不同合金元素的添加对含Ti微合金高强钢组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱分析和拉伸试验等手段,对分别加入Mo、Cr、Nb、Cu等合金元素的含Ti微合金铁素体高强钢组织、析出相和力学性能进行分析,结果表明:铁素体基含Ti微合金高强钢以铁素体为基体,部分微合金钢组织含有极少量粒状贝氏体或珠光体;基体析出粒子尺寸差别较大,大部分尺寸小于10 nm并呈球形、簇状分布,析出物以TiC或(M、Ti)C颗粒为主;5种成分设计的铁素体基含Ti微合金钢均具有良好的室温、高温拉伸性能,550℃拉伸屈服强度均大于380 MPa,为对应室温拉伸屈服强度的63%以上,其中加少量Nb元素的含Ti微合金钢高温和室温屈服强度比最高,达到0.77,具有优异的高温力学性能。     

氮含量对正火型钒微合金化钢强化效果和显微组织的影响

 利用V-N微合金化技术,在Q345钢基础上进行V-N微合金化,将通用型正火容器用钢的强度水平由345 MPa升级至400 MPa。考察了不同N含量对正火型V-N钢组织和强化效果的影响。结果表明,随着N含量增加,正火态V微合金化试验钢的屈服强度明显提高;每加入50×10-6的N,屈服强度提高18 MPa左右,同时屈强比上升。随着N含量提高,V微合金化钢产生明显的晶粒细化效果,试验钢的铁素体晶粒尺寸由13.36 μm逐渐细化至7.89 μm。对比热轧态试验钢和正火态试验钢的强化效果,发现正火态试验钢的析出强化作用相对较弱,而细晶强化作用相对显著。     

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。     

500 MPa级高延性方管用钢的开发及加工硬化行为

 为了开发满足二次加工性能要求的500 MPa级高延性方管用钢,采用OM、SEM和TEM等对500 MPa级高延性方管用钢制管前后的组织与性能进行分析,研究了其强化机制与加工硬化机理。结果表明,两种试验钢的组织均由铁素体和少量珠光体组成,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢铁素体晶粒与珠光体球团尺寸更加细小,第二相析出物尺寸稍大,位错密度相似。两种试验钢制管前力学性能相似,低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢屈强比较高;制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢加工硬化程度显著,屈服强度、抗拉强度分别增加了45与26 MPa,伸长率降低6.0%,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢屈服强度、抗拉强度分别增加了22与10 MPa,伸长率降低4.0%。固溶强化与细晶强化是两种试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的52.9%~61.8%,由固溶强化引起的强度增量占总强度的17.2%~25.3%;析出强化与位错强化对强度的贡献较小。制管后低C-低Mn-Nb、Ti微合金化试验钢位错强化增加显著,达到了82 MPa,明显高于高C-高Mn-Nb微合金化试验钢位错强化的贡献(65 MPa);对于制管用途而言,高C-高Mn-Nb微合金化试验钢制管后综合力学性能更加优异。     

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.     

550MPa级低合金高强钢的试制

文章详细阐述了550 MPa级低合金高强钢的关键试制方案,包括化学成分、热轧工艺、冷轧工艺、退火工艺。研究了合金元素、生产工艺对产品组织及性能的影响。试制结果表明,550 MPa级低合金高强钢微观组织主要由铁素体与弥散分布的TiC析出相组成,其主要强化机制为细晶强化与析出强化。试制钢带屈服强度为556～581 MPa,抗拉强度为622～653 MPa,延伸率为14.0%～16.5%,满足相关标准及产品应用要求。     

轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法,研究了轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用微合金非调质中碳钢的组织和性能的影响。结果表明,提高轧后冷却速度有利于钢中珠光体比例的增加,降低铁素体晶粒尺寸和减少珠光体片层间距;钢中的第二相沉淀析出相主要是弥散分布在铁素体基体中的(V,Ti)(C,N)复合相,粒度在30~170 nm,随着轧后冷却速度的增加而减小;而其屈服强度随轧后冷却速度的增加而提高,在高的冷却速度下,其屈服强度达到770 MPa,其中析出相对屈服强度的贡献达到174 MPa。     

优化微合金含量提高高强度钢板市场竞争力

分析微合金高强度钢的强化机理和强化效果,分析市场及生产现状,在充分保证产品热轧性能的前提下,进行钢中微合金含量的优化,以降低低合金高强度钢板的生产成本,取得良好效果.V-N合金中的V在钢中起析出强化、晶粒细化强化和固溶强化的作用,能够显著提高钢材的强度.该厂微合金钢中每升高0.01%的[V],屈服强度能够提高8.78MPa,抗拉强度能够提高7.42MPa.     

HRB500E屈服强度偏低原因分析

针对近期生产的一批屈服强度偏低的HRB500E抗震钢筋样品进行了化学成分、金相组织、氧氮含量等分析,结果表明:屈服强度低的钢筋组织为正常的铁素体+珠光体,钢中的C,Si,Mn,V等合金强化元素含量正常,但钢中N的体积分数仅有(66~94)×10-6,屈服强度性能合格的样品中N的体积分数达到130×10-6,HRB500E使用VN微合金强化,只有当钢中N含量达到一定程度(钒氮比为3.64:1),V的析出强化才能达到最佳效果.通过改进VN微合金化方式,使用钒氮合金进行VN微合金化,有效提高和稳定了钢中的氮含量,提高了钢筋的屈服强度.     

钒微合金钢在薄板坯连铸连轧工艺过程中微观组织的演变

利用光学显微镜、透射电镜(TEM)和X射线能量散射仪(EDAX),对V-N和V-Ti-N两种低碳微合金钢在薄板坯连铸连轧工艺中微观组织的演变进行了检验.在5道次轧制过程中的第4道次轧制后,V-N钢的晶粒尺寸由原始粗大的晶粒(≈1mm)减小到约50μm,V-Ti-N钢减小到22μm.V-Ti-N钢最终平均铁素体晶粒尺寸为4.8～6.6μm,略小于V-N钢的晶粒尺寸(5.3～7.2μm).V-N钢仅在1050℃均热之后观察到了VN第二相,而在1200℃和1100℃均热后没有发现VN存在.V-Ti-N钢在浇铸和均热期间(1200℃、1100℃和1050℃),V-Ti-N颗粒已经形成.而V-N钢仅在1050℃均热期间才析出AlN颗粒,并与MnS或MnS和VN复合析出有关.在V-Ti-N钢中没有检测到AlN.在两种钢的最终产品中均发现了含V的细小析出物(小于10nm),但在V-Ti-N钢中出现的频率比V-N钢低,最终板材中的细小析出物对弥散强化起主要作用,可以获得良好韧性、良好延展性的高强度性能(LYS≈460～560MPa),与常规控制轧制生产的类似产品相比,具有一定的竞争性.但V-N钢中加入Ti后,降低了屈服强度,这是由于奥氏体中形成了V-Ti(N)颗粒,减少了可在铁素体中形成富V细小析出物的V、N量的结果.     

Study on Isothermal Precipitation Behavior of Nano‐Scale (Nb,Ti)C in Ferrite/Bainite in 780 MPa Grade Ultra‐High Strength Steel

In order to precisely control the nano‐scale (Nb,Ti)C precipitate in hot‐rolled 780 MPa Nb–Ti microalloying C–Mn steel, isothermal precipitation behavior of nano‐scale (Nb,Ti)C precipitate in the ultra‐high strength steel was investigated by the thermal simulation experiments. The results indicated that defects of deformed supercooled austenite became the preferential nucleation sites of nano‐scale (Nb,Ti)C precipitate and ferrite, so there was a competition mechanism for austenitic defects between ferritic transformation and precipitate nucleation. Bainitic transformation could effectively freeze austenitic defects, and additional defects are formed because of volume expansion in bainitic transformation process, so bainitic transformation could promote precipitate nucleation. However, precipitate was impacted by both nucleation driving force and atom diffusibility, so the peak temperature of nano‐scale (Nb,Ti)C precipitate was 550°C. On the basis of the above theoretical results, hot rolling experiments results showed that when the coiling temperature was 550°C, the yield strength and tensile strength were 710 and 790 MPa, respectively, and the microstructure of hot‐rolled steels was mainly bainitic ferrite, and a large number of <10 nm nano‐scale (Nb,Ti)C precipitates were obtained. Precipitation strengthening contribution to reached 325 MPa.     

添加微米级ZrC颗粒的低碳微合金钢强韧性研究

真空条件下,在低碳微合金钢中添加体积分数为1．1％的微米级ZrC陶瓷颗粒,在φ450mm热轧试验机上进行轧制,将ZrC颗粒作为形变核心和奥氏体及形变诱导铁素体的再结晶核心。热轧后晶粒被细化到5．5um,钢板抗拉强度和屈服强度分别达到635MPaN517．5MPa,钢板强韧化的机制是综合引入了形变强化、相变强化、第二相粒子强化及细晶强化的结果。热轧钢板的显微组织为铁素体加少量珠光体,钢中存在大量第二相粒子,并呈弥散分布。     

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。     

钛微合金化HRB400E钢筋组织性能及强化机理

为系统研究含钛钢连续冷却相转变和强化机理,利用热模拟试验机、高分辨透射电镜及金相显微镜等设备进行试验。结果表明,低冷速下(0.5~1 ℃/s),组织主要为铁素体和珠光体;冷速逐步增加(1~5 ℃/s),贝氏体组织出现,且贝氏体比例逐渐增加;高冷速后(5~10 ℃/s),组织以贝氏体为主。含钛试验钢强化机制为析出强化和细晶强化。晶粒内部弥散析出10~20 nm的TiN。优化冷速为(1.5±0.5) ℃/s开展20 mm HRB400E钢筋工业试制,屈服强度不小于430 MPa,断后伸长率不小于20%,最大力总伸长率不小于15%,强屈比不小于1.4。     

控轧控冷工艺对高强度锚杆钢组织和性能的影响

随着矿井深度的增加,对锚杆支护强韧性的要求越来越高,为了应对这一情况,需要研发出更高强度的锚杆钢。利用锚杆钢研究了轧制工艺、冷却工艺与珠光体、铁素体相比例,析出相析出行为及力学性能的关系。研究结果表明,在中轧后、精轧前采用适当水冷+回复段处理的复合工艺可使晶粒更细小、组织更均匀。对超高强度锚杆钢进行热压缩变形试验,由热模拟试验结果确定相转变温度为A_c1=737 ℃、A_c3=886 ℃。最终筛选出入精轧温度为810 ℃、回复段温度为800 ℃时,可获得的晶粒尺寸达4 μm,珠光体体积分数为66.8%,铁素体体积分数为33.2%,珠光体片层间距达200 nm;另外调整V、Cr、N等析出以提高锚杆钢的强韧性,较低的回复温度有利于细小、弥散、V(C/N)析出相的析出,V(C/N)的析出可进一步改善锚杆钢的力学性能。由该控轧控冷工艺轧制的锚杆钢屈服强度为780 MPa、抗拉强度为930 MPa、硬度为291HV、伸长率为20%。     

胀断连杆用中碳非调质钢的析出强化行为

 利用金相显微镜、透射电镜及X射线衍射仪等分析了2种不同钒质量分数(0.15 %、 0.28 %)的胀断连杆用中碳非调质钢在热锻及空冷后的微合金碳氮化物析出相的成分及粒度分布等特征,并探讨了其析出强化行为。结果表明,随着钢中钒质量分数的增加,组织细化,铁素体增加,珠光体片层间距减小,同时含钒、铬的M(C,N)型析出相的数量增多。2种试验钢中分别约有质量分数48 %、64 %的钒处于M(C,N)相中,M(C,N)相中又分别有约质量分数42.6 %、56.7 %的颗粒尺寸小于10 nm,这些细小粒子主要弥散分布在铁素体内,其沉淀强化增量分别为140.0和232.6 MPa。当试验钢中钒质量分数较高时,不仅可获得与传统胀断连杆用C70S6钢相当的抗拉强度和冲击功,而且还可获得远高于C70S6钢的屈服强度和屈强比,因而适合用来制造高性能胀断连杆。     

添加微米级ZrC颗粒的低碳微合金钢力学性能研究

真空条件下,在低碳微合金钢中添加体积分数为1.1%的微米级ZrC陶瓷颗粒,在φ450 mm热轧试验机上进行轧制,轧后钢板晶粒被细化到5.5μm,其抗拉强度和屈服强度分别达到635 MPa和517.5 MPa,维氏硬度(HV5)达到214.zrC颗粒对试验钢具有明显的强化作用,在试验钢凝固结晶和后期轧制过程中均起到细化晶粒的作用.热轧钢板的显微组织为铁素体,钢中夹杂物弥散分布.     

780MPa级重载汽车用大梁钢的工业试制

以低碳复合添加微合金元素铌和钛为成分设计思路,综合运用细晶强化、相变强化和析出强化三种强化机制,在国内某厂1750mm半连续热连轧机组进行了780MPa级大梁钢的工业试制.结果表明,终轧温度需控制在780～860℃,卷取温度需控制在450～550℃.大梁钢的显微组织为贝氏体和少量的细晶铁素体,并获得了大量弥散的尺度为1...     

卷取温度对热轧高强度搅拌罐用钢性能的影响

在实验室研究了不同卷取温度对C-Si-Mn-Al热轧高强度搅拌罐用钢组织性能的影响。采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等技术对试验钢在不同卷取温度下的组织、力学性能进行对比研究。研究结果表明,试验钢在580、550 ℃卷取得到铁素体和珠光体组织;在400 ℃卷取得到铁素体和贝氏体组织;在300 ℃低温卷取得到铁素体、贝氏体和马氏体组织;在150 ℃低温卷取得到铁素体和马氏体组织。随着卷取温度的降低,试验钢的抗拉强度与硬度逐渐增大,伸长率逐渐降低。试验钢在300 ℃模拟卷取时抗拉强度达到1 029 MPa,维氏硬度为342.6;在150 ℃模拟卷取时抗拉强度高达1 265 MPa,维氏硬度达到360.7,屈强比达到最低,仅为0.58。     

Development of 600MPa grade Nb- Ti microalloyed high formability crossbeam steel

The 600MPa grade crossbeam steel with the composition of low Mn, low Si and Nb- Ti microalloyed was designed, and the microstructures and precipitates were analyzed by OM and TEM. The results show that the mechanical properties can meet the technical requirements under finishing temperature of 860?? or 830??, and the mechanical properties of coil show good stability with small fluctuation. The microstructures are mainly composed of ferrite and a small amount of pearlite. With the decrease of finishing temperature, the ferrite grains are obviously refined, and the amounts of second phase particles of size 3-60nm are increased, which increase the effect of fine grain strengthening and precipitation strengthening. The 600MPa grade Nb- Ti microalloyed highly formable crossbeam steel shows the best mechanical properties when the finish rolling temperature and coiling temperature are 830 and 600?? respectively. Meanwhile, the yield strength, tensile strength and elongation are respectively 536MPa, 612MPa and 30. 5% and the impact energy values under the temperature range of room temperature to -60?? are above 125J.