铌微合金化HRB400E钢铸坯裂纹研究与控制

铌是热轧带肋钢筋常用微合金化元素,具有细化奥氏体晶粒、沉淀硬化作用,且与钒相比价格较低具有较好的性价比。但因其元素特性,在铸坯冷却过程中易形成贯穿性裂纹,轧制时钢材开裂而导致堆钢。本文通过研究铌微合金化铸坯裂纹形成机理,采取优化钢水成分、低过热度浇注、二次冷却工艺优化等措施,有效解决了铸坯裂纹问题,轧制过程因铸坯裂纹导致的万吨堆钢率由1.32支降低至0.04支。

铌微合金化高强钢中NbC析出相的生成机理

微合金化与热处理工艺是提升钢材性能最主要的两种方法.本文以DH980高强钢中NbC析出相为对象,研究了铌含量分别为210×10^(-6)、430×10^(-6)和690×10^(-6)和热处理温度分别为1000、1100、1200和1300℃的条件下,高强钢中NbC析出相的析出行为.使用高温硅钼炉熔炼DH980连铸坯并添加不同Nb含量进行铌合金化,再将所得水冷样置于硅钼炉中完成不同温度下的热处理实验,然后使用夹杂物自动扫描电镜对实验样品进行夹杂物扫描、统计.经分析,铌微合金化后的高强钢中主要的夹杂物为Al_(2)O_(3)、MnS和NbC,其中,NbC析出相的尺寸范围为0.7~6.0μm,而1.0~2.0μm尺寸的NbC居多.使用Factsage热力学计算软件计算NbC析出温度及析出量,随着钢中铌含量从210×10^(-6)增加至690×10^(-6),NbC析出相的最高析出温度逐渐升高,分别为1125、1200和1260℃,NbC析出率(NbC质量与所有夹杂物质量的比值)也逐渐从0.023%增加至0.047%、0.076%.MnS的析出温度为1450℃,不随Nb含量的变化而变化.钢中NbC析出量随着铌含量的增加而增加,也随着热处理温度的升高而增加.当热处理温度为1300℃时,NbC出现回溶现象,导致析出量减少.NbC尺寸主要与初始Nb含量、热处理温度、保温时间有关,NbC尺寸会随着Nb含量、热处理温度、保温时间的提高而增加.本研究中建立了高强钢中NbC析出动力学模型,预测了钢中铌含量、热处理温度、热处理时间对NbC析出相尺寸的影响.

含铌微合金低碳钢的连续冷却过程的相变

用Gleeble-1500热力模拟实验机研究了含铌微合金低碳钢在不同变形条件下连续冷却过程的相变规律,利用热膨胀法结合金相法建立了静态和动态的连续冷却转变曲线,分析了变形参数对组织的影响规律.研究表明,高温变形促进了珠光体相变,在950℃以上,变形温度的升高导致铁素体转变区减少;从贝氏体转变开始温度看,950℃变形促进了贝氏体相变;在相同变形温度下,随着变形量的增加,先共析铁素体的量增多,贝氏体量减少;在900℃以下变形促进了高温等轴铁素体的形成,抑制了贝氏体的相变.

铌微合金化和控冷工艺开发HRB500抗震钢筋

采用扫描电镜、透射电镜、金相显微镜、闪光焊接及力学性能测试,对铌微合金化和控冷工艺开发的HRB500钢筋微合金析出强化效果、控冷细晶强化效果、显微组织、焊接性能及时效性等进行了试验研究。结果表明:通过控制钢中铌含量(质量分数)为0.027%～0.035%及合适的轧制温度,Nb(CN)析出量占总铌量的75.67%,析出强化效果明显;钢筋控冷后上冷床温度控制在670～700℃,细晶强化效果明显,抗震性能好;钢筋具有低应变时效性及良好的焊接性能;生产成本和钒氮微合金化工艺相比降低75元/t,经济效益显著。

铌微合金钢形变连续冷却过程中的相变

在Thermecmastor-Z型热模拟试验机上对20MnSiNb和20MnSi钢进行了单向压缩试验,用热膨胀技术结合组织观察的方法,建立了它们的静态和动态的连续冷却转变曲线,研究了在连续冷却过程中冷却速率、铌及形变对钢γ→α相变过程的影响规律。结果表明:随着冷却速率的增加,铁素体转变开始温度降低,铁素体晶粒得到细化;20MnSiNb钢中析出的Nb(C,N)促进了γ→α相变,并使铁素体晶粒进一步得到细化;形变对铁素体相变也有促进作用。

奥氏体变形对铌微合金钢贝氏体相变的影响

用Gleeb le-1500热模拟机研究了铌微合金钢奥氏体变形后连续冷却条件下贝氏体相变规律.研究表明,随变形温度的升高,先共析铁素体量较少,贝氏体的板条束变宽.在连续冷却条件下,贝氏体的转变量随变形量的增加而减少,随应变速率的增加而减少,但应变速率对贝氏体转变量的影响随冷却速度的增加而减弱.随着变形后保温时间的延长,奥氏体稳定性增加,在较快冷却条件下转变产物中存在残余奥氏体.

铌微合金化热轧带肋钢筋表面裂纹研究

通过采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,对铌微合金化热轧带肋钢筋的连铸方坯质量及钢筋表面裂纹进行了分析研究。结果表明,连铸方坯上的中心疏松、中间裂纹和中心裂纹颇为严重,分析认为这些缺陷是浇注温度、冷却强度和拉坯速度等因素综合影响的结果。钢筋表面裂纹为纵向裂纹,主要是由表层及亚表层的夹杂物而并非连铸方坯内部裂纹所引起的,讨论了夹杂物对钢筋纵向裂纹扩展和分叉的影响,裂纹扩展时遇到难以变形的大颗粒夹杂易发生分叉。提出了优化冶炼和改进连铸工艺等相关措施并取得了良好的效果。

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。

铌微合金钢动态再结晶的规律

用Gleeble 3800热力模拟实验机研究了变形条件对铌微合金钢动态再结晶行为的影响。根据应变硬化率和应力的关系,确定了动态再结晶的临界应变,得出εC/εP、σC/σP以及形变激活能与铌含量的关系,并且回归出相应的数学模型,建立了铌微合金钢的热变形方程式。

低碳含铌微合金钢的连续冷却相变行为及显微组织

利用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机,采用热膨胀法测定了不同铌含量低碳含铌微合金钢在不同冷速下的相变点,研究了奥氏体连续冷却时的相变行为及铌含量和冷却速率对该钢相变组织与硬度的影响。结果表明:随着铌含量和冷速的提高,γ→α相变温度降低,相变组织变得复杂,显微硬度升高;铌含量较低(小于0.024%,质量分数)的钢在冷速较低(3℃·s^(-1))时,显微组织为较粗大的铁素体和少量珠光体,冷速提高后主要是由尖角形、多边形铁素体和贝氏体组成的混合组织;铌含量较高(0.06%)的钢在高冷速(50℃·s^(-1))下出现了针状铁素体组织。

低碳高铌微合金钢的析出行为

利用热模拟试验机和透射电镜,研究了不同轧后保温时间和变形温度对低碳高铌微合金钢析出行为的影响。结果表明:变形后适宜的保温可使Nb(C,N)在奥氏体中大量应变诱导析出,相应地降低了固溶铌含量,使固溶铌降低γ→α相变温度的作用大大削弱;而适当降低变形温度可使Nb(C,N)在铁素体中大量析出,在条件适宜时还可发生相间析出,从而使析出相发挥重要的析出强化作用。

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。

冷却速率对高铌微合金钢组织的影响

采用热模拟和组织显微分析方法研究了不同冷却速率对高铌微合金钢组织的影响。结果表明,铌含量高有利于在极低的冷却速率下获得针状铁素体组织,提高冷却速率则能进一步促进针状铁素体转变,并使铁素体板条得到细化。同时,固溶铌有利于针状铁素体的形成,而铌的沉淀析出则不利于针状铁素体的获得。

铌微合金钢等温及连续冷却贝氏体相变

通过测定不同温度下等温转变的硬度曲线和不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线,结合金相组织观察,获得了含铌微合金钢的等温转变曲线和连续冷却转变曲线,研究了其等温转变和连续冷却条件下形变对贝氏体相变的影响规律。研究表明,在等温条件下,变形促进了贝氏体相变,贝氏体转变的鼻尖温度为500℃,Bs为600℃;在连续冷却条件下,随着冷却速度的增加,贝氏体转变开始温度下降,随着变形量的增加,贝氏体转变开始温度有所升高。从贝氏体转变开始温度来看,950℃变形时,对贝氏体相变有促进作用。

回火对铌微合金化C-Mn钢的组织及性能影响

研究了低碳低合金铌微合金化钢经轧制快速冷却后回火过程中组织与力学性能的变化。结果表明,低碳低合金铌微合金化钢回火时弥散强化随钢中Nb含量的升高而增强。当钢中Nb含量高于0.042%时,抗拉强度及屈服强度在600℃回火2 h达到峰值。含0.023%Nb的钢在550℃回火时的抗拉强度达到最高值,而屈服强度在550℃和650℃回火时出现双峰值。低于600℃回火,全部试验钢中观察到回火贝氏体,700℃回火时,回火贝氏体消失,形成平衡组织。

薄板坯连铸连轧工艺对铌微合金化高强度钢组织和性能的影响

首先建立薄板坯连铸连轧工艺的试验室模拟技术 ,并运用该模拟技术 ,研究薄板坯连铸连轧工艺(CSP)和传统板坯再加热工艺 (TRP)两种工艺对铌微合金化高强度钢的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明 :CSP钢的晶粒细化效果不如 TRP钢 ,两者的平均铁素体晶粒尺寸分别为 8.17μm和 6 .30 μm。在CSP试验钢板中铌的析出量较大 ,特别是在铁素体中细小颗粒的铌的析出物较多 ,沉淀强化效果较强。 CSP试验钢的 σ0 .5和 σb 分别较 TRP工艺低约 4 0 MPa和约 2 5 MPa,同时其低温冲击韧性较好 。

铌微合金化HRB400钢筋控轧控冷工艺实践

主要介绍了安阳钢铁股份有限公司用高速线材轧机及控轧控冷工艺生产铌微合金化HRB4 0 0钢筋的情况 ;同时对影响钢筋性能的因素进行了分析 ,指出采用铌微合金化。

铌微合金化Q345R钢的组织和性能研究

采用托伸试验、弯曲试验、冲击试验、金相以及电镜分析方法．研究了铌微合金化Q345R钢的力学性能、微观组织及强化机理。结果表明：Q345R具有较高的强度性能、良好的延伸性和低温冲击韧性；其组织均以铁素体＋珠光体＋少量回火索氏体组成，晶粒度为11～13级；杂质中MnS夹杂物较少，析出物为10-50nm弥散分布的Yb（C、N）；强度的提高主要是Nb细晶强化和析出强化作用引起的。

富氮钒铌微合金化控冷工艺制备600MPa级抗震钢筋应用研究

采用拉力试验机、金相显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、扫描电镜和冲击试验机对富氮钒铌微合金化控冷工艺制备的600MPa级抗震钢筋的力学性能、显微组织、析出相、断口形貌、冲击韧性及时效性进行了研究。结果表明:该钢筋具有良好的强韧性、抗震性及低应变时效性,力学性能优异。该钢的显微组织为铁素体+珠光体+少量细小贝氏体(含量5%~10%),组织配比及形态较好。该钢的铁素体基体、晶界及位错线上析出了大量尺寸2~20nm的细小弥散的V(CN)、Nb(CN)析出相,其析出相数量分别占总钒、总铌量的65%以上,起到了较好的沉淀强化及细化晶粒作用。该钢筋拉伸断口呈韧窝状,韧脆转变温度低于-30℃,具有较好的塑韧性和低温冲击韧性。

热变形参数对铌微合金钢贝氏体相变的影响

利用Gleeble-1500热力模拟实验机研究了铌微合金低碳钢连续冷却过程及等温过程贝氏体相变,分析了热变形参数对贝氏体相变的影响规律。研究表明,在连续冷却条件下,随着冷却速度的增加,贝氏体转变开始温度降低。随着变形温度的升高,贝氏体转变开始温度升高。从贝氏体转变开始温度来看,950℃变形时,对贝氏体相变有较明显的促进作用,当变形温度升高,变形的作用减弱。在相同变形温度情况下,随着变形量的增加,先共析铁素体的量增多,贝氏体量随之减少。变形温度在900℃以下时,变形促进了高温等轴铁素体的形成,同时由于先共析铁素体的影响而间接影响了贝氏体的量,导致了随变形温度的升高贝氏体量有所减少。在等温条件下,形变不仅缩短贝氏体相变的孕育期,而且促进了贝氏体的相变,贝氏体转变的鼻尖温度为500℃,贝氏体转变的上限温度为600℃。