微合金钢中的铌钛钒

本文主要评述 Nb、Ti、V 元素在微合金钢中所起的作用,着重讨论三种元素之间的共性和个性。并对 Nb、Ti V 在控制轧制钢中的应用作了简单介绍。     

钒 钛微合金钢的析出特征

采用透射电子显微镜对碳萃取复型样进行了观测。碳萃取复型样由不同轧制条件下热轧成10mm棒材的两种商用钒微合金钢和一种商用钛微合金钢制备。 钒或钛微合金钢中的铜含量约为0.13％时,即使钢中的锰含量大于1％,首先会生成硫化铜,而不生成硫化锰。在钛微合金钢中,除生成硫化铜外,还观测到Ti_4C_2S_2型的球状碳硫化钛。 对钒微合金钢使用透射电子显微镜显示出,在先共析铁素体中有很细小的析出物(≈5nm),经鉴别为M(C,N)型(M=V和Cr,V/Cr≈5)碳化物或碳氮化物。此外,还观测到一些较粗的颗粒(≈0.1μm,V/Cr>15时),可能是温度较高时,在奥氏体中生成的氮化钒或碳氮化钒。 在钛微合金钢中观察到粗大的氮化钛颗粒(>5μm)以及很细小的(≈5nm,Ti/Cr≈9)MC型(M=Ti和Cr)析出物,或较粗大的(≈0.1μm,Ti/Cr>30)碳化物颗粒。     

钒和铌-钒低碳微合金钢的静态再结晶行为

采用MMS-300热力模拟试验机研究了钒和铌-钒微合金钢的静态再结晶规律,绘制了试验钢的静态再结晶软化率曲线,计算出试验钢的静态再结晶激活能并建立了静态再结晶动力学模型,结合沉淀析出物的微观形貌观察,分析了铌对钒微合金钢静态再结晶行为的影响规律。结果表明,铌-钒钢的静态再结晶激活能要显著高于钒钢,在800~950℃变形保温60 s以上的试验条件下,铌-钒钢发生了形变诱导析出,细小的碳氮化物弥散分布在位错及晶界上,使得软化率曲线在此范围内出现"平台",说明铌既限制了静态再结晶的发生,又阻碍了软化行为的进行。     

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 ...     

铌钛微合金钢异型坯高温塑性研究

在GLLEEBLE3800热模拟试验机上进行了铌钛复合微合金化钢异型坯的高温拉伸试验,并对断口形貌进行了分析,确定了钢材的脆性温度区,第I脆性区的温度范围为1 300℃至熔点,高温塑性区的温度范围为950～1 300℃,第Ⅲ脆性区的温度范围为700～900℃,高温塑性区为微孔聚集韧性断裂,呈现典型的韧窝结构,在第Ⅲ脆性区为准解理断裂,呈现典型的河流花样结构。     

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。     

钒微合金钢的热塑性

低碳低氮微合金钢通常表现出抗横向开裂性能,而碳含量较高的微合金钢则不然。讨论了碳含量质量分数为0.05%~0.6%的含钒微合金钢的热塑性研究和工业经验。在不同碳含量的情况下,只要[V][N]乘积不超过1×10-3,添加的钒就能降低钢对横向开裂的敏感性。铌和钒的结合增加了800~900℃临界矫直温度范围内的热塑性,这一改善得益于钒和铌复合加入减缓了动态析出过程。在含钛钢中,最初在高温下生成的Ti N具有促进Ti Nb(C,N)沉淀粗化和降低对塑性不利的细小Nb V(C,N)沉淀体积分数的额外作用。还介绍了TWIP钢热塑性的最新结果以及含钒微合金钢连铸的工业经验。     

带状组织对低碳微合金钢性能的影响及控制

研究了两种不同规格、不同成分的低碳微合金钢,通过分析它们的力学性能及对应的铁素体-珠光体(F-P)带状组织情况,讨论了F-P带状组织对塑性和韧性的影响,并从连铸板坯的冶炼过程中的成分优化、降低中心偏析,降低板坯的终轧温度、以及提高冷却速率等多方面提出了相应的带状组织的控制措施.     

铌、钒、钛在微合金钢中的作用

微合金化元素Nb、V、Ti在钢中的作用,主要表现在在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大,并通过它们的碳氮化合物的应变诱导析出,对钢进行沉淀强化。这3个元素虽然都是通过细化晶粒和沉淀强化来提高强度,但它们在钢中的作用机理及强化程度并不同,Nb在钢中具有最强的晶粒细化强化效果,而V在钢中具有最强的沉淀强化效果,Ti则介于Nb和V两者之间。     

渣洗工艺对低碳钛微合金钢洁净度及性能的影响

某厂生产的DL350低碳钛微合金冷轧结构钢,由于钢中夹杂物含量较高且冷轧断后伸长率较低,不能满足客户要求。为了降低生产成本,提升冷轧产品断后伸长率,制定了合理渣洗工艺,并分析了渣洗工艺对钢洁净度及性能的影响。结果表明,钢中夹杂物主要为MnS、TiN、MnS-TiN及少量的Al₂O₃夹杂物,采用渣洗工艺后钢液中的氧、氮含量均有明显下降。渣洗后铸坯显微夹杂物平均数量密度由21.3个/mm²降低到15.7个/mm²。同时,A类夹杂物级别由2.0～2.5降低到1.0～1.5,B类夹杂物级别由1.5～2.0级降低到0.5～1.0级,说明渣洗工艺对铸坯洁净度提升改善明显。通过对热轧和冷轧产品性能检测可以发现,渣洗工艺试样热轧断后伸长率由26%～28%提升到29%～31%,冷轧断后伸长率由15%～16%提升到18%～20%,强度整体变化不大,满足了客户的使用要求。     

低碳锰钛铌微合金钢的显微组织与力学性能关系的研究

热轧12MnTiNb钢,由于冲击韧性不好,必须采用正火热处理方法来加以改善,当钢中碳化物或碳氮化物的体积百分含量一定时,在某一温度下,阻止钢中奥氏体晶粒长大的这些质点有一临界尺寸。所以钢由900℃到1000℃正火时,有相当好的低温冲击韧性,低碳锰钛钢中加入微量的铌可以进一步细化奥氏体晶粒.根据Hall—Petch公式,对950,1000,1100℃正火钢的屈服强度诸项强化因素的影响进行了定量估算,与拉力实验结果基本一致。     

热轧温度对含钛微合金钢组织性能的影响研究

通过试验以及力学性能检验,研究了温度参数对含Ti微合金钢组织性能的影响。结果表明:生产Ti微合金化钢应采用较高的加热温度,同时严格控制粗轧温度、终轧温度和卷取温度,充分发挥细晶强化和析出强化作用,使钢板的强韧性匹配良好。     

钒微合金钢的工艺、显微组织和性能(上)

钒元素最早作为一个重要的钢的合金元素,源自于钒钢回火后所得到的性能。由于透射电子显微镜的分辨率达到了～1 nm,以及选区电子衍射技术的进步,提升了对钒钢显微组织进行研究的兴趣。第二项及时的技术进步是控制轧制,特别是板、带产品控轧技术的开发。本概述的内容将包括以下几方面的历史背景,即淬火回火钒钢,等温时效时、常规控轧时和薄板坯直接装炉时的析出,以及提高钒微合金钢强韧性的进展。介绍钒钢显微组织的特征,特别是析出物化学成分的分析方法及技术的进步,由于70年代X-光能谱分析的运用,电子能损失谱的运用使得钒微合金钢中碳和氮的定量分析得以实现。当今,关于钒钢还存在许多矛盾的课题。这些课题包括有:钒碳化物均匀析出物的形核次序,这类形核是否是共格形核,钒析出物的化学成分,相间析出的形核机制,奥氏体中钒的碳氮化物形变诱导析出的重要性,相间析出和铁素体中的无序析出对屈服强度的贡献,以及工艺过程参数对性能的影响。对这些课题进行讨论,并将结合其它合金的长期研究,集中讨论热轧钒微合金钢。     

钒微合金钢的工艺、显微组织和性能(下)

钒元素最早作为一个重要的钢的合金元素,源自于钒钢回火后所得到的性能。由于透射电子显微镜的分辨率达到了~1 nm,以及选区电子衍射技术的进步,提升了对钒钢显微组织进行研究的兴趣。第二项及时的技术进步是控制轧制,特别是板、带产品控轧技术的开发。本概述的内容包括以下几方面的历史背景,即淬火回火钒钢,等温时效时、常规控轧时和薄板坯直接装炉时的析出,以及提高钒微合金钢强韧性的进展。介绍钒钢显微组织的特征,特别是析出物化学成分的分析方法及技术的进步,由于20世纪70年代X-光能谱分析的运用,电子能损失谱的运用使得钒微合金钢中碳和氮的定量分析得以实现。当今,关于钒钢还存在许多矛盾的课题。这些课题包括:钒碳化物均匀析出物的形核次序,这类形核是否是共格形核,钒析出物的化学成分,相间析出的形核机制,奥氏体中钒的碳氮化物形变诱导析出的重要性,相间析出和铁素体中的无序析出对屈服强度的贡献,以及工艺过程参数对性能的影响。对这些课题进行讨论,并将结合其它合金的长期研究,集中讨论热轧钒微合金钢。     

钛微合金化高强钢的组织性能及强化机制

 为了掌握钛微合金化高强钢的组织性能、第二相粒子特性和析出规律以及强化机制,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机等设备并结合热力学计算,对高强度汽车车厢板进行了系统研究。研究结果表明,试验钢的显微组织类型主要为多边形铁素体+针状铁素体+少量索氏体,平均有效晶粒尺寸约为3.5 μm。钢中存在大量的球形TiC和少量的不规则形状Ti4C2S2及方形TiN析出物,析出顺序为TiN→Ti4C2S2→TiC。第二相析出物以TiC的沉淀强化效果最为显著,TiN和Ti4C2S2的沉淀强化效果十分微弱。试验钢中所有强化方式对试验钢的强度贡献大小顺序为细晶强化＞沉淀强化＞位错强化＞固溶强化＞晶格点阵强化,其中细晶强化和沉淀强化的强化效果最为显著,对屈服强度的贡献超过50%。     

鞍钢钒、钛、铌微合金钢的应用与开发

对钒、钛、铌在钢中的微合金化作用作了全面阐述,并介绍了鞍钢在开发钒、钛、铌微合金钢方面所进行的工作及前景。     

低碳微合金钢中超细组织的热稳定性分析

研究了经过新开发的弛豫-析出控制相变RPC技术得到的钢板在650℃等温回火过程中组织与性能的演变,并与经过930℃保温1h后再淬火（RQ）工艺处理后的钢板进行了对比。回火前两种钢板均为贝氏体和少量马氏体的复合组织,经过RPC处理后的钢板回火0．5h后,金相尺度下的组织没有明显变化,但硬度下降较快,在1～7h的回火过程中组织中局部区域出现板条合并现象,此阶段硬度值变化不明显,7h之后某些区域组织的板条特征趋于消失,出现了少量的多边形铁素体,硬度开始明显下降,回火20h后,大约一半的组织转化成了多边形铁素体。而经过RQ处理后的钢板回火前硬度虽然较低,但回火过程中软化速度极快,板条组织很快消失,最终获得全部的多边形铁素体组织。结果表明超细组织的热稳定性取决于其加热历史。