Ti微合金化热轧高强钢带性能试验研究

针对Ti微合金化高强钢带力学性能波动的问题,进行炼钢生产工艺优化,开展不同工艺对低合金高强钢热轧钢带力学性能影响的研究。原炼钢工艺为先将钢水在氩站进行钛合金化,然后直接送连铸机浇铸。为了进一步提高钢水洁净度、改善产品质量、增强力学性能稳定性,在原炼钢工艺中增加LF精炼工序,并进行新工艺试验。结果表明:钢水经过LF精炼处理,钢中硫含量从0.010%左右降低到0.005%左右,TiN夹杂物颗粒尺寸减小到10μm以内,能够使Ti微合金化高强钢热轧钢带的纵向冲击功提高43 J、横向冲击功提高38.9 J,并且具有良好的0℃低温冲击性能,保持产品力学性能稳定。

薄板坯连铸连轧流程Ti微合金化高强钢开发与应用

在薄板坯连铸连轧流程上，经过对Ti微合金化技术研究，有效解决了Ti微合金化强度性能波动大的问题，开发出屈服强度450～700MPa高强钢。对试制钢组织性能和工业应用分析研究，表明该产品通板性能良好，通板强度差30MPa左右；成形性能良好，d=0时冷弯测试全部合格；同时还具有良好焊接性能，焊接后，强度波动较小，均在母材部位断开；试制钢显微组织为珠光体和铁素体，晶粒均匀细小，平均尺寸为4～8／μm；实物质量满足集装箱和汽车制造行业要求，具有广阔市场前景。

960MPa级Nb-Ti微合金化高强钢中第二相粒子回溶行为研究

研究了960MPa级Nb—Ti微合金化高强钢中第二相粒子在不同温度和保温时间下的回溶行为。研究结果表明，原始样品中存在尺寸与形状明显不同的3种类型的第二相粒子：尺寸大于1μm的方形TiN粒子；尺寸为0．2～1．0μm的方形和椭球形TiS或Ti（C，S）粒子；尺寸在0．5μm以下的球形、方形和椭球形Nb—Ti复合析出物。随着加热温度的降低，小尺寸析出相数量不断增加。当加热温度为1150℃时，随着保温时间的延长，小尺寸球形和椭球形的析出相逐渐溶解，大尺寸方形析出相数量逐渐增加，且棱角变得模糊。综合考虑Nb—Ti微合金化高强钢中第二相粒子能够充分溶解及原始奥氏体晶粒尺寸，960MPa级Nb—Ti微合金化高强钢的加热温度选择1250℃、保温时间选择80min较合适。

EAF-CSP流程钛微合金化高强钢板的组织和性能研究

珠钢采用Ti微合金化技术在EAF CSP流程上成功地开发出屈服强度为450～700 MPa的高强度热轧钢板.系统地研究了试验钢的组织和性能,并分析了组织与性能的关系.结果表明,随钛含量增加或成品厚度减薄钢板的屈服强度显著提高,最高达到695 MPa;钛的质量分数低于0.024%时对屈服强度影响不大;当钛的质量分数低于0.045%时,钢板屈服强度的提高主要来自于晶粒细化,而当钛的质量分数大于0.045%后,钢板强度的进一步提高来自于沉淀强化.

加热温度对钛铌复合微合金化高强钢析出和性能的影响

在实验室冶炼了一种低碳高强度微合金钢,进行了轧制和回溶试验,对轧制试样进行了拉伸试验﹑检验了金相组织,并用TEM对比分析了不同加热温度下试样的析出物形貌、成分、尺寸。结果表明,1 280℃加热保温后轧制产品的性能优于1 180℃加热轧制后产品的性能;两种加热温度下轧制试样的组织都由铁素体和珠光体组成,晶粒尺寸基本相同;轧制试样的析出物均为(Ti,Nb)(C,N)复合析出,但1 280℃加热温度的试样析出更加细小、数量更多。析出强化理论计算表明,加热温度高的试样析出强化要比加热温度低的试样高131 MPa。回溶试验表明,铸坯在1 280℃保温1.5 h后,析出物基本回溶,而1 180℃保温1.5 h后,析出物不能充分溶解,证明了加热温度对钛铌微合金化高强钢析出强化有较大的影响。

Ti-Nb微合金化对低碳高强度钢组织和性能的影响

0.153Ti-0.038Nb和0.080Ti-0.062Nb两种Ti-Nb微合金化低碳钢(/%:0.061～0.075C、0.22Si、1.76～1.77Mn、0.002～0.003S、0.006P、0.003Als、0.003 8～0.004 2N、0.004 0～0.004 5O)由50 kg真空感应炉冶炼,轧成10 mm板,终轧温度880℃,水冷至630℃。试验结果表明,两种Ti-Nb微合金化钢的析出物均为(Nb,Ti)(C,N)复合析出物;当Ti含量由0.080%增加至0.153%,同时Nb含量由0.062%降至0.038%时,钢屈服和抗拉强度分别从558 MPa和653 MPa提高至633 MPa和756 MPa,屈强比、伸长率和断面收缩率变化较小。表明,添加Ti代替部分Nb进行复合微合金化可提高钢材强度,降低生产成本。

0.03Nb-0.15Ti微合金化低碳高强度钢的动态再结晶

通过Gleeble 1500热模拟试验机试验研究了Nb-Ti微合金化低碳钢(/%:0.06C,0.22Si,1.80Mn,0.03Nb,0.15 Ti,≤0.007N,≤0.002S)10mm带钢在850~1100℃,以应变速率0.1~20.0 s^(-1),总变形量75%单道次压缩变形时动态再结晶,由真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,得出动态再结晶临界应变0.4~0.7和完全再结晶应变量1.1~1.4。该钢的热变形激活能为618.225 kJ/mol。根据试验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用Epsilon-P模型对实验数据进行回归,得到试验钢的再结晶动力学模型。

高Ti微合金化低碳钢230mm连铸板坯断裂分析和工艺改善

700 MPa Ti微合金化低碳钢230 mm连铸板坯的冶金流程为KR铁水预脱硫-210 t BOF-LF-RH-CC工艺。发现放置的板坯横向中间部位断裂。铸坯成分、组织、气体、夹杂和热塑性分析结果表明,中心与其他部位成分一致(/%:0.075~0.084C,0.53~0.56Si,1.97~2.05Mn,0.025~0.026P,0.002~0.004S,0.134~0.136Ti,0.20Mo,0.064~0.069Nb,0.001V,0.008 9N),断裂与基体组织均为铁素体+少量珠光体,晶粒尺寸相同;断裂处的微裂纹为主裂纹扩展过程产生局部塑性变形形成的;钢中网状先共析铁素体和TiC,TiN是影响高Ti微合金钢连铸坯热塑性的重要原因。在保证成品钢板强度的前提下将钢Ti含量由0.13%降至0.11%,二冷比水量≤0.9 L/kg,板坯矫直段温度高于950℃(该钢第2脆性区为950~850℃),加保温罩和使用缓冷坑降低板坯冷却速度,使高Ti钢板坯断坯率从10%降至0,避免发生断裂现象。

Ti微合金化高强度热轧带钢组织性能及强化机理

近年来，随着冶炼水平的不断提高，Ti微合金化技术的应用也越来越广泛。其主要包括微Ti处理技术、单一Ti微合金化技术以及含Ti多元微合金化技术。而目前相关的研究多集中于含Ti多元微合金化技术，如Ti-Mo、Ti-Nb、Ti-V、Ti-Nb-V微合金化等，用以提高钢铁材料的强度。然而与含Ti多元微合金化技术相比，单-Ti微合金化技术成分相对简单、成本更低、钢中微合金第二相的析出行为控制相对容易，仍有较大潜力可以挖掘。

变形温度对高Ti微合金高强钢再结晶的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了不同变形温度对Ti微合金钢再结晶行为的影响。基于流动应力、应力硬化曲线、应力松弛曲线对Ti微合金钢动态再结晶和静态再结晶行为进行了分析。结果表明,微合金元素Ti能够显著抑制动态再结晶的发生;在应变速率0.75 s^(-1)和真应变0.75时,随着变形温度的升高,变形后静态再结晶的孕育期缩短,再结晶速率加快;钢在1080℃变形结束后于0.07s时开始发生静态再结晶,1.45s时再结晶结束,整个再结晶过程只需1.38s,此温度下静态再结晶发生最为迅速。

Ti微合金化700MPa级汽车大梁钢的研究

通过实验，采用低成本Ti微合金元素进行强化，获得了抗拉强度745～760MPa，下屈服强度640～655MPa，伸长率为23．0％～23．5％的热轧钢板。同时，通过调整热轧工艺，获得了终冷温度与热轧板强度的关系。此外，研究了轧制过程不同阶段析出相的种类、分布以及析出量的变化情况。结果表明，钢板屈服强度、抗拉强度与其终冷温度基本呈线性关系，随终冷温度的降低，屈服强度和抗拉强度均明显提高。析出相的定量分析结果表明，在粗轧结束时，Ti的析出率接近50％，在精轧结束时，Ti的析出率接近60％。在700℃等温卷取后，Ti的析出率超过95％。降低卷取温度到650、600℃时，Ti的析出率分别降低到87．5％、75．2％。如果700℃终冷后采用空冷方式冷却，Ti的析出率最低，降低到只有63．3％，与精轧结束时析出量相近。

热处理对Ti微合金化马氏体钢强度的影响

马氏体钢是非常重要的金属材料,它具有高的强度、好的延展性和良好的焊接性能。传统的马氏体钢的强度主要与它的碳含量、合金元素含量有关。众所周知,析出强化与晶粒细化也是提高金属材料强度的重要手段,但到目前为止很少有人对其在马氏体钢中的作用进行研究。合金元素Nb、V、Ti在高强度钢中的晶粒细化和析出强化的作用使其得到广泛应用。

Ti微合金化700MPa级高强钢性能均匀性研究

对Ti微合金化700MPa级高强钢钢卷头、中、尾部力学性能、金相组织及析出物进行了研究。结果表明:钢卷头、中、尾部力学性能波动的主要原因是钢卷内外圈析出强化效果不同而导致的。为此,在生产薄规格Ti微合金化700 MPa级高强钢时,采用U形冷却工艺,将钢卷最内圈15m内的带钢卷取温度提高15~20℃,将最外圈15m内的带钢卷取温度提高10~15℃,可使钢卷最内圈强度提高约40MPa,钢卷最外圈强度提高约20MPa,有效改善了带钢通卷性能均匀性,提高了通卷性能合格率。

钛微合金化高强钢含Ti第二相的热力学计算

利用热力学计算软件Thermo-Calc,对不同Ti含量和不同N含量的高Ti微合金化高强钢进行计算和分析,研究Ti、N元素对高Ti微合金化高强钢中含Ti第二相固溶析出的影响。结果表明,在一定条件下,减少N元素含量,增加Ti元素含量,使得Ti收得率最大,获得更多的有益相TiC,减少有害相TiN的含量。

Ti微合金化高强钢性能波动原因分析与工艺优化

目前,700MPa级高强钢主要采用Ti微合金化成分体系,利用纳米级Ti析出相来提高强度,但存在塑性不足、性能波动大等问题。利用OM、SEM和物理化学相分析法,对比研究了带钢头、中、尾部微观组织、力学性能以及析出相的类型与大小。结果表明,带钢头、中、尾部均为准多边形铁素体组织,头部晶粒尺寸细小,中部和尾部晶粒尺寸相对较大,然而带钢头部强度显著低于中部和尾部。通过分析强化机制,发现带钢头部M(CN)析出不充分,沉淀强化作用相对较小是其强度偏低的主要原因。为此,对控轧控冷工艺进行了优化,采取提高头部卷取温度、轧后送入缓冷坑等措施后,带钢头、中、尾部析出相数量基本相当,性能均匀性得到了明显改善。

工艺参数对Ti微合金化高强钢组织性能的影响

为实现高品质Ti微合金化高强钢的工业化生产,通过热模拟试验研究了加热温度、终轧温度、精轧阶段变形量、冷却速率和卷取温度对Ti微合金化高强钢组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,铁素体晶粒尺寸显著增大,试验钢硬度增大。随着终轧温度的降低和冷却速率的增大,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,贝氏体含量增加,试验钢硬度增大。随着精轧阶段变形量的增大,铁素体含量增加,组织得到细化,细晶强化和相变强化共同作用的结果使得试验钢硬度逐渐降低。随着卷取温度的降低,试验钢的硬度先升高后降低,当卷取温度为610℃时,试验钢硬度最高。

舞钢低合金高强度结构钢板的品种开发

1 前言 随着我国国民经济的发展,工程机械、桥梁、船舶及车辆工业对低合金高强度结构钢的需求量越来越大,对强度及韧性级别的要求也越来越高,如制造大型露天矿用108吨和154吨电动轮翻斗车等,所用的60kg级高强度焊接结构钢大部分靠进口,用量很大。为立足国内,近几年来,舞钢先后开发生产了WH60、SM58、STE460、SA633D等一系列低合金高强度结构钢,我公司采用电炉冶炼、微合金化处理,钢板经控轧或正火,性能稳定,强度级别已初步形成系列,已生产过8～140mm厚,宽至3800mm的特宽特厚板。由于该系列钢具有较高的强度、良好的低温韧性及焊接性能,一直受到用户的青睐。几年来,舞钢累计向市场提供了数十万吨成品板,满足了国内外用户的需要。

“第五届钒钛微合金化高强钢开发与应用技术交流会”将于11月上旬在北京举办

(2021年5月14日消息)为持续推进钒钛元素在微合金化高强钢/超高强钢中的作用机理、产品开发及应用技术研究,提升我国钒钛资源综合利用技术水平,推动新一代高强度钢轻量化升级换代,钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟、北京科技大学、钒钛资源综合利用国家重点实验室和四川省金属学会拟于2021年11月3~5日,在北京市联合举办"第五届钒钛微合金化高强钢开发与应用技术交流会"。

微合金元素Nb和Ti对高强工程结构钢低温冲击性能的影响

通过对比国内某钢厂两种不同成分的Q345E性能发现,添加微合金元素Nb和Ti后Q345E的屈服强度和抗拉强度升高,低温冲击性能降低;利用热力学计算软件Thermo-Calc计算Nb-Ti钢和C-Mn钢的平衡态析出相发现,二者主要区别在于Nb-Ti钢多了(Nb、Ti)(C、N)析出相;同时设计三种不同含量Ti的高强试验钢,进行冲击试验后在扫描电镜下观察断口的微观形貌以及第二相颗粒,发现随着Ti含量的增加,试验钢低温冲击性能降低,断口处存在大量大颗粒第二相粒子聚集分布,能谱分析为(Nb、Ti)(C、N),导致冲击功降低.这说明加Ti后会恶化低合金高强度钢Q345E低温冲击性能,因此需要配合控轧控冷与成分的设计,控制第二相粒子的尺寸.

低成本钛元素合金化超高强度钢的组织及力学性能

针对低成本超高强度钢的开发问题,在国外材料基础上设计开发了低成本Ti微合金化超高强度钢,弥补了国内相关产品空白;同时通过力学测试、微观组织表征、析出相分析等方法揭示了Ti微合金化对试验钢的组织性能影响规律及强韧化机制,为低成本超高强度钢板新材料的工业化应用提供数据积累与理论支撑。试验结果表明:Ti微合金化试验钢与基础钢相比,屈服强度相当,断面收缩率从33%提升至44%,低温冲击韧性也从22.6 J提升至26.7 J,可见Ti微合金化试验钢具有更好的塑韧性匹配;其主要原因是Ti微合金化试验钢中有较多的MC型和M3C型碳化物析出,使得基体中固溶的C质量分数从0.287%降至0.247%,同时Ti微合金化使得试验钢的原奥氏体晶粒由9.5级细化至11.0级,有效晶粒尺寸从1.8μm降低至1.3μm。计算结果显示:Ti微合金化试验钢碳当量较基础钢明显降低,因此焊接性能更好;Ti微合金化试验钢通过降低固溶强化、提高位错强化和细晶强化以及析出强化,实现了屈服强度的提升,并保障了韧性和工艺性能。