热处理工艺及Nb微合金化对9Ni钢组织性能的影响

为了适应LNG燃料罐、储罐使用需要,对9Ni钢进行冶炼、轧制关键工艺控制,研究两相区热处理工艺及Nb微合金化对组织性能的影响。结果表明,随着亚温淬火温度的升高,屈服强度、抗拉强度、屈强比先降低后升高。随着回火温度的升高,屈服强度与抗拉强度逐渐降低,伸长率升高;当回火温度为600℃时,屈服强度与抗拉强度达到最低值,伸长率达到最高值。亚温淬火态组织呈现大、小晶粒并存状态,有助于降低钢板屈强比。Nb微合金化9Ni钢板成品组织主要为回火索氏体组织及3%~8%残余奥氏体。0.015%Nb的加入使9Ni钢平均屈服强度提高约50 MPa,抗拉强度提高约40 MPa,-196℃横向夏比V型冲击吸收能提高约40 J。

再加热温度对Nb微合金化钢筋连续冷却相变及组织与性能的影响

利用热模拟试验机以再加热温度为1 000~1 100℃的条件对Nb微合金化钢筋形变奥氏体在不同冷却速率下的组织和相变规律进行研究,获得动态CCT曲线。研究结果表明,再加热温度的提高会降低铁素体相变温度,使珠光体、贝氏体相区向右移动。同时,再加热温度提高降低了铁素体组织的比例,使其硬度提高。在冷却速率小于2℃/s时,实验钢均得到均匀的铁素体+珠光体组织。不同实验条件下的析出相分析结果表明,由于再加热温度的提高有利于Nb的固溶,大颗粒未溶相含量降低,沉淀析出相尺寸减小、数量更多,有利于发挥沉淀强化作用,提高钢筋性能。

回火工艺对TMCP低合金海工钢Nb微合金化效果的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等研究了含Nb和无Nb两种成分低合金海工钢经控轧控冷(TMCP)及回火工艺处理后的组织与性能,研究了回火工艺对Nb微合金化效果的影响。结果表明:经TMCP工艺和回火工艺处理后,含Nb钢平均屈服强度分别为448 MPa和491 MPa,-40℃冲击吸收能量分别为272 J和289 J,而无Nb钢平均屈服强度分别为379 MPa和470 MPa,-40℃冲击吸收能量分别为118 J和300 J。回火后,无Nb钢屈服强度提高了91 MPa,而冲击韧性更是提高了1.5倍,与含Nb钢强度和韧性的差距均得到明显缩小。因此,回火工艺对无Nb钢强韧性的提高效果更明显,而对含Nb钢强韧性的提高较小。

Nb微合金化对20CrNiMoH齿轮钢淬透性的影响

在20CrNiMoH钢中添加了0.03%的Nb,通过末端淬火试验、物理化学相分析以及热膨胀试验等研究Nb对试验钢在950和1200℃淬火时对其淬透性的影响。结果表明:当淬火温度为950℃时,Nb主要在析出相中,由于Nb的添加细化了晶粒,含铌钢的淬透性低于不含铌钢。当淬火温度为1200℃时,NbC析出相发生回溶,Nb固溶到奥氏体晶粒中,含铌钢的淬透性高于不含铌钢。热膨胀试验结果表明固溶Nb具有降低试验钢的临界冷却速度,提高Ms点以及推迟珠光体铁素体转变,扩大马氏体贝氏体相区的作用,从而提高其淬透性。

420 MPa级Nb微合金化高强度钢组织性能分析

微合金化高强钢多采用Nb、Ti、V、B单一或复合元素添加实现钢的微合金化。针对420 MPa级高强钢,河钢采用单一Nb微合金化技术,将Nb含量控制在0.04%~0.06%范围内,并通过控制终轧温度880~930℃、卷取温度560~600℃、退火保温温度800~850℃、时效温度350~450℃等一系列工艺技术,生产出了420 MPa级Nb微合金化低合金高强钢。结合试验检测技术,分析了钢的显微组织、过程能力、成形极限、疲劳极限及磷化性能。结果表明,420 MPa Nb微合金高强钢组织为铁素体、珠光体和少量析出物,屈服强度、抗拉强度、延伸率过程能力指数均>1.33;FLCO≥20%,成形性良好;疲劳延伸系数0.14546,疲劳延性指数0.72641;磷化膜覆盖率100%,晶粒大小3~8μm。经批量生产使用,该钢种产品综合性能优良,具备稳定供货能力。

含Nb微合金化Q345厚钢板组织结构及性能研究

研究了含Nb微合金化Q345厚钢板的组织结构、强度和低温冲击韧性。结果表明,Nb微合金元素的加入配合轧后加速冷却,提高了钢的淬透性,细化了晶粒,改变了钢的组织状态,在强度显著提高的同时保持了良好的低温冲击韧性。由于表面和心部冷却条件的差异性,表面形成了板条贝氏体为主的中温组织;心部形成了铁素体+索氏体的高温组织。从钢板表面到心部,强度呈下降趋势;低温冲击韧性呈上升趋势。

Nb微合金化对NM550耐磨钢力学性能和组织的影响

通过光学显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析以及力学性能测试,研究了不同热处理工艺及Nb元素的加入对NM550耐磨钢的组织和力学性能的影响.结果表明:在200℃回火时,随着淬火温度的提高,不含Nb钢的晶粒长大比较明显,强度和硬度下降,韧性提高;含Nb钢中Nb的析出物抑制了晶粒的长大,同时Nb的回溶提高了奥氏体中的合金浓度、减小了析出物尺寸,在固溶强化、析出强化和细晶强化的共同作用下,含Nb钢展示了更优异的力学性能。当回火温度从200℃升高到250℃时,由于碳化物的粗化,两种钢的力学性能都出现不同程度的下降,应当避免在此温度回火.

Nb微合金化Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的组织与力学性能

向Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加0.35%的Nb,提高钢中C元素含量至0.1%,并配合适当热处理工艺以提高TWIP钢的屈服强度。结果表明:改进后的Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的屈服强度由原来的320 MPa提高至445 MPa,均匀伸长率则由65%降低至55%。Nb元素的添加会强烈阻碍TWIP钢的再结晶晶粒的长大,显著细化TWIP钢的奥氏体晶粒,并且添加的Nb、C元素经退火处理后主要以纳米级Nb C沉淀相的形式弥散分布于奥氏体基体上,这些细小的沉淀相将通过Orowan机制进一步提高TWIP钢的强度。此外,Nb、C元素的添加并未显著改变室温下Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的塑性变形机制,应变诱发孪晶仍然是Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的主要变形机制,奥氏体基体仍然维持着较低的层错能。通过细晶强化和沉淀强化的双重作用显著提高Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的强度,同时奥氏体基体的TWIP效应保证了改进后的TWIP钢仍具有良好的塑性。

Nb微合金化对热轧700 MPa超高强耐候钢组织和性能的影响

试验超高强耐候钢(/%:0.062～0.065C、0.29～0.30Si、1.23～1.27Mn、0.49～0.52Cr、0.19～0.20Ni、0.29～0.31Cu、0～0.20Mo、0.035～0.060Nb)由50kg真空感应炉熔炼,在实验室锻成60mm×60 mm方坯并热轧成4 mm板材,末道次温度880℃,水冷至600℃炉冷。用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机研究了Nb和Nb-Mo微合金化对该钢组织和力学性能的影响。试验结果表明,0.060%Nb钢较0.035%Nb钢晶粒更细,强度提高～70 MPa,但伸长率相同;与未加Mo的0.035%Nb和0.060%Nb钢相比,0.035%Nb-O.20%Mo钢M/A相明显增加,并出现大量贝氏体组织,抗拉强度增加,但屈强比和伸长率降低。

时效处理对Nb微合金化钢筋屈服的影响

采用光学显微镜和电子透射显微镜观察等方法,研究了时效处理对Nb微合金化钢筋组织与性能的影响,并着重分析了Nb微合金化钢筋屈服点不明显的原因。研究表明,在200℃下进行45 h以上时效处理后的试样,由于时效促进了固溶碳原子的扩散,使相当数量的碳原子偏聚到刃型位错下方形成柯氏气团,使钢筋的屈服点得到恢复。

Nb微合金化冷轧双相钢DP980的试制研究

采用C-Si-Mn-Cr-Nb合金系,采取两种热轧、退火工艺,在实验室试制Nb微合金化冷轧双相钢DP980。结果表明,两种试制钢的抗拉强度分别为1034 MPa和1048 MPa,屈服强度分别为534 MPa和499 MPa,伸长率分别为11.2%和11.3%,n值分别为0.28和0.27,屈强比分别为0.52和0.48;试制钢的热轧组织为F+P,连续退火后的组织为F+M,退火后的应力应变曲线表现出连续屈服的特点。

Nb微合金化低碳贝氏体钢的再结晶和应变诱导析出

通过Gleeble-2000热模拟试验机研究了850～1050℃双道次变形(第1道次60%,20 s^(-1),第2道次20%,10 s^(-1))及不同道次间隔时间(10～50 s)对含铌低碳贝氏体钢(%:0.21C、1.50Cr、0.20Mo、0.047Nb)再结晶的影响和应变诱导析出Nb(CN)与热变形奥氏体再结晶的相互作用。结果表明,该钢在1000～900℃变形10 s后,开始应变诱导析出Nb(CN),延迟静态再结晶过程;通过双道次变形,可获得≤10μm奥氏体晶粒。

TSCR生产Nb微合金化管线钢控轧工艺研究

控轧工艺是用薄板坯连铸连轧流程生产Nb微合金化管线钢的技术关键;通过对粗晶奥氏体再结晶规律的研究,以及对薄板坯连铸连轧流程再结晶控轧和未再结晶控轧的工艺研究,成功地开发出组织均匀、细化的Nb微合金化X52、X56和X60管线钢。

Nb微合金化高Mo热作模具钢的热力学研究

利用Thermo-calc热力学计算软件和TCFE-3数据库,对含Nb高Mo热作模具钢成分进行了优化。探讨了Cr、Mo元素含量对富Cr的M23C6型碳化物固溶温度的影响,得到元素Cr、Mo合适的质量分数分别为4.0%和2.5%。此外,还讨论了元素Nb对(V、Nb)C型碳化物的固溶温度的影响趋势,当添加0.03%Nb时可将固溶温度由1150℃提高至1240℃。热力学计算显示钢中有大量的Mo2C型碳化物生成,计算结果同文献有良好的一致性。提出了质量分数为0.39C-0.6Si-0.4Mn-4.0Cr-2.5Mo-0.9V的热作模具钢具有高热疲劳寿命和抗回火软化能力及高温强度的潜力。

CSP线Nb微合金化HSLA钢试验研究

为在CSP生产线利用Nb微合金化技术生产HSLA钢,通过在试验室建立了CSP铸坯模拟和CSP轧制模拟的试验方法,研究了Nb微合金化试验钢的组织和性能。结果表明试验室CSP铸坯模拟和CSP轧制模拟技术上是可行的。试验钢的铁素体晶粒尺寸为3.7μm,屈服强度为535MPa,延伸率为30%。

安钢Nb微合金化高强度船体结构钢板的开发

安阳钢铁公司通过100 t转炉-100 t LF-200 mm×1 500 mm连铸机-2800 mm中板轧机生产流程开发了Nb微合金化高强度船板。生产数据统计结果表明,通过精确控制钢的成分(%:0.13～0.16C、0.33～0.43Si、1.31～1.42Mn、0.007～0.014P、0.005～0.0185、0.021～0.039A1、0.018～0.022Nb),精轧开始温度950℃,精轧累积压下率≥50%,终轧温度780～850℃,使AH36牌号6～25 mm钢板的晶粒度为9～9.5级,屈服强度360～475 MPa,抗拉强度490～610 MPa,δ_5伸长率18%～36%,0℃冲击功110～221J。

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。

Nb微合金化对大规格GCr15钢球化组织的影响

为了提高大规格GCr15钢球化退火组织合格率,进行不同Nb含量微合金化试验,采用ICAP6300等离子光谱分析仪及蔡司光学显微镜进行检验分析。结果表明:采用0.022%Nb微合金化,网状碳化物明显改善,球化退火效果提高,球化退火后获得了碳化物颗粒细小均匀的球化组织。GCr15钢冶炼过程中采用0.022%Nb微合金化,可提高球化退火组织合格率。

Nb微合金化9310钢中碳化物析出规律研究

通过理论计算不同Nb含量9310钢中碳化物析出相的体积分数和颗粒半径,并对比验证相应的金相组织,研究了Nb微合金化9310钢中碳化物的析出规律。结果表明,随加热温度的升高,钢中Nb的固溶量逐渐增多,析出相NbC的体积分数逐渐减小,同时发生Oswald熟化。当温度为1050℃时,含Nb钢中析出相颗粒半径不小于50 nm;当温度高于1150℃时,钢中0.047%的微量Nb才能够完全固溶;含Nb钢中细小的NbC颗粒钉扎晶界,有效抑制了奥氏体晶粒的粗化,可使晶粒粗化温度从1000℃提高到1150℃。

Nb微合金化X65MO钢连续冷却转变行为研究

利用Gleeble-2000D热模拟机研究了Nb微合金化X65MO海底管线钢连续冷却转变行为,采用膨胀测量法并结合金相-硬度法测定了试验钢X65MO的静态和动态连续冷却转变曲线(CCT曲线)。结果表明,试验钢X65MO的静态和动态连续冷却条件下组织均由多边形铁素体加珠光体向针状铁素体转变。静态连续冷却条件下冷却速度达到3℃/s时开始出现针状铁素体组织,而动态连续冷却条件下冷却速度为1℃/s时开始出现针状铁素体组织。当冷却速度达到30℃/s时,动态连续冷却条件下组织主要是针状铁素体,而静态连续冷却条件下组织主要是针状铁素体和多边形铁素体。无论是静态还是动态连续冷却条件下,硬度都随冷却速度的升高而逐渐增大。但动态连续冷却条件下,试样的硬度值比静态的高9~21 HV10。