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。

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。

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。

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。

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。

Nb、V、Ti复合微合金化技术在包钢CSP生产线的应用

随着近几年来CSP技术显著的发展和进步，新一代钢铁材料使用CSP技术生产的范围也逐渐扩大。目前，CSP的产品范围覆盖了几乎所有传统板材工艺流程可生产的全部品种。随着微合金化技术的发展，NL微合金技术和复合微合金化技术已经成为CSP生产线最重要、最广泛的应用领域，热轧高韧性管线产品和汽车大梁产品的开发就是Nb微合金化技术应用的典范。

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％。

机械合金化-热压制备Nb/NbCr_2复合材料的组织与性能

采用机械合金化与热压工艺制备以Nb固溶体为软第二相的Laves相Nb/NbCr2复合材料。研究不同成分的Nb、Cr元素粉经20 h球磨后在1 250℃,0.5 h热压工艺下所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明:随着偏离Laves相化学配比的Nb含量的增大,材料的致密度、抗压强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小。Laves相含量为29%的Cr-77.5Nb合金的组织均匀,Nb固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到亚微米级,屈服强度为2 790 MPa,抗压强度为3 174 MPa,塑性应变达到5.44%,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。

采用CSP工艺生产的Nb-Ti复合微合金X60钢级管线钢的组织和性能

测试分析了采用CSP(Compact Strip Production)工艺生产的Nb-Ti复合微合金X60钢级管线钢的组织和性能。结果表明,与传统工艺生产的同类产品相比,CSP工艺生产的这种管线钢各向异性小,横向和纵向的抗拉强度及屈服强度差值都小于15MPa;具有优良的断裂韧性和抗氢致开裂及抗硫化物应力腐蚀开裂性能;高频电阻焊接制管后,焊缝和热影响区的组织为PF+P,焊缝的冲击功平均值为109J,焊缝对沟状腐蚀不敏感。

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。

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％。

铌钛复合微合金化对含磷冷轧结构钢板组织性能的影响

以低碳含磷钢为研究对象,通过分析不同卷取温度(600、650、700℃)时热轧态和冷轧退火态的显微组织、力学性能及退火再结晶动力学行为,对比研究了微铌(0.02%)处理和铌钛复合微合金化(0.02%Nb+0.012%Ti)对钢的组织和性能的影响。研究结果表明,与微铌处理钢相比,铌钛复合微合金化钢在600℃卷取时析出物数量更多,在更高温度卷取时熟化速度更快,650℃卷取时即熟化到一定程度。低温(600℃)卷取时,铌钛复合微合金化钢的退火再结晶更难,800℃×30 s连续退火可以保证完全再结晶。将温度继续升高至800℃以上,会导致强度下降,在一定程度上影响板卷之间的性能稳定性。

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。

Ti微合金化700 MPa级大梁钢组织和性能研究

文章对比分析了低C+Mn+Ti和低C+Mn+Ti+Nb两种成分设计的700 MPa级大梁钢组织和性能,结果表明,在相同强度情况下,单Ti微合金化产品和Nb-Ti复合微合金化产品塑性相同,但低温冲击韧性较差,前者在-20℃发生脆性转变,而后者在-50℃才发生脆性转变。通过提高粗轧首道次压下量和中间坯厚度有助于改善单Ti微合金化大梁钢低温冲击韧性,使其达到Nb-Ti复合微合金化产品控制水平。