高强度热轧耐候钢的钒析出行为与时效性能研究

结合攀枝花现有的资源特点,针对性地进行含V高强度耐候钢研究。采用热模拟试验、相分析、拉伸试验等方法,研究了不同工艺条件下钒氮微合金化高强耐候钢的V析出行为及时效性能。研究表明:随N含量的增加,不同温度卷取的试验钢中V的析出比例明显高于对比钢,增N后V析出量明显增加,并且在冷却过程中V析出趋势增加;随V/N值的升高,AI值降低,当V/N低于3.5时对时效性能不利。通过研究,确定了450 MPa级高强度耐候钢关键控制参数,考虑晶粒细化和沉淀强化的综合作用,试验钢的最佳卷取温度为650℃;考虑到N对时效指数的影响,钒氮微合金化高强耐候钢中的V/N值控制略高于V与N理想化学配位数(3.64),试验钢的综合性能较佳。     

高强耐候钢YQ450NQR1钒氮微合金化

 钒氮微合金化是高强耐候钢YQ450NQR1强化屈服强度的重要途径。钒氮微合金化对高强耐候钢YQ450NQR1性能的影响主要由钒和氮两部分构成,其中钒产生晶粒细化、析出强化的主要作用,氮强化钒的作用。通过高强耐候钢YQ450NQR1的钒氮积[w(V)·w(N)]研究,发现钒和氮质量分数的增加均可提高钢的屈服强度,同时钒和氮也呈乘积的方式对屈服强度产生影响。为保证高强耐候钢YQ450NQR1的屈服强度达到465 MPa,要求钒氮积[w(V)·w(N)]达到0.001 44以上。为提高连铸坯的高温塑性,降低铸坯裂纹发生的敏感性,氮质量分数需控制为0.012%～0.014%。     

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.     

钒氮含量对厚规格耐候钢力学性能的影响

摘要：采用拉伸试验机、光学显微镜、透射电镜分析了不同V、N含量对20mm厚规格耐候钢力学性能的影响规律。结果表明,V质量分数为0.04%~0.11%范围内钒氮耐候钢力学性能随着V含量的增加呈线性变化。V质量分数每增加0.01%,强度增加约14MPa、伸长率降低约0.3%;N质量分数在60×10-6~270×10-6范围内,w(V)∶w(N)=4~5时,可获得屈服强度600MPa以上、抗拉强度700MPa以上良好的强化效果,对应的铁素体晶粒尺寸约10μm。增加V、N含量有效促进更多V(C,N)的析出,在奥氏体相变过程中作为铁素体形核核心,进一步细化了铁素体晶粒。但铁素体晶粒随N含量增加并非持续细化,当形核质点数量达到饱和时,细晶强化作用将趋于峰值不再增加。同样随着V含量的增加,剩余部分的V在铁素体中析出,沉淀强化占主要作用。     

钒对YQ450NQR1高强度耐候钢组织与性能的影响

以含钒YQ450NQR1高强度耐候钢为研究对象,通过光学显微镜、高分辨率电镜、相分析等方法,研究了不同钒含量试验钢的金相组织、钒析出行为,探讨了钒析出量与力学性能之间的关系.结果表明,试验钢热轧态组织为块状铁素体 珠光体;钒在钢中明显析出,析出相以VN或V(C,N)为主; 钒在YQ450NQR1钢中起明显的强化作用,并且钒的作用与氮密切相关.只要获得了较高的VN析出比例,试验钢的钒含量可以得到降低.     

Ti微合金化高强耐候钢的析出相观察和物理化学相分析

通过TEM和物理化学相分析手段定量研究了Ti微合金化高强耐候钢中析出相的结构、形貌、粒度和质量分数。研究结果表明：Ti微合金化高强耐候钢中的析出相有Ti（C，N）、TiC、TiN和Ti4C2S2；析出强化的强度随着析出粒子质量分数的增加和粒径的减小而增加，小于10nm的析出粒子对强度的贡献比较大；较低的卷取温度将会抑制TiC粒子的析出，从而降低析出强化的作用。     

微合金高强度耐候钢的试验研究

在实验室试制了400、460MPa级耐候钢,结果表明,试验钢屈服强度分别达到450、550MPa,抗拉强度分别达到545、615MPa;400MPa级耐候钢的显微组织以铁素体为主,460MPa级的以粒状贝氏体为主;400MPa级的析出物主要是CuS2和TiN,主要强化机制是细晶强化、析出强化;460MPa级的析出物主要是CuS2和（NbTi）CN,其主要强化机制是细晶强化、析出强化及相变强化。采用电子背散射EBSD技术分析了其晶体学取向,其晶粒间取向主要是大角度晶界。     

TSCR流程生产钛微合金化高强耐候钢中的析出物

运用电子显微镜和化学相分析等多种实验手段研究了Ti微合金化高强耐候钢中的析出物,并在热力学计算的基础上分析了其析出过程.结果表明:钢中主要存在TiC,TiCN,Ti₄C₂S₂,TiN等析出物,连轧前TiN的析出过程已基本完成;大量纳米尺寸的TiC球形析出物粒子在铁素体的位错线上分布;Ti含量增加改变了MC相的粒度分布,小尺寸粒子的体积分数显著增加,增强了沉淀强化的效果.     

钒氮微合金化技术的应用

含钒钢中增氮，促进了碳氮化钒的析出，增强了钒的沉淀强化作用，提高了钢的强度，在相同强度水平下，节约了钒的用量，降低了钢的成本，因此，氮是含钒钢中一种十分有效的合金化元素。本文介绍了钒氮微合金化技术的机理及其在高强度钢筋、非调质钢、高强度厚壁H型钢和CSP产品等产品开发中的应用。     

钒对耐火耐候钢组织与性能的影响

为了探索V对耐火耐候钢组织和性能的影响,采用相变仪、电子显微镜、相分析和拉伸等方法,研究了V对CCT曲线、不同热轧工艺条件下显微组织及室温和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.结果表明向钢中添加V可以提高相变温度,而0.20%V促进铁素体的形成;V在钢中的作用取决于其析出相,随钢中V含量增加,析出V量增加,析出物数量相应增加并细化;对于0.60%Mo耐火耐候钢,要得到高的高温屈服强度和YS比,组织中必须引入适当比例的贝氏体.     

V含量对V-Mo-N微合金钢贝氏体区析出行为的影响

通过热模拟和透射电镜(TEM)等研究方法对三种不同V含量的V-Mo-N微合金钢在贝氏体铁素体基体中析出粒子分布、形貌和尺寸进行了观察和分析。结果表明:在V-Mo-N微合金钢中,当Mo的添加量较低时,析出粒子为V(C,N),Mo元素全部固溶于基体中起到固溶强化作用,并不会形成Mo的碳氮化物析出。随着V含量的提高,组织中的贝氏体板条逐渐变细并向粒状贝氏体转变。V含量在0.05%~0.16%时,试验钢析出量随V含量增加而增加,同时,钢的硬度也增加。     

含钒微合金钢的析出行为研究

在Johnson-Mehl-Avrami动力学方程的基础上,建立Fe-C-V-N合金体系中V(C,N)的析出动力学方程,研究了4种氮含量的低碳钒微合金钢(Fe-C0.05-V0.08)中V(C,N)的形核机制及在奥氏体中的析出过程。结果表明:V(C,N)主要形核位置在位错线上,平衡析出的鼻点温度在820℃左右,析出开始时间随氮含量的增大而减小。利用Gleeble-1 500D热力模拟试验机进行了应力松弛试验,根据曲线拟合得到的鼻点温度为850℃,将理论计算与试验值的差异缩小到30℃以内。     

高V钢中V(C,N)沉淀强化作用的研究

通过实验室轧钢试验,研究了三种高V钢轧制状态下的组织的和力学性能,并用透射电镜观察了V（C,N）析出的状况.结果表明,高V钢中可以获得单相的铁素体组织,并可以获得较高的强度,最高的屈服强度值达到525 MPa.对C3钢而言,由V（C,N）析出颗粒的沉淀强化造成的屈服强度增量最大可达244 MPa.透射电镜观察结果表明,高V钢中容易获得相间析出.试验获得的V（C,N）析出颗粒为4～10 nm,经计算分析,该尺寸在V（C,N）最大沉淀强化效果的范围.     

中碳铌微合金钢的应变诱导析出行为

通过应力松弛法验证了修正后的DS析出模型,得到了中碳铌微合金钢的应变诱导析出规律,结果表明:修改后的DS模型由于考虑了Si、Mn元素对碳氮化物应变诱导析出的影响,得到的PTT曲线与试验测得的曲线基本吻合,可用于Si、Mn含量较高的铌微合金钢应变诱导析出行为的预测;对于本试验用钢,PTT曲线具有典型的C型特征,鼻子温度在900℃左右,并且,随着应变速率的增大,PTT曲线左移,析出孕育期缩短。     

Effect of Adding Nitrogen on Microstructure and Property of Vanadium Microalloyed Reinforcing Bar Steel

Worldwideattentionhasbeenpaidtomicroal loyedsteelwhichhasbeendevelopedrapidly .Manyadvantagesofmicroalloyedsteelhavebeenrecog nizeddeeply .Firstly ,themicroalloyedsteelhashighstrengthand goodcomprehensiveproperties .Sec ondly ,highprofitscanbegainedduetolowerpro ductionandapplicationcost .Themicroalloyingele mentsareaddedtomicroalloysteelsforgrainrefin ingandprecipitationstrengthening[1] .　　Theabilityofsecondphaseparticlestomaintainfinegrainsizesathightemperaturebypinningmi gratingboundarie…     

钒合金的沉淀析出行为和时效强化

采用真空退火和真空时效处理，研究了V-4Cr-4Ti合金的沉淀析出特性和时效强化效果。作为对比，同时研究了V-6W-1Ti或V-6W-4Ti合金的行为特征，以分析合金元素的作用。结果表明，在1h等时退火过程中，V-4Cr-4Ti的峰值沉淀强化温度出现在700℃，而其他两种合金出现在600℃。在600℃下时效1-393h，V-4Cr-4Ti表现出了更强的时效强化特性。两类合金的行为差异说明合金元素Cr在其中起了很大的作用，尽管微观分析显示析出物为Ti（CON）。经测试，V-4Cr-4Ti合金的延性并未因时效强化而发生显著变化，而拉伸试样的吸收功反而因时效强化而提高，表明合金的韧性得到了改善。     

高强耐候钢焊接接头性能研究

研究了Q450NQR1/BH550NQ-Ⅱ焊接接头的力学性能、疲劳性能,分析了接头部位的金相组织.试验结果表明,接头的力学性能和疲劳性能完全满足铁道车辆制造的要求.     

Cu-P-Cr-Ni-Nb系超细组织高强度耐大气腐蚀钢带开发

对传统345 MPa级Cu P Cr Ni系列09CuPCrNi钢采用Nb微合金化和低温控轧技术。研究结果表明,采用该项技术可使钢带获得超细晶组织,晶粒尺寸可细化至3 5~4 8μm,强度大幅度提高,钢带的屈服强度可达到500 MPa,同时,工业试验获得的超细晶高强度钢带仍具有良好的韧性、耐大气腐蚀性能和焊接性能。