遇火强化型耐火钢Q420FRE的物理冶金原理与力学性能

 根据微合金纳米第二相在加热升温过程中的析出特点,充分发挥微合金第二相的强化作用,提出了遇火强化型耐火钢技术新思路。与传统耐火钢相比,通过降低钼含量,可以降低钢材成本。遇火强化型耐火钢的生产工艺路径为热轧＋快速冷却,抑制微合金纳米第二相在热轧板冷却过程中析出的同时,获得中低温转变组织。工业试制Nb-V-Ti-Mo复合微合金化遇火强化型耐火钢Q420FRE组织类型为细小的粒状贝氏体,力学性能满足耐火钢标准GB/T 28415—2012的要求,其中室温伸长率和－40 ℃低温冲击韧性优异。经计算,工业试制的遇火强化型耐火钢Q420FRE在600～700 ℃下的纳米MC相沉淀强化增量超过50 MPa。模拟测试表明,工业试制Q420FRE的耐火极限温度接近650 ℃,600 ℃高温回火3 h不失效,空冷至室温后屈服强度上升,具有二次耐火性。     

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。     

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。     

钛微合金高强钢控轧控冷工艺研究

采用金相显微镜、电子显微镜等手段研究控轧控冷工艺对Ti微合金化高强钢的组织和性能的影响。结果表明:在低温终轧(800℃)、600℃保温1 h的试验钢的屈服强度和抗拉强度最高,分别为670.7 MPa和752 MPa。高温终轧(1 030℃)的试验钢组织主要为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体,组织粗大;低温终轧(800℃)的组织主要为多边形铁素体,晶粒较细小。在600℃保温1 h的试验钢中存在大量的纳米尺寸TiC粒子,沉淀强化效果明显,未在600℃保温1 h的试验钢中,TiC的析出受到限制,沉淀强化效果明显减弱。     

Ti-V微合金化热轧高强钢的相变规律及组织性能

摘要：为进一步提升热轧高强钢的性能,利用热模拟试验机、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）等设备系统研究了Ti-V微合金热轧带钢连续冷却相变规律、组织和性能随卷取温度的变化规律及强化机理。结果表明,当冷却速度低于1℃/s时,试验钢中的组织为铁素体和珠光体。当冷却速度为5～30℃/s时,基体组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成,贝氏体相变开始温度介于580～600℃。当冷却速度增加至50℃/s时,试验钢中的奥氏体全部转变为贝氏体。此外,对不同卷取温度下试验钢的组织和性能研究表明：随着卷取温度的降低,试验钢的强度降低,塑性基本不变。当卷取温度为650℃时,力学性能最佳,其抗拉和屈服强度分别为716和653MPa,断后伸长率达到21.3%,主要是由于晶粒细化和沉淀强化所致。     

Ti-V微合金化热轧高强钢的相变规律及组织性能

为进一步提升热轧高强钢的性能,利用热模拟试验机、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)等设备系统研究了Ti-V微合金热轧带钢连续冷却相变规律、组织和性能随卷取温度的变化规律及强化机理。结果表明,当冷却速度低于1℃/s时,试验钢中的组织为铁素体和珠光体。当冷却速度为5～30℃/s时,基体组织由铁素体、珠光体和贝氏体组成,贝氏体相变开始温度介于580～600℃。当冷却速度增加至50℃/s时,试验钢中的奥氏体全部转变为贝氏体。此外,对不同卷取温度下试验钢的组织和性能研究表明:随着卷取温度的降低,试验钢的强度降低,塑性基本不变。当卷取温度为650℃时,力学性能最佳,其抗拉和屈服强度分别为716和653 MPa,断后伸长率达到21.3%,主要是由于晶粒细化和沉淀强化所致。     

CSP热轧工艺对Ti微合金化钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、电子显微镜、化学相分析等手段研究了CSP热轧工艺对Ti微合金化高强钢组织和性能的影响。结果表明:880℃终轧、620℃卷取试验钢的屈服和抗拉强度分别为825、895 MPa,钢中存在大量的纳米尺寸TiC粒子,其沉淀强化效果超过150 MPa;卷取温度降低到580℃,TiC的析出受到抑制,沉淀强化效果明显减弱。卷取温度显著影响钢中第二相粒子的析出过程,终轧温度和卷取温度改变对晶粒尺寸也有影响,两者综合作用的结果使Ti微合金化钢的强度和韧性发生变化。     

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.     

Mo对耐火钢高温屈服强度的影响

设计了一系列Mo质量分数从0.1%到0.8%的Fe-Mo-C三元模型钢.采用两种不同热处理工艺制度得到不同的组织,研究了Mo元素对耐火钢高温强度的两种强化形式:固溶强化和贝氏体相变强化.Mo可以显著提高耐火钢的高温强度,它在耐火钢中的主要高温强化机理是固溶强化.Mo质量分数不高于0.5%时,其高温固溶强化效果明显,每添加0.1%的Mo,600℃的屈服强度增量为13.71 MPa;但当Mo质量分数大于0.5%后,高温强度增幅逐渐减小.此外,贝氏体相变强化对耐火钢的高温强度也有重要影响.当贝氏体体积分数达到20%时,耐火钢的高温强度显著增加.      

交货状态对低碳Q345qNHE钢性能与组织的影响

对低碳Q345qNHE钢进行不同的工艺处理,利用常温拉伸试验机、摆锤式冲击试验机、金相显微镜研究不同试验方法对试验钢性能与组织的影响,结果表明:热轧钢板正火后强度降低,随正火保温温度升高韧性变差。因此低碳Q345qNHE钢可采用热轧或适当提锰后,正火状态均能满足钢板的使用要求。     

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.     

冷却工艺对Ti微合金化高强钢组织和硬度的影响

通过热模拟实验,研究了冷却工艺参数对Ti微合金化高强钢组织和硬度的影响.结果表明:当终冷温度为700℃时,随着冷却速度的增大,铁素体和珠光体组织得到了显著细化,实验钢硬度增加;随着终冷温度的降低,多边形铁素体晶粒尺寸呈减小趋势,铁素体和珠光体含量逐渐降低,珠光体片层间距逐渐减小,贝氏体含量增加,相变强化和细晶强化共同作...     

Effect of Hot Rolling Practice on Microstructure and Mechanical Properties of Fire-Resistant Steel

Trials to develop a C-Mn-Mo-Nb type fire-resistant steel have been carried out by adopting recrystallization rolling (RCR) + air cooling (AC),two-stage rolling (TSR) + AC and RCR + water cooling (WC).Both RCR and TSR followed by AC resulted in polygonal ferrite (F) + pearlite (P) microstructure,while F + bainite (B) microstructure was formed by RCR + WC.The plates with F+P microstructure show tensile strengths ≥490MPa,while those with F+B exhibit tensile strengths ≥590MPa.All the plates show favorable low yield ratios ≤ 0.75,good charpy v-notch impact property >101J at 0℃ and satisfactory high temperature strength (≥2/3 of room temperature yield strength retained at 600℃).     

Ti微合金化高强度热轧带钢组织性能及强化机理

The continuous cooling transformation behavior, the effect of coiling temperature on microstructure and mechanical properties, and strengthening mechanisms of Ti microalloyed high strength hot strip steel were systematically investigated by thermal simulation testing machine, laboratory rolling mill, SEM and HR-TEM. The dynamic CCT curve was established. The results show that the austenite to ferrite and pearlite transformation takes place when the cooling rate is less than 1??/s. The austenite to bainite transformation accompanied with austenite to ferrite and pearlite transformation takes place when the cooling rate is in the range of 5 ??/s to 10 ??/s. The bainitic transformation temperature is about 600??. The amount of granular bainite decreases, while the amount of lath bainite increases with the increase of cooling rate in the range of 20??/s to 50??/s. Furthermore, the study on the effect of coiling temperature on the microstructure and mechanical properties of experimental steel has shown that the strength and plasticity of tested steel are improved with decreasing the coiling temperature. When the coiling temperature is 550?棬the experimental steel possesses optimal mechanical properties owing to the grain refinement and precipitation of nano-scale TiC particles. And the tensile strength, yield strength and elongation of tested steel were 742MPa, 683MPa and 22??5%, respectively.     

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。     

锰含量和终轧温度对低成本中钛Q345B钢组织性能的影响

 通过实验室轧制试验,研究不同锰质量分数（0.6%～1.0%）、终轧温度对低成本中钛（质量分数0.04%～0.05%）Q345B钢微观组织和力学性能的影响,同时采用透射电镜观察钢中钛的析出规律。结果表明：锰质量分数为0.8%、终轧温度为850 ℃时,试验钢的屈服强度为491 MPa,抗拉强度为625 MPa,伸长率为33.6%,在满足力学性能条件下能最大限度地降低成本,而钛的析出主要以球形纳米尺寸TiC粒子为主,有少量方形大尺寸TiN粒子。     

高韧性桥梁钢Q420qD的开发

为了满足桥梁钢Q420qD高强、高韧性的要求,采用低碳、铌、钒、钛微合金化成分设计方案,应用铁水预处理、自动化炼钢控制钢水洁净度,采用电磁搅拌及重压下等工艺手段保证铸坯质量,利用新一代TMCP工艺,控制钢板的组织细化和均匀,保证产品的综合力学性能。通过力学性能的测试和组织检测,开发钢种屈服强度在450~510 MPa,抗拉强度在560~640 MPa,伸长率在21%~25%,－20 ℃冲击功全部在200 J以上,屈强比全部小于0.85,Ⅱ级探伤全部合格;在Gleeble3500试验机上测定了钢种的动态CCT曲线,为制定控轧控冷工艺提供理论基础;应用透射对析出物的分析表明,析出强化贡献量占全部强度的15%以下,强化机制以固溶强化、细晶强化和贝氏体相变强化为主。     

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.