高强韧钻杆用低碳高铌钢的动态CCT曲线测定与分析

利用MMS-200热力模拟实验机对高强韧钻杆用低碳高铌钢进行模拟轧制压缩试验,测定绘制低碳高铌钢动态连续冷却转变(CCT)曲线,并研究了冷却速率对显微组织的影响。结果表明,冷速为0.5℃/s时,组织主要由多边形铁素体(PF)和少量珠光体(P)组成,同时观察到极少量的针状铁素体(AF);冷速为1℃/s时,组织以针状铁素体(AF)为主,珠光体消失,但仍可见一定比例的多边形铁素体(PF);冷速升高到2℃/s时,转变组织完全为粒状贝氏体(GB);冷速升高到5℃/s时,转变组织以粒状贝氏体(GB)为主,同时出现少量的铁素体贝氏体(FB);冷速升高到30℃/s时,转变组织以铁素体贝氏体(FB)为主,同时出现少量的马氏体(M)。

不同Nb含量X80钢管环焊热影响区的微观组织与韧性

为研究Nb含量对焊接热影响区微观组织和性能的影响,采用熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)和手工焊条电弧焊(shielded metal arc welding,SMAW)对0.055%Nb和0.075%Nb含量的X80钢管进行环焊.采用夏比冲击试验和金相分析方法,研究热影响区的微观组织差异和夏比冲击韧性.并借助扫描电镜和超高温激光共聚焦显微镜分析不同Nb含量X80管体的微观组织对热影响区性能的影响.结果表明,在0℃和-20℃时,0.075%Nb和0.055%Nb的X80钢管GMAW环焊接头热影响区均具有较高的冲击韧性,其平均冲击吸收能量均高于150 J.其中0.055%Nb略高于0.075%Nb的GMAW环焊接头热影响区夏比冲击吸收能量;焊接热输入较低时,0.055%Nb低于0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区的韧脆转变温度,具有更好的低温韧性.焊接热输入较高时,0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区具有更高的上平台冲击吸收能量,且上平台温度和韧脆转变温度也更低,其低温韧性也更优异;还发现了X80环焊接头热影响区的冲击韧性不仅与热输入量和热影响区马氏体-奥氏体组织(M-A)的形状、大小、分布有关,而且还受管体中Nb含量、原始的强度与韧性、微观组织状态的遗传影响.

结构用铌钒低合金高强度热轧型钢标准浅析

本文针对结构用铌钒低合金高强度热轧型钢的技术条件和尺寸标准进行了全面解析。文章首先介绍了钢结构建筑在国内的发展现状以及面临的挑战,进而阐述了《结构用铌钒低合金高强度热轧型钢》标准的制定背景和重要性。在技术条件解析部分,本文详细分析了该型钢的化学成分、力学性能指标、尺寸规格及其允许偏差,并对不同钢级和质量等级的要求进行了明确。此外,本文还重点探讨了铌、钒、钛等微合金化元素在提高型钢性能方面的作用,以及这些元素在焊接热影响区性能提升中的重要性。

高级别汽车桥壳钢Q460QK的生产

驱动桥桥壳是中重型商用汽车的重要零件之一,既是承载零件,也是传力部件,同时又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳,因而要求汽车桥壳钢除具备综合力学性能外,还应具备一定的耐低温疲劳服役性能。由于汽车桥壳零件采用冲压工艺,且零件形状较为复杂,要求桥壳钢具备一定的成型性能。本文根据汽车桥壳钢加工方式及服役工况,采用低碳锯钛微合金成分体系细化晶粒尺寸,通过高纯净度双联冶炼工艺降低钢水中非金属夹杂物,采用TMCP控轧控冷工艺控制带钢组织类型,生产出了高韧性耐低温Q460QK桥壳钢。采用室温拉伸试验、折弯试验、夏比摆锤冲击试验、光镜检验、扫描电镜检验等检验手段,经检测,该桥壳钢在-60℃温度下冲击功>300J且无明显的韧脆转变点,断后延伸率>24%,冷弯d=a折弯合格,微观组织为铁素体+贝氏体,其中的针状铁素体在改善强度的同时,还能显著提高带钢低温韧性,晶粒度评级达11.5级,带状组织评级1级,具备较优异的综合性能。

基于恒等式原理的中国钢铁工业铌资源需求预测研究

铌主要应用于钢铁的生产,含铌钢材广泛应用于航空航天、海洋工程、汽车与交通、能源化工及工程机械等高端制造领域。中国是当前世界第一大铌资源消费国,供需矛盾极为突出,严重依赖国外资源。为保障中国铌资源供应安全与钢铁产业结构调整提供依据,本文基于恒等式原理构建了钢铁工业铌资源需求预测模型,参考发达国家钢铁工业铌资源消费经验,对中国钢铁工业铌需求进行了定量预测。研究结果表明:(1)中国铌工业和钢铁工业现代化程度明显落后于发达国家;(2)典型发达国家含铌钢产量占粗钢产量比例从最低值增长至最高值呈现出一定的规律性;(3)到2030年,中国钢铁工业铌资源需求将持续增长,2025年钢铁工业铌资源需求为3.3~5.2万t、2030年为4.0~7.1万t,中国铌资源供应安全面临严峻挑战。为此,本文建议持续扩大中国铌资源海外权益产量、提高国内储量、加强铌资源提取和二次资源回收技术研发来保障国内外铌资源稳定的供应,同时推进国内铌相关产业建设。

铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展

铌与不锈钢作为重要的结构材料,在航空航天领域得到广泛应用。然而,二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大,容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状,综述了目前铌与不锈钢主要连接方式:爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹,但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大,焊缝内部存在较多脆性Nb-Fe金属间化合物,导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望:开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化,向焊缝中引入第3组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。

铌含量对H13钢微观组织和性能的影响

采用金相显微镜和硬度仪,研究了铌含量对H13钢组织和硬度的影响。结果表明,在860℃退火后,随铌含量的增加,均匀而细小的颗粒状或球状碳化物分散在微铌H13钢铁素体基体上,晶粒不断细化,组织更加均匀。在860℃下等温球化退火后,硬度随铌含量的增加而增大,铌含量为0.10%的试样硬度最大,硬度达74.2 HRC。

两相区轧制对微铌低合金钢组织和性能的影响

结合Gleeble-3800热模拟试验机测定的微铌低合金钢CCT曲线,采用再结晶区轧制+未再结晶区轧制+(γ+α)两相区三阶段控制轧制工艺进行轧制试验,研究微铌低合金钢在(γ+α)两相区范围内不同变形率对组织和性能的影响,同时比较了两相区轧制与常规控轧控冷工艺轧制钢板的组织和性能。结果表明:微铌低合金钢两相区轧制工艺与常规控轧控冷工艺相比,屈服强度和抗拉强度升高,伸长率和冲击功有少许降低;两相区轧制工艺能够细化铁素体晶粒,但是也存在单个尺寸较大的铁素体晶粒。另外,随着(γ+α)两相区累计变形率的增加,微铌低合金钢的强度升高,韧塑性降低。

控轧控冷工艺对含铌HRB400E钢筋组织和性能的影响

通过热模拟实验研究了变形温度和变形量对含铌HRB400E微合金化钢筋组织和力学性能的影响。结果表明:当变形温度为850℃,第二道次变形量为35%时,试验钢的屈服强度为562.14 MPa,抗拉强度为645.78 MPa,伸长率为32%,平均晶粒尺寸为8.7μm,组织比较均匀,综合力学性能最佳。这主要是因为在此条件下实验钢的第二相析出物细小弥散,不仅可以起到显著的沉淀强化作用,而且为后续铁素体相变提供更多有利形核点,实现了细化晶粒的目的,明显改善了试验钢的力学性能。

铌含量对HR3C钢在高温时效过程中显微组织演变的影响

在HR3C钢化学成分的基础上调整铌元素的质量分数分别为0.5%,0.8%和1.1%,熔炼得到3种成分钢锭,再进行热轧、1200℃均匀化退火和固溶处理、750℃不同时间(0~2000 h)时效处理,研究了铌含量对试验钢显微组织、晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明:增加铌含量将提高固溶态试验钢中未溶MX相的含量,减小晶粒尺寸;在750℃时效过程中,增加铌含量会促进σ相在晶界和晶内的析出和粗化,提高硬度;在时效2000 h时铌含量对晶界析出相的尺寸和分布影响不大,但对晶内析出相的尺寸和形态有所影响,铌质量分数1.1%试验钢中晶内析出相的数量相对较少且呈条状。

铌中间层对钛与Q235低碳钢电阻点焊接头组织和性能的影响

以100μm厚的铌箔为中间层,改变中间层的层数对钛与Q235低碳钢进行电阻点焊,利用扫描电镜对接头熔核区域的微观组织进行观察,研究了焊接电流和焊接时间对接头熔核直径和抗剪力的影响。结果表明:随着铌中间层层数的增加,可采用的焊接参数范围逐渐增大。但随着铌中间层层数的增加,焊接接头的抗剪力呈先增加后降低的变化趋势,在铌中间层层数为3层时,焊接电流为14 kA时达到最大,为6.29 kN。当中间层未熔断时,熔核区域组织主要由α-Fe和Fe_(2)Nb相组成;当中间层熔断时,熔核区域组织主要由TiFe、TiFe_(2)和残余Nb中间层处的FeNb金属间化合物组成。

低合金钢铸坯中NbC析出行为的二次冷却调控

针对含铌低合金钢中大颗粒NbC晶界析出及先共析铁素体膜诱导连铸坯裂纹的问题,利用Matlab建立凝固传热模型和优化二冷各段目标设定温度,反算改进连铸二次冷却水量,有效提高了NbC析出温度区间内的铸坯边部冷却速率及矫直前铸坯温度,增强了铸坯窄边在矫直区前的热塑性。研究表明:Q345钢中NbC在A_(e3)上温度区间(1108~905℃)基本完全析出,在原有连铸二次冷却制度下,NbC析出区间的铸坯冷却速率低(4.33℃/s),难以避免大颗粒NbC在奥氏体晶界析出,而且连铸坯矫直前窄边温度低于相变A_(e3)温度,导致奥氏体晶界先共析铁素体膜的形成,二者共同诱导铸坯窄边裂纹的形成;通过二次冷却3~7段的目标温度及边部水量的调整计算,实现了铸坯窄边冷却速率达到5.92℃/s,有助于NbC细小弥散析出,同时铸坯窄边矫直前温度高于A_(e3)温度,避免了先共析铁素体膜的形成,可显著提高含铌低合金钢的热塑性,对控制CSP工艺下含铌低合金钢边部缺陷提供了理论参考。

铌在钢中的物理冶金学基础数据

根据近年来的试验及理论研究结果，同时参阅了大量国外文献资料，全面地搜集了铌在钢中的物理冶金学基础数据，可供有关研究工作者及生产技术人员参考选用。

ZrC/奥氏体相界面形变诱导相变动力学

研究热模拟单向压缩条件下含ZrC粒子的低碳锰(铌)钢在形变诱导相变过程中的铁素体转变动力学关系。研究结果表明:添加ZrC粒子使试验用钢奥氏体晶界的形核率明显增加,影响形变诱导铁素体的形态、分布及晶粒细化效果;高温变形时由于形变诱导的作用,铁素体转变量随应变的增大不断增加,而铁素体晶粒的细化主要是由于动态再结晶的作用,试验用钢在形变诱导相变的变形温度TAe3～TAr3之间的低温区进行变形(TAe3为形变诱导相变的开始温度,TAr3为形变诱导相变的终止温度),可以加速铁素体形核;同时,一定粒径和体积分数(<0.6%)的ZrC粒子作为形变和再结晶核心,不仅阻碍位错的运动,而且造成位错密度增大,因而提高α-Fe形核率。在温度为900℃、应变速率为1s-1的条件下,试验用钢获得超细组织对应的ZrC粒子临界体积分数为0.6%。

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。

铌对高钢级管线钢中碳氮化物析出热力学影响

高钢级管线钢中碳氮化物析出对提高钢的强韧性有着非常重要的作用.基于高钢级管线钢的成分体系,建立(Nbx,Ti1-x)(CyN1-y)-AlN复合析出的双亚点阵热力学模型,计算出800～1 450℃内两种不同Nb含量的管线钢中碳氮化物复合析出数据,并与Jmatpro软件计算结果进行比较.结果表明:Nb含量的增加,提高了Nb的全固溶温度,扩大了高温析出温度区域;Ti元素在1 200～1 450℃内析出速度很快,1 200℃时两种成分钢中Ti的析出量均大于50%;800℃平衡态时,析出物均以NbC为主;Nb对Ti元素的交互作用间接影响到AlN的析出;热力学计算结果与JMatpro软件计算结果进行比较,试验数据有着良好的一致性.

铌微合金化在特殊钢中的应用

叙述了铌微合金化机理及铌、钒、钛的基本特性 ,介绍了铌微合金化在结构钢、弹簧钢、模具钢和不锈钢中的应用情况 。

稀土、铌对重轨钢铸、轧态组织与性能的影响

对比研究了BNbRE与U71Mn重轨钢连铸方坯的组织和常规力学性能;通过测量硬度,揭示了接近共析成分的重轨钢连铸坯结晶组织的变化特征。采用金相和SEM等手段,对BNbRE钢和BNb钢热轧轨的轨头、轨腰和轨底角3种部位的组织和夹杂进行了观测,发现实验钢的铸坯有3个硬度恒值区和3个硬度变化区,U71Mn钢的铸坯里有可观的P共晶组织;未加稀土的BNb钢轨夹杂物,有轨头和轨底为氧化物和轨腰MnS居多的分布特征等。文章得出,加稀土不仅改善和细化了钢的铸、轧态组织,改变了夹杂物,还明显地减少了硬度变化结晶区尺寸及其硬度值的变化幅度,有效地抑制和甚至消除了磷共晶组织。

控轧控冷参数对含铌微合金钢组织的影响

利用Gleeble-1500型热模拟试验机研究了含铌微合金钢在不同控轧控冷参数下组织的变化规律。结果表明：低温变形由于引发了形变诱导铁素体相变,对珠光体转变的促进作用更加明显；珠光体片层间距随变形温度的升高而减小,并且随冷却速率增加明显减小；高温变形扩大了贝氏体相变的冷速区间,低温变形由于引发形变诱导铁素体相变,对贝氏体相变起到了抑制作用。

人工神经网络吸光光度法同时测定钛和铌

确立了钛 4,5-二溴邻硝基苯基荧光酮 - CTMAB显色体系 ,在此基础上确立了钛和铌同时测定的显色体系 ,应用三层 ANN- BP网络解析钛和铌吸收光谱 ,吸光光度法同时测定铌和钛。方法选择性好 ,表观摩尔吸光系数 εTi557=1 .2 4× 1 0 5L· mol-1· cm-1,εNb54 0 =1 .63× 1 0 5L· mol-1·cm-1。对合金钢中铌和钛进行了同时测定 ,钛和铌的平均相对误差分别为 1 .30 %和 1 .0 8%。使用改进的 BP算法 ,避免了可能产生的麻痹现象。提出了便于网络参数选择的收敛评价函数。