溶在铁素体中。铌固溶在奥氏体中使珠光体转变温度降低,减少珠光体片层间距,高温变形促使NbC析出,将使铌的上述作用减弱。     

钢中铌、钒、钛微合金化的主要作用

<正>微合金化理论被誉为20世纪物理冶金学领域所取得的最重要进展,极大地推动了微合金化钢的研究、生产与应用,钢中最常用的微合金化元素是铌、钒和钛等,其主要作用是细化晶粒与沉淀强化。钢中添加微合金铌元素可显著提高再结晶温度、细化晶粒,有利于提高钢的工艺性能及使用性能,但降低钢的高温塑性,恶化钢的焊接性能。     

铌钒微合金中碳钢的微观组织与强度的关系

介绍了工业试制铌钒微合金中碳钢的微观组织与强度的关系。在Ｇｌａｄｍａｎ中碳钢方程和实验结果的基础上，提出了屈服强度和抗拉强度的新方程。该方程与钢的成分、晶粒尺寸、铁素体体积百分数、珠光体片间距和析出物颗粒有关，理论计算的屈服强度和抗拉强度值与实验结果吻合。该方程不仅适合微合金中碳钢的铁素体和珠光体组织，而且也适合高碳微合金钢的珠光体组织和低碳微合金钢的铁素体组织。     

优化生产高强钢筋的工艺技术

<正>目前中国高强钢筋生产主要采用微合金化、超细晶粒和余热处理等3种工艺。微合金化钢筋主要是指通过在钢水中添加微量钒、铌、钛等合金元素,通过这些微量元素的碳化物、氮化物在钢中的沉淀析出,达到细化晶粒和沉淀析出强化的目的,从而改善钢筋性能。通过微合金化工艺生产的钢筋,具有强度高、焊接性能好、抗震性能强的特点,是产品综合性能较好的高强钢筋生产工艺,但由于需要添加钒、铌、钛等合金元素,相应会在一定程度增加生产成本。     

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。     

终锻温度对Nb-V-Ti复合非调质钢组织及性能的影响

通过金相、扫描、透射电镜研究不同锻造工艺下V-Ti、Nb-V-Ti两种微合金化非调质钢的微观组织结构及力学性能。结果显示:添加Nb能够显著提高非调质钢的奥氏体粗化温度,有效阻止奥氏体晶粒的快速长大,细化非调质钢晶粒,降低珠光体层片间距,使渗碳体呈粒状或球状分布;另外,添加的Nb促进V-Ti非调质钢中细小含铌碳化物的弥散析出,细化基体组织,同时提高非调质钢的强度。因此,Nb-V-Ti复合微合金化非调质钢经过未再结晶区变形后可获得均匀细小的铁素体-珠光体双相组织,且在相对较低的温度进行形变处理能够有效改善Nb-V-Ti微合金非调质钢的强韧性。     

Nb-H13钢中一次碳化物的析出机理和控制

为了得出铌微合金化H13钢中合适的铌元素添加量,以H13钢中的一次碳化物为研究对象,通过实验室冶炼不同铌元素质量分数的H13钢,系统地研究了Nb-H13钢中一次碳化物的析出机理和合适的Nb添加量。结果表明,当H13钢中铌的质量分数小于0.03%时,Nb-H13钢中的一次碳化物主要为富钒相;当H13钢中铌的质量分数达到0.05%时,Nb-H13钢中的一次碳化物主要为富钒相和富铌相。铌微合金化H13钢中铌元素的添加量应小于0.03%。铌质量分数的高低会显著影响FCC相中碳化物的析出顺序,随着铌质量分数的增加,碳化物的析出顺序由首先析出富钒相转变为首先析出富铌相,且富铌相的热稳定性要远高于富钒相。理论计算结果与试验观察结果基本一致,工业试验结果同样论证了本研究的结论。     

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     

铌、钒微合金紧固件钢的研究

探讨了铌、钒复合与单独铌微合金钢用于制造８．８级非调质高强度紧固件的实用性，同时对两种不同微合金化系统在现行钢的生产工艺条件下的物理冶金和力学性能特点及产品制造工艺特点进行了较详细的试验研究。铌、钒微合金钢热轧态显微组织为铁素体一珠光体，而铌微合金钢则为铁素体一贝氏体。两者在热轧状态下有较高的强度（σ＿ｂ＝６６０～６７０ＭＰａ），较好的塑性（δ＿５＝２５％～２６％）。前者的析出强化作用大于后者。铌、钒复合和单独铌微合金钢的冷拔面缩率分别超过１５％和１８％时，即可达到８．８级紧固件强度水平。为达到产品塑性要求，两者均需进行时效处理，最佳时效温度均为４００℃。紧固件试制说明，用两种试验钢制造的螺栓产品均达到了产品质量要求。     

热处理及NbV-N微合金化对船板钢组织性能的影响

为了获得一种良好强韧性匹配的390MPa级船板钢,通过NbV-N复合微合金化及不同热处理工艺(正火+回火、淬火+回火),对实验室钢板的室温拉伸、-40℃冲击性能及钢的微观组织、析出相等进行了分析研究。结果表明,钒、铌的添加能细化晶粒,且氮质量分数的增加使得这种细晶效果更为显著,从而使得钢的强韧性,特别是冲击韧性明显提升。相比轧态,正火+回火、淬火+回火热处理后钢的力学性能均有明显提高,特别是低温韧性有明显改善,这得益于回火过程中大量微合金碳氮化物的弥散析出及钢的有效晶粒尺寸的显著细化。     

钒钛对贝氏体非调质钢组织与性能的影响

研究了微合金钒，钛对贝氏体型非调质钢的组织与性能的影响。结果表明在贝氏体型非调质钢中，钛的碳氮化物不但能细化奥氏体晶粒，还能促进钒的碳氮化物的析出，有利于提高钢的强韧性，在该负名的尚未观察到Ｖ（Ｎ，Ｃ）其析出相为富Ｔｉ，Ｎ的（Ｔｉ，Ｖ）（ＮＣ）。     

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。     

微钛处理对钒微合金钢组织与力学性能的影响

在承钢1780热连轧生产线上,轧制了钒微合金钢及钒钛复合微合金化钢,研究了微钛处理对钒微合金化钢微观组织与力学性能的影响.试验结果表明,钒微合金钢经微钛处理后生成了少量TiN析出物,其数量较少,晶粒细化效果有限;由于钛与氮的优先结合,减少了与钒结合的氮含量,降低了钒的析出量,导致微钛处理的钒微合金钢抗拉强度降低约54 ...     

微合金元素钒和铌对诱发针状铁素体的影响

 氧化物冶金是将非金属夹杂物变害为利，它是利用钢中高熔点粒子改善钢的组织，进而改善钢板焊接热影响区（HAZ）性能的有效手段。以DH36级船板钢为依托钢种，根据二维错配度理论，系统研究了不同微合金元素铌和钒对船板钢铸态组织中诱发奥氏体晶内针状铁素体(IAF)的影响。研究表明，根据错配度理论，微合金元素钒易于铌诱发IAF，但是当奥氏体向铁素体转变时，微合金元素钒的第二相粒子在钢中析出温度低、析出量少，所以微合金元素铌充分细化了钢的铸态组织、轧态及焊接HAZ组织，HAZ低温冲击韧性约为微合金元素钒的4倍，达到工业化生产大线能量焊接用钢板的要求。     

氮在非调质钢中的作用

了氮在非调质钢中所起的有益作用。在Ｎｂ,Ｖ,Ｔｉ三咱微合金化元素中,钒有较高的溶解度,钒有较高的溶解度,是非调质钢最常用也是最有效的强化元素。钒在钢中通过形成细小析出相起细化晶粒和沉淀强化作用。与碳相比,氮与钒有更强的亲和力,且氮化物更稳定,因此,氮对控制钒的析出起更重要的作用。大量研究结果表明,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。因而氮增强了非调     

氮-钒微合金化对低碳耐候钢强韧性的影响

利用真空感应炉冶炼氮-钒微合金化的低碳耐候钢,结合金相显微镜和透射电镜分析了耐候钢的显微组织,并通过拉伸、冲击试验和断口分析表征了实验钢的强韧性.力学试验结果表明,氮-钒微合金化耐候钢具有良好的塑性和强韧性组合.金相组织分析表明,加氮加钒耐候钢中主要组织为等轴铁素体和少量离异型珠光体(体积分数5%),体积分数约30%的铁素体晶粒中有类似粒状贝氏体组织生成;弥散析出的VN质点细化了铁素体晶粒,铁素体平均晶粒尺寸为7.8 μm.