Nb/V/Ti微合金化对20MnSi钢组织和力学性能影响

采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和室温拉伸测试等研究了Nb、V、Ti微合金化元素对20MnSi钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:Nb、V、Ti微合金化及其所形成的第二相粒子可以阻碍试验钢的晶界迁移、细化晶粒尺寸,经热轧-空冷后晶粒明显细化,晶粒尺寸可达12级,综合力学性能明显优于20MnSi穿水钢筋,并达到新国标中400 MPa级钢筋所要求的性能指标。根据理论模型计算,晶界强化、固溶强化和位错强化增量分别约占屈服强度的54%、22%和17%,而由于微合金化元素含量较低且所形成的第二相粒子体积分数较低,析出强化增量在试验钢屈服强度中的占比仅约7%,表明Nb、V、Ti微合金化设计而导致的晶粒细化对试验钢力学性能提升所产生的贡献十分显著。

Nb表面合金化对Ti6Al4V腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学扫描法研究了等离子表面合金化技术在Ti6Al4V(TC4)合金表面形成的Ti-Nb合金层及基体材料的腐蚀行为,分析了Nb的渗入对Ti6Al4V耐蚀性的影响.失重法研究表明:在10%H2SO4和10%HCl溶液中Ti-Nb合金层较基体耐蚀性提高,在10%NaCl溶液中无明显变化;电化学腐蚀研究表明,在5%H2SO4、5%HCl、3.5%NaCl溶液中,Ti-Nb合金层耐蚀性较基体均有不同程度的提高.

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。

Al、Ti、Nb微合金化对ZF7渗碳钢晶粒混晶的影响

研究了(/%)0.023Al_(sol)、0.035Al_(sol)、0.018～0.019Al_(sol)-0.012～0.014Ti和0.019～0.020Al_(sol)-0.031～0.032Nb微合金化对60 t BOF-LF-VD-300 mm×360 mm CC-连轧工艺生产的Φ120 mm ZF7渗碳钢(/%:0.18～0.20C、0.22～0.25Si、1.22～1.30Mn、0.008～0.016P、0.019～0.029S、1.19～1.25Cr、0.001 8～0.002 2B)930℃加热时晶粒度混晶的影响。结果表明,在930℃7.5 h热处理条件下,当Al_(sol)为0.035%时ZF7钢未发生混晶现象,当钢中(/%)0.023Al_(sol)或0.018～0.019Al_(sol)-0.012～0.014Ti或0.019～0.020Al_(sol)-0.031～0.032Nb微合金化时,ZF7钢均发生了混晶现象,说明钢中有足够的Al_(sol)含量是防止ZF7钢发生混晶的关键因素。

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。

Nb-Ti微合金化汽车用钢QStE340~460TM的开发研究

基于对珠钢EAF—CSP流程Nb微合金化技术的系统研究，有效地解决了混晶问题，并利用Nb—Ti复合微合金化技术成功地开发了汽车用钢QStE340-460TM。分析结果表明，开发的含Nb—Ti钢带具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能，完全满足汽车、半挂车用钢的要求。

Ni-Cr-Al合金Ti+Nb微合金化前后相含量及其分布对高温性能的影响

研究了Ni-Cr-Al合金及其Ti+Nb微合金化+时效处理后,合金中相含量及其分布对900℃拉伸及900℃/29.5MPa持久拉神性能的影响。结果表明,微合金化后,合金中 y’及M_(23)C_6相总量增加;其900℃抗拉强度和900℃/29.5MPa持久寿命相应增加;晶界上MN相含量的增加以及M_(23)C_6相含量的减少有利于合金高温抗拉强度和持久寿命的提高。

600MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的开发

介绍了600MPa级Nb—Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的断后伸长率影响因素、合金成分设计和生产工艺设计，并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等仪器对组织与析出相进行了分析。结果表明，在不同终轧温度下其力学性能均能满足技术要求，整卷力学性能波动较小，表现出了较好的力学性能稳定性；微观组织主要为铁素体和少量珠光体，随着终轧温度的降低，铁素体晶粒细化明显。同时，尺寸分布在3-60nm之间的第二相粒子数量增多，细晶强化与析出强化效果均增大；当终轧温度和卷取温度分别为830，600℃时，其力学性能最优，屈服强度和抗拉强度分别达到了536，612MPa，断后伸长率达到了30．5％。同时，0--60℃温度范围内冲击吸收功均保持在125J以上。

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。

Ti-Nb复合微合金化高强度钢强化机理研究

以国内某钢厂的热轧高强度钢为研究对象,进行拉伸试验,利用OM和TEM分析了钢显微组织、第二相析出粒子形貌和尺寸等。结果表明,实验钢的屈服强度657 MPa、抗拉强度744 MPa、伸长率18.7%。微合金元素的加入使钢材晶粒明显细化,屈服强度的细晶强化增量为321.5 MPa,为提高材料强度的主要强化机制;研究析出的第二相粒子可知,基体中纳米级析出的(Nb,Ti)(C,N)粒子阻碍位错运动,是提高材料强度的主要机制之一,起到析出强化作用,屈服强度的析出强化量为78.58 MPa。

回火温度对Nb/Ti微合金化新型超低碳中锰钢的组织和力学性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)以及Thermo-Calc软件等研究了回火温度对Nb/Ti微合金化超低碳中锰钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,试验钢先后获得了回火马氏体、逆转变奥氏体、ε-马氏体和α-马氏体等组织。经550℃回火后,试验钢中没有逆转变奥氏体形成,尽管其屈服强度和抗拉强度均超过800 MPa,但冲击吸收能量仅为13.7 J;经580℃回火后,逆转变奥氏体含量为4.2%,冲击吸收能量骤增至227 J,且强度无明显下降;随着回火温度升高至620℃,逆转变奥氏体的含量为12.3%,冲击吸收能量达到最高值为333.7 J,屈服强度下降至748 MPa,抗拉强度达到最低值为793.5 MPa;当回火温度升高至650℃或者更高时,逆转变奥氏体受其尺寸和成分因素的影响,稳定性明显下降,冲击吸收能量开始下降,而且屈服强度已低于520 MPa。ε-马氏体发生相变诱发塑性(TRIP)效应转变为α-马氏体吸收一定的能量,但是由于硬度较高,成为裂纹源及其快速传播的通道。

600MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的强化机制

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对试验钢的组织和性能进行了分析，研究了强化机制。结果表明，随着终轧温度的降低，铁素体晶粒尺寸逐渐减小，位错密度逐渐增加，析出物尺寸逐渐减小、数量逐渐增多、Nb／Ti原子比逐渐增大，屈服强度和抗拉强度均呈现出单调上升的规律，而断后伸长率存在一个最佳温度，终轧温度为840℃时获得了最优的力学性能，其屈服强度和抗拉强分别达到了541，615MPa，断后伸长率为31．0％，-60℃冲击吸收功为117J。细晶强化与位错强化是试验钢主要强化方式，细晶强化和位错强化分别占总屈服强度的46％～48％，18％～25％，析出强化对屈服强度的贡献较小，仅约占2％。

V-Nb微合金化HRB500钢筋的试制

介绍了达州钢铁股份公司钒铌微合金化Φ25mm HRB500钢筋的工业试制情况,包括钢筋的成分设计、生产工艺及其控制。结果表明,钢筋成分设计和生产工艺合理,钢筋性能满足GB1499-1998标准要求。

低碳微合金钢中Nb、V、Ti碳氮化物的回溶研究

采用透射电镜和X射线光谱技术,研究了低碳微合金钢中Nb、V、Ti的碳氮化物在不同温度保温1 h后的回溶行为。结果表明,低碳微合金钢中存在尺寸明显不同的两类析出,其中颗粒尺寸较大的在80 nm以上;这种颗粒的心部是(Nb,V,Ti)(C,N)相,而颗粒边缘为(Nb,Ti)(C,N)相;颗粒尺寸较小的在20 nm以下,其类型为(Nb,Ti)(C,N)。两类析出物中Nb与Ti的原子比均随回溶温度的升高而减小。

500MPa级Nb-Ti微合金化方矩形管用钢的开发及其强化机制

采用光学显微镜和透射电子显微镜等对500MPa级Nh—Ti微合金化方矩形管用钢的组织与性能进行了分析，研究了其强化机制。结果表明，终轧温度和卷取温度对试验钢的组织和力学性能有显著影响，当卷取温度不变时，随着终轧温度的下降，屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均升高；当终轧温度不变时，随着卷取温度逐渐下降，屈服强度和抗拉强度呈现出先上升后下降的规律，而断后伸长率呈现出单调上升的规律；试验钢在终轧温度为840℃和卷取温度为570℃时可获得最优的综合力学性能，其屈服强度和抗拉强度分别为537，578MPa，断后伸长率为33．5％；细晶强化是试验钢最主要的强化机制，由晶粒细化引起的强度增量占总强度的49％～51％，由固溶强化引起的强度增量次之，占总强度的23％～27％，由析出强化引起的强度增量较小，仅占总强度的3．8％～8．2％。

Ti-V-Nb微合金管线钢焊缝及热影响区中第二相粒子

利用萃取复型技术研究了Ti-V-Nb微合金钢(%:0.08C、1.29Mn、0.02Ti、0.04V、0.04Nb)模拟粗晶热影响区及焊缝(H08C焊丝%:0.06C、1.44Mn、0.24Mo、0.04Ti、0.01V)第二相粒子。结果表明,母材大部分第二相粒子≤30nm,平均尺寸19.70nm;焊接粗晶区仍残留较多的碳氮化合物粒子,粒子平均尺寸增大至42.78nm,粒子由母材中不规则形状变为方形,粒子Ti含量显著提高。焊缝中绝大部分碳氮化合物粒子发生溶解,熔池中生成的TiO与熔池中其他脱氧和脱硫产物结合成尺寸较大的夹杂物,在焊缝中未发现含Nb、V的夹杂物和第二相粒子。

钛铌微合金化钢强韧化机理研究

用真空感应炉冶炼了含0.041%Nb和0.125%Ti的微合金化钢,进行了轧制和拉伸试验,利用OM、TEM分析了钢的显微组织、第二相析出粒子形貌和尺寸等。结果表明,实验钢种的力学性能为屈服强度568 MPa、抗拉强度672 MPa和伸长率22.8%。该钢强度提高有两个原因,第一是由微合金元素的碳氮析出物阻止晶粒长大而得到的细小晶粒的细晶强化作用;第二是由基体中纳米级析出的(Nb,Ti)(C,N)粒子阻碍位错运动而起到的析出强化作用。结果表明,在普通C-Mn钢中添加0.041%Nb和0.125%Ti可提高钢材的力学性能,而且可通过添加Ti代替部分Nb起到强化作用,以降低生产成本。

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。

微合金元素Ti-Nb对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

试验的700 MPa级低碳贝氏体钢由30 kg真空感应炉熔炼铸成断面100 mm×50 mm扁锭-轧成12mm板。通过CCT曲线和3～30℃/s冷却速度下组织的分析,研究0.01Ti-0.03Nb和0.06Ti-0.05Nb两种微合金化对(%)0.059～0.066C、1.41～1.67Mn、0.30～0.36Si、0.37～0.48Cu、0.21～0.24Ni、0.18～0.22Mo、0.000 8～0.002 2Bs、0.002 6N低碳贝氏体组织和力学性能的影响。结果表明,0.06Ti-0.05Nb钢的强度高于0.01Ti-0.03Nb钢,但前者Ti含量高,-40℃冲击功较后者低。700 MPa级低碳贝氏体钢合适的微合金化Ti-Nb成分为0.04%～0.05%Nb-0.015%～0.025%Ti。

微合金化HRB400高强度热轧钢筋的试制

HRB400高强度钢筋(%:0.19～0.25C、0.40～0.60Si、1.20～1.50Mn、≤0.040P、≤0.040S)由120 t转炉-钢包吹氩-120 mm×120 mm连铸工艺冶炼。为提高HRB400Φ12～22 mm热轧带肋钢筋的综合力学性能,冶炼时进行加5 kg/t_钢MnSiN+0.4～0.9 kg/t_钢FeV,10 kg/t_钢MnSiN+0.25～0.40 kg/t_钢FeNb和只加0.40～0.75kg/t_钢VN三种微合金化工艺试验。钢坯均热温度1150～1250℃,终轧温度≥950℃,粗轧每道次压下量≥30%,精轧每道次压下量≥15%,轧后风冷、结果表明,合适的FeV或VN加入量为0.5 kg/t_钢,合适的FeNb加入量为0.3 kg/t_钢,经V或Nb微合金化后,钢中晶粒明显细化。