Nb对中低碳超级贝氏体钢组织与性能的影响

针对无Nb和0.05wt%Nb两种中低碳钢,研究了Nb对0.25wt%C超级贝氏体钢组织与性能的影响。结果表明,对两种试验钢采用轧后先快冷后缓冷的等温工艺,均可获得贝氏体组织。300 ℃等温8 h,含Nb钢贝氏体含量达到80%,屈服强度提高12% (109 MPa),冲击吸收能量达到52 J。通过Thermal-Calc软件计算并结合TEM观察发现,含Nb钢中Nb元素与Mo等元素形成复杂碳化物,析出的细小碳化物钉扎板条边界,细化贝氏体板条,抑制板条合并与粗化,提高板条的稳定性。等温8 h后,含Nb钢的贝氏体铁素体板条尺寸在150~200 nm之间。利用背散射电子和EBSD分析发现,Nb元素通过促进碳化物的析出,降低过冷奥氏体稳定性,促进贝氏体转变,抑制马氏体转变,细化残留奥氏体,提高了组织的均匀性和稳定性,是性能提高的主要机制。     

Nb对低碳微合金钢组织与性能的影响

以低中高三种含Nb的低碳微合金钢作为试验钢,研究了Nb低碳微合金钢钢组织、碳氮化物析出相和性能之间的关系。结果表明,试验钢的热处理组织为低碳板条贝氏体+多边形铁素体。随着铌含量增加,试验钢组织中板条贝氏体含量和碳氮化物析出相数量明显增加,组织明显细化,试验钢强度显著提高。当Nb含量超过0.05%后,试验钢的强度增加不明显。因此,在低碳微合金钢中Nb的合理添加量在0.05%左右。     

轧后冷速对X120管线钢组织和强度的影响

研究了X120管线钢模拟控扎后冷却速度对组织性能的影响。扫描（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察结果表明,提高控轧后冷速可以得到有效晶粒尺寸细小的板条贝氏体,有利于提高大角度晶界百分比,并结合力学性能测试结果,得出细小的板条贝氏体和大角度晶界有利于提高管线钢强度。利用透射电镜和能谱分析研究了实验钢中Nb、Ti等微合金元素的析出规律,冷速越大析出相粒子越细小弥散,沉淀析出强化效果越好。细晶强化、晶界强化和析出相强化等都是管线钢强化的主要方式。     

Nb和Mo对矿用磨球用钢微结构和相变的影响

对不同合金成分磨球用钢样品进行高温激光共聚焦显微镜(HT-CLSM)原位观察和JMatPro软件模拟计算,研究了Nb、Mo元素对其热处理过程中微结构和相变的影响。结果表明,试验钢中添加0.051%Nb元素的原奥氏体平均晶粒尺寸最小(38.8 μm),添加0.079%Mo元素的次之,无添加的最大,可达74.1 μm。添加Nb元素时,析出物类别主要为Nb(C, N)和MnS,析出物的数量最多,显著阻碍了高温奥氏体晶粒长大。添加Mo元素时,析出物类别主要为MnS和AlN,析出物数量次之,对奥氏体晶粒长大有一定的阻碍作用。Nb和Mo元素的添加均有利于扩大贝氏体转变区,增加贝氏体转变量,提高马氏体转变开始温度。     

Nb对0.2C-1.5Si-1.8Mn淬火配分钢组织和力学性能的影响

在C-Si-Mn系传统Q&P钢的基础上,通过适当添加微合金元素Nb,探讨了微合金元素Nb对淬火配分钢组织性能的影响。结果表明,无Nb钢与加Nb钢的显微组织基本相同,均由铁素体、板条马氏体与M/A岛组成,但加Nb钢马氏体板条明显细化,板条间距明显减小。Nb促进铁素体析出并抑制珠光体生成,Nb的加入有效细化了组织,缩短了C配分距离,有利于碳向奥氏体中扩散,增加奥氏体的稳定性。经相同Q&P工艺处理后含Nb试验钢的屈服强度、抗拉强度均有所提高,其抗拉强度达989.07 MPa,伸长率为18.36%,强塑积为18.16 GPa·%。     

微合金化技术开发800MPa级高韧直缝焊管钢

采用微合金化和热轧后超快冷等技术生产得到800 MPa级高韧直缝钢管钢,借助OM、SEM、TEM和室温拉伸等,研究了试验钢不同区域的组织与性能。研究表明,试验钢的热轧组织主要是粒状贝氏体+少量板条贝氏体;焊接热影响区粒状贝氏体体积分数减少到32.7%,板条贝氏体体积分数增加到30.5%,组织中出现针状铁素体和少量马氏体。试验钢热轧区主要以Ti为主进行复合微合金化,综合运用固溶强化、细晶强化、位错强化和析出强化,具有高的强韧性,屈服强度为804 MPa、抗拉强度为852 MPa、伸长率为21.5%。     

回火温度对TMCP高强钢组织和性能的影响

采用力学性能测试、光学显微镜、透射电镜等方法,研究了回火温度对TMCP高强钢组织和性能的影响。结果表明,经400～650 ℃回火后,钢板强度、冲击吸收能量和屈强比的变化规律明显不同。600 ℃回火时,屈服强度和抗拉强度达到最大值,冲击吸收能量则为最小值,且屈强比随着回火温度的升高而增加。回火后钢板组织以贝氏体为主,析出相为Nb、Ti复合析出,600 ℃时析出少量ε-Cu相,且随着回火温度升高,贝氏体板条逐渐合并,板条宽度增加,Nb、Ti复合析出相数量也随之增加。     

含Ti高强度汽车板控轧控冷工艺研究

介绍了通过试验研究得出的控轧控冷工艺对含Ti高强度汽车板组织和性能的影响。研究得出,钢中主要是细小的板条贝氏体组织,贝氏体板条内存在高密度位错,其板条细化和位错强化使钢的强度提高,而Ti的碳化物沿位错线弥散析出,进一步加强了析出强化效果。     

轧制工艺对800 MPa复相钢组织性能的影响

随着汽车行业的发展,先进高强钢的研究与应用越来越广泛。设计了低C,以Cr、Mn、Si为基本元素,复合添加Ti、Nb、V、Mo等元素的复相(CP)钢化学成分;通过控轧控冷工艺,充分发挥了马氏体和贝氏体相变强化及合金元素的析出强化、细晶强化的复合作用,成功获得了屈服强度大于680 MPa,抗拉强度大于780 MPa,伸长率大于10％的热轧CP钢。研究了不同终轧温度、卷取温度下钢板的组织形貌和析出物大小对其力学性能和扩孔性能的影响,得到了最佳终轧温度为890 ℃,卷取温度为490 ℃。在此工艺下,试制钢板的组织形貌和析出物大小得到了良好的配合,其扩孔率达到47%,扩孔性能最优。     

回火工艺对铌钛低碳贝氏体钢组织与性能的影响

通过光学显微镜、透射电镜和力学性能检验,研究了回火温度对TMCP型铌钛微合金化低碳贝氏体钢微观组织结构、第二相析出及力学性能的影响。结果表明,回火后力学性能非单调变化,归因于铌钛微合金化钢在回火过程中,贝氏体内位错亚结构回复软化与第二相析出强化及碳的脱溶机制综合作用。400～500℃回火,Nb、Ti第二相持续析出强化,随回火温度的升高,板条贝氏体回复作用逐渐加强并逐渐达到回复稳定状态。回火温度≥500℃时,M/A岛组织发生分解,贝氏体板条合并、组织粗化,析出相聚集长大,固溶元素脱溶,组织演变为贝氏体和铁素体,强度持续降低,但韧塑性得到改善。550℃回火后钢板具有最佳综合力学性能:抗拉强度为790 MPa,屈服强度为740 MPa,伸长率为16.5%,-20℃冲击吸收能量为250 J。     

Microstructure and Mechanical Properties of 1,000 MPa Ultra-High Strength Hot-Rolled Plate Steel for Coal Mine Refuge Chamber

The 1,000 MPa ultra-high strength hot-rolled plate steel with low-carbon bainitic microstructure was developed in the laboratory for coal mine refuge chamber. The static recrystallization behavior, microstructure evolution, and mechanical properties of this hot-rolled plate steel were investigated by the hot compression, continuous cooling transformation, and tensile deformation test. The results show that the developed steel has excellent mechanical properties at both room and elevated temperature, and its microstructure mainly consists of lath bainite, granular bainite, and ferrite after thermal–mechanical control process(TMCP). The ultra-high strength plate steel is obtained by the TMCP process in hot rolling, strengthened by bainitic transformation, microstructure refinement, and precipitation of alloying elements such as Nb, Ti, Mo, and Cu. The experimental steel has relatively low welding crack sensitivity index and high atmospheric corrosion resistance index. Therefore, the developed steel has a good balance of strength and ductility both at room and elevated temperature, weldability and corrosion resistance, and it can suffice for the basic demands for materials in the manufacture of coal mine refuge chamber.     

Nb微合金化低碳贝氏体圆钢的组织细化

通过热模拟试验研究了Nb微合金化在长材低碳贝氏体钢中的作用机理。研究表明对该成分的低碳贝氏体钢采用线棒材轧制时,形变诱导析出Nb(CN)抑制再结晶主要发生在轧后过程中,抑制了轧后相变前的奥氏体晶粒长大,同时抑制了贝氏体板条束的长大。变形后在空冷条件下,3 s后开始发生明显的析出,在900℃以下变形,在贝氏体相变前,可获得约10μm的均匀细小的奥氏体晶粒。     

800 MPa级热基镀锌复相钢的开发

设计了一种Nb、Ti微合金化低碳复相钢,采用SEM、TEM及力学性能测试等方法研究了退火镀锌过程中热轧复相钢显微组织、析出相和力学性能的演变规律,进行了800 MPa级热基镀锌复相钢工业试制。结果表明,热轧复相钢的显微组织主要由铁素体、马氏体和马/奥岛构成。退火镀锌过程中,马氏体和马/奥岛分解形成高温回火马氏体,铁素体内可动位错密度降低,同时析出纳米级Nb、Ti和Mo的复合碳化物,导致抗拉强度降低、屈服强度和扩孔率显著提高。热基镀锌复相钢的显微组织主要由铁素体和高温回火马氏体构成,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和烘烤硬化值分别为769 MPa、852 MPa、14.5%和43 MPa,扩孔率达到53%,具有良好的力学性能和局部成形性能。     

High Strength-Ductility Nb-microalloyed Low Martensitic Carbon Steel:Novel Process and Mechanism

A low-carbon Nb-microalloyed Fe–Mn–Si-based steel was treated by a novel quenching–partitioning–tempering(Q–P–T) process as a modified quenching and partitioning(QP) process. After processed by Q–P–T treatment,this steel exhibits excellent mechanical properties such as high product of strength and elongation. The addition of Nb markedly raises both the yield strength and tensile strength of Q–P–T martensitic steel, especially the yield strength, which can be attributed to the strong grain refinement strengthening and precipitation strengthening of Nb. The Nb addition can also lead to a little increase in ductility. The Nb-microalloyed steel treated by Q–P–T process displays much higher ductility than that treated by traditional quenching and tempering(QT) process. The mechanisms of Q–P–T process on ductility enhancement were fully analyzed and can be attributed to high quenching temperature and considerable amount of retained austenite.     

空冷弛豫对铌微合金化热轧TRIP钢组织性能的影响

通过热轧试验研究了轧后空冷弛豫时间对铌微合金化热轧TRIP中厚板组织和力学性能的影响,结合光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及XRD分析了弛豫过程各组成相的尺寸、含量变化以及铁素体基体上的位错组态和微合金碳氮化物的析出行为.结果表明,采用820 ℃终轧并弛豫80～120 s后超快冷的工艺可以得到含有铁素体、贝氏体和残留奥氏体的多相组织,弛豫时间显著影响铁素体晶粒尺寸、铁素体量以及铁素体基体上的位错密度和沉淀析出量.随着弛豫时间的延长,试验钢的屈服强度和抗拉强度呈降低趋势.空冷弛豫80 s时,试验钢的抗拉强度、伸长率和强塑积分别达到820 MPa,37.5%和30750 MPa·%的最大值.     

ON THE HOT WORKABILITY OF LOW-CARBON Mn-Nb STEEL

用扭转实验方法,对低碳锰铌钢进行了研究.建立了幂函数形式的本构方程.确定了稳态流变应力与热塑性之间的关系.考虑到累积应变效应,对动态再结晶过程进行了初步研究.分析了温度、应变率、Nb(CN)沉淀对动态软化百分数的影响.动态再结晶过程中,激活能和应力指数的变化,在一定程度上反映了Nb(CN)的沉淀.定义(?)/(?)为沉淀指数,用以定量地说明温度,应变率对Nb(CN)沉淀过程的影响.此外,还对应变率敏感系数与温度,剪切应变之间的关系进行了研究.     

Effects of Nb on the Microstructure and Mechanical Properties of Water-Quenched F<Subscript>GBA</Subscript>/B<Subscript>G</Subscript> Steels

In order to reduce the alloying cost, Mn-series low carbon water-quenched grain boundary allotriomorphic ferrite (F_GBA)/granular bainite (B_G) steels have been developed. The effect of 0.06 wt.% Nb on microstructure and mechanical properties of F_GBA/B_G steel was investigated. The result showed that the addition of 0.06 wt.% Nb improved the hardenability of the F_GBA/B_G steel, refined the grain size of F_GBA, promoted the granular bainitic transformation, and refined the granular bainite including its bainitic ferrite and martensite/austenite (M/A) constituents. With the addition of 0.06 wt.% Nb, the yield strength increased from 560 to 741 MPa, and the impact energy increased from 93 to 151 J, respectively, for 30-mm thickness steel plates. It is supposed that the addition of 0.06 wt.% Nb could improve the mechanical properties of the F_GBA/B_G steel by refining the microstructure and increasing the amount of strengthening phases.     

新型贝氏体中空钢生产过程缺陷分析与预防

对新型贝氏体中空钢在生产过程中出现的热轧棒料裂纹和断裂,热穿-热轧中空钢的内孔皱褶、表面重皮、内孔脱碳、组织粗大等缺陷的原因进行了分析,并提出防止缺陷产生的措施.结果表明：深入了解贝氏体钢的组织和性能特点,制定合理的棒料热轧工艺和中空钢热穿-热轧工艺,可以避免贝氏体钢棒料及其中空钢制造过程的缺陷.     

贝氏体-马氏体钢板的组织与性能

研究了贝氏体-马氏体耐磨钢板的组织及力学性能。结果表明，在低碳贝氏体钢基础上，通过加入一定量的硅元素，利用其在贝氏体组织转变过程中抑制碳化物析出的作用，得到由非等轴铁素体加马氏体和残留奥氏体(M-A)岛或由板条状铁素体及其板条间残留奥氏体(Ar)膜组成的贝氏体一马氏体组织，因此其性能既具有高强度、高硬度，又具有较高的低温冲击韧度。