960MPa级铌钛微合金化超高强钢第二相粒子的溶解行为

采用透射电镜与能谱仪研究了960 MPa级铌钛微合金化超高强钢在不同加热温度及保温时间下第二相粒子的溶解行为。结果表明:试验钢中含有凝固过程中析出的尺寸大于1μm的方形TiN粒子,在锻造过程中应变诱导析出的尺寸为200nm^1μm的方形、椭球形TiS或Ti(C,S)粒子及尺寸小于500nm的方形、球形、椭球形(Nb,Ti)(C,N)析出相;随着加热温度的升高,第二相粒子的数量减少,尺寸增大,随着保温时间的延长,小尺寸第二相粒子的数量减少,大尺寸第二相粒子的数量增加且其棱角变得模糊,这些粒子均为铌与钛的复合析出物;为保证铌、钛的碳氮化物能够充分溶解于奥氏体中并具有合适的奥氏体晶粒尺寸,960 MPa级铌钛微合金化超高强钢合适的加热温度为1 250℃,保温时间为80min。

钛含量对铌钛微合金化钢强度的影响

通过试验,研究了钛含量变化对铌钛微合金化钢组织和力学性能的影响。结果表明,随着钛含量增加,铌钛微合金化钢中的贝氏休体积分数对钢材屈服强度的影响程度没有明显变化,而Hall-Petch关系斜率减小。同时,对铌钛微合金化钢的强度计算模型进行了修正。

铌钛微合金化高屈服强度IF钢的开发

通过化学成分设计和冶炼、热轧及冷轧工艺的控制,研制出铌钛微合金化高屈服强度IF钢。测定了该钢的力学性能和成形极限图(FLD),分析了不同轧态的微观组织。结果表明,研制开发出的铌钛微合金化IF钢具有高的屈服强度和优良的成形性能。

铌钛微合金化汽车大梁用热轧板带BM510L的开发

介绍了梅钢铌钛微合金化汽车大梁用热轧板带BM510L的技术要求、合金成分设计、冶炼工艺、轧制工艺,对成品的化学成分、力学性能进行了统计分析,并在不同规格的板卷上取样进行了冷弯试验、金相分析、性能各向异性检验、低温冲击试验和疲劳试验。结果表明,BM510L化学成分和力学性能控制稳定、冷成型性良好、晶粒度在9～11级范围、显微组织为铁素体加少量珠光体、各向力学性能差异较小、有较好的韧性和良好的疲劳性能。经多家用户使用,表明BM510L完全能够满足加工载货车大梁的技术要求。

铌钛微合金化对δ-相变诱导塑性钢组织和拉伸性能的影响

在δ-相变诱导塑性(δ-TRIP)钢中添加铌与钛元素,研究了铌钛微合金化对该钢显微组织与拉伸性能的影响。结果表明:试验钢组织沿轧制方向呈带状分布,主要由δ铁素体条带与α铁素体/残余奥氏体条带组成,铌钛微合金化细化了试验钢中铁素体晶粒,使铁素体中形成了大量的小角度晶界,并降低了残余奥氏体含量;铌钛微合金化试验钢中形成了尺寸约5μm的矩形(Nb,Ti)(C,N)相和尺寸为50~200nm的椭圆形Ti(C,N)相;与未添加铌与钛的试验钢相比,铌钛微合金化试验钢的屈服强度和抗拉强度分别增加了65,37 MPa,而断后伸长率由33.3%降低至30.4%;在拉伸过程中,铌钛微合金化试验钢中的裂纹在铁素体与马氏体界面处和(Nb,Ti)(C,N)相处形核,断裂类型为由韧性断裂和解理断裂组成的复合断裂。

铌钛微合金化550 MPa级高强耐候钢的开发

采用铌钛微合金化工艺在2250 mm热连轧板带生产线开发了屈服强度为550 MPa级高强耐候钢,通过拉伸实验、冲击实验和72 h周期浸润腐蚀实验对实验钢板的性能进行了分析,结合金相显微镜(OG)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学工作站对实验钢板的显微组织和腐蚀行为进行了研究,结果表明:实验钢板屈服强度为550 MPa,韧脆转变温度低于-80℃,腐蚀速率为Q345B的50%,综合性能优异。显微组织由铁素体、珠光体和粒状贝氏体组成,铁素体平均晶粒为4.5μm,体积分数为64.8%,晶粒内存在高密度位错和纳米级铌钛复合析出相,晶粒细化对屈服强度的贡献为259 MPa。经过72 h周期浸腐蚀实验后,实验钢板的Cu在内锈层富集,Cr在外锈层富集,进一步促进致密锈层生成,提高锈层自腐蚀电位和阻抗,增强锈层对基体的保护作用。

铌钛微合金化汽车大梁钢BM510L的开发

介绍了梅钢铌钛微合金化汽车大梁用热轧板带BM510L的产品设计、冶炼工艺、轧制工艺、成品的实物质量及用户的使用情况。表明梅山生产的汽车大梁用热轧板带BM510L性能稳定，完全能够满足汽车行业的要求。

铌钛微合金化异型坯表面横裂纹的形成机理分析

在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行了Nb-Ti复合微合金化钢的高温拉伸试验,测定了铌钛微合金钢的高温塑性曲线。针对S355ML H型钢异型坯出现的表面横裂纹现象,利用OM、SEM技术手段分析了异型坯表面裂纹的微观形貌及裂纹周边微观组织。结果表明：在低应变速率下,铌钛复合微合金化钢的高温塑性曲线存在两个脆性区间及一个高温塑性区间;铌钛微合金异型坯表面横裂纹形成是在高温塑性曲线的第Ⅲ脆性区间内,沿原奥氏体晶界先共析的铁素体网膜展开,呈现出沿晶断裂特征;晶界先共析转变形成的铁素体网膜及Nb/Ti（C,N）析出相共同导致了异型坯裂纹的产生,其中先共析铁素体网膜是主要因素。

钛对铌-钛微合金化700L大梁钢组织和性能的影响

对不同钛含量的700L汽车大梁钢母材及熔化极性气体保护焊(MAG)焊接后试样的显微组织、力学性能进行对比研究。结果表明:钛含量为0.11%时,试验钢显微组织中铁素体晶粒为3~5μm,还有少量的变形带,屈服强度为678 MPa,抗拉强度为760 MPa,伸长率为17.0%;钛含量为0.07%时,显微组织中铁素体晶粒为4~8μm,还有少量的珠光体颗粒,屈服强度为658 MPa,抗拉强度为734 MPa,伸长率为24.0%;MAG焊接后,两种试验钢的强度升高10 MPa左右,但伸长率分别降低1.0、3.0个百分点,背弯180°(d=2a)性能合格;随着钛含量的增加,试验钢的热影响区显微组织得到细化,低碳马氏体含量有所增多。

铌-钛微合金化高强钢连续冷却相变规律研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Nb-Ti微合金化试验钢连续冷却相变规律。研究结果表明，试验钢在2～50℃／s的较大冷却速度范围内均可获得贝氏体组织，且随着冷却速度的增加，组织中粒状贝氏体的量下降，板条贝氏体的量增加；同时变形促进相变，有利于奥氏体中新相的形成。用热膨胀法建立了试验钢静态和动态条件下的CCT曲线，为Nb—Ti复合微合金化钢制定合理的控轧控冷工艺提供了依据。

铌-钛微合金化0.36C-0.83Ni-1.2Cr-0.23Mo超高强度淬火-210 ℃回火马氏体钢组织与性能

利用拉伸试验机、冲击试验机、光学显微镜、透射电镜等研究了Ni-Ti微合金化超高强度钢(/%:0.36C,0.45Si,0.63Mn,0.005P,0.002S,0.83Ni,1.2Cr,0.23Mo,0.04Nb,0.01Ti,0.0040 N,0.0020 O)的组织与性能。200 kg真空感应炉冶炼的试验钢开轧温度1050℃、终轧温度850℃,轧态组织以贝氏体和珠光体为主。经890℃淬火+210℃低温回火后,钢的R_(m) 1906 MPa,R_(p0.2)1574 MPa,A10.0%和-40℃K V218 J;组织中除含有少量两端呈方形的板条马氏体外,多为两端呈尖角的针状马氏体,大部分与晶界夹角呈60°,其亚结构出现较多孪晶,组织中微合金化析出物主要为尺寸较小的圆形或椭圆形NbC,以及少量尺寸较大的呈方形与圆形复合形态的析出物(Ti,Nb)(C,N),可以看出复合析出物尺寸越大、方形特征越明显,析出相中Nb含量降低,Ti含量升高。

铌-钛微合金化中碳硼钢连铸坯的高温力学性能

为了避免或减少铌-钛微合金化中碳硼钢320 mm×280 mm铸坯(%/:0.35C,0.04Si,0.87Mn,0.010P,0.007S,0.27Cr,0.031Alt,0.03Nb,0.030Ti,0.0018B,0.0046N)表面裂纹,研究了该钢种连铸坯的高温力学性能,并对高温拉伸断口和断口附近显微组织进行了观察。结果表明:在600~1 250℃,试验钢在600℃时的断面收缩率为54.4%,其它测试温度点的断面收缩率均高于60%;试验钢第Ⅰ脆性区> 1 200℃,第Ⅲ脆性区在750~850℃,在850~1200℃试验钢具有良好的热塑性;试验钢在800℃时具有相对偏低塑性,但拉伸断口微观下仍以韧窝形貌为主;试验钢在实际连铸生产时,采用≤1.0 m/min铸速和≥950℃矫直温度,连铸坯表面质量良好。

Nb-Ti微合金化含铬J55石油套管用钢的生产实践

8~10 mm J55石油套管用钢板的生产流程为铁水预处理-120 t顶底复吹转炉-LF精炼-87 mm薄板坯连铸-连轧工艺。通过在原有0.015%~0.025%Nb微合金化钢的基础上优化J55石油套管钢的成分(/%:0.16~0.18C,0.5~0.7Mn,≤0.20Si,≤0.025P,≤0.010S,0.03~0.04Cr,0.01~0.03Ti,0.005~0.010Nb),转炉出钢加200~400 kg铝镁钙预脱氧、精炼过程喂铝线深脱氧,T[O]≤20×10^(-6)时钙处理,板柸加热温度1 100~1 130℃,终轧855~860℃,轧后快速冷却,(610±10)℃卷取等工艺措施,成品钢板屈服强度437~465 MPa,抗拉强度549~575 MPa,伸长率30%~36%,-20℃冲击功60~96 J,180°冷弯合格,各项性能稳定。

铌钛处理对汽车外板用烘烤硬化钢磷化特性的影响

在实验室模拟对比了经不同冶金工艺(加Nb及加Nb+Ti)处理的两种BH钢的磷化效果。利用扫描电镜SEM及电子探针EPMA分析发现,加Nb+Ti处理的BH钢磷化膜相对均匀稳定。结合GDS表面元素分析结果认为,相对低Mn成分及低温退火处理是获得高品质磷化膜的关键冶金影响因素。

铌钛复合对Q460级特厚钢板组织性能的影响

通过金相显微镜、TEM和EDS等手段,对采用TMCP工艺研制的Nb-Ti复合强化Q460级特厚钢板进行组织性能分析.结果表明,板厚1/4处组织主要为铁素体和少量贝氏体,厚度中心部位有少量珠光体,岛状M/A组织分布均匀.铁素体基体上存在大量位错,位错线上的析出相约50纳米,呈方形或圆形,晶界上析出相约300 nm,呈三角形,析出物均为铌钛的碳氮化物.M/A组织及细小的析出第二相粒子是贝氏体Q460特厚钢板的主要强化原因.

铌-钛微合金化高强钢连续冷却的相变规律

利用Gleeble 3500热模拟试验机研究了铌-钛微合金化试验钢在变形与未变形条件下的连续冷却相变规律。研究结果表明：试验钢在2-50℃/s的较大冷速范围内均可获得贝氏体组织,且随着冷却速度的增加,组织中粒状贝氏体的量下降,板条贝氏体的量增加;同时变形促进相变,有利于奥氏体中新相的形成。用热膨胀法建立了试验钢静态与动态条件下的连续冷却转变（CCT）曲线。

钛对铌微合金化钢夹杂物析出行为的影响

采用高频真空感应炉在1 550℃的Ar气氛中冶炼不同钛含量的钛、铌微合金化钢并对其进行热处理。分析了钛加入量对钢的成分、组织结构、钢中典型夹杂物及宏观力学性能的影响。研究结果表明:采用Al脱氧后的钛、铌微合金化钢氧含量降低到0.002 0%左右,合金元素的利用率超过80%。钢中的夹杂物主要有球形或近似球形的Al2O3、SiO2、TiOx及其复合夹杂。(Ti,Nb)(C,N)、NbC、TiC夹杂以氧化物夹杂为核心析出。随着钛合金加入量的增加,钢样中的部分夹杂物形貌由球形发展成长方形。经共聚焦激光扫描高温显微镜热处理过的钢样中析出较多细小的(Ti,Nb)(C,N)夹杂物。随着钛含量的增加,热处理后的钢中小于1μm夹杂物数量急剧增加,尺寸大于1μm的夹杂物的数量呈现减少的趋势。高温在线金相组织分析表明:钢中钛加入量增加,高温奥氏体晶粒变小,钢的组织细化,从而钢的宏观硬度增高。

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_(p0.2)771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_(KV2) 217～238 J,-40℃A_(KV2)137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。

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。

700MPa级超高强度汽车大梁用钢研究与开发

根据超高强度汽车大梁钢的特点和要求,介绍了莱钢开发700MPa级大梁钢的Nb-Ti微合金化成分设计及控轧控冷技术,以及该钢的组织形态和析出相分布与形貌。经检测,产品的力学性能和成型性能良好,均满足制造汽车大梁的要求。