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。

Ti微合金化对高锰钢组织和性能的影响

研究了Ti微合金化对Mn18钢组织和力学性能的影响,并分析了Mn18钢锤头失效的原因。结果表明,Ti微合金化在Mn18钢中具有细化晶粒、提高冲击韧性、伸长率、强度和硬度等作用,在Mn18钢加入0.10%和0.30%的w[Ti]时,随着Ti含量增加,高锰钢的硬度增大、强度提高,冲击韧性和延伸性也均呈优化趋势,继续增加w[Ti]至0.51%时,除布氏硬度继续增大外,KU2数值及稳定性、强度稳定性、伸长率等指标均出现下降趋势,高锰钢属于高氮奥氏体钢,加入Ti后迅速析出大量TiN,作为异质核心,起到系列有益作用,加入量过大,则TiN类夹杂物的尺寸过大,且出现局部聚集,将对Mn18钢的性能稳定性造成不利影响,也易于导致Mn18锤头断裂失效。在Mn18钢中使用Ti微合金化,为保证其有益效果,其含量不应超过0.30%。

冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响研究

为了研究冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响,选取某钢厂Q355B-Ti热轧钢卷,在终轧温度和卷取温度不变的情况下,分别测定在12℃/s、13℃/s、14℃/s、16℃/s、18℃/s、21℃/s、26℃/s、30℃/s冷却速度下拉伸性能曲线和金相组织。结果表明,冷却速度在12~16℃/s区间时无明显屈服平台,18~30℃/s区间时产生屈服平台,金相组织为贝氏体+铁素体,随着冷速增大,贝氏体组织形貌由不规则羽毛状向规则多边形转变,晶粒尺寸减小,晶粒度由10级增大到11级。分析认为,Q355B-Ti热轧钢卷产生屈服平台需要冷却速度达到18℃/s的临界值,在工艺设计范围内,通过控制冷却速度可以达到抑制或促进屈服平台的产生。

Ti微合金化400 MPa级光伏支架用钢的开发

详细介绍了山西建龙1500生产线试制400 MPa级光伏支架用热轧钢带的成分设计、工艺路线以及产品质量情况。生产实践表明,按照设计的成分和工艺生产的光伏支架用热轧带钢的组织为铁素体+少量珠光体,拉伸性能和冷弯性能优异,能够满足用户的使用要求。

Ti微合金化对235 MPa级碳素结构钢铸坯质量、性能的影响

针对常规中碳与低锰成分系设计的碳素结构钢连铸坯常出现角裂的质量缺陷,严重影响产品热装率,在原有设备工况的条件下,开展成分优化设计,利用微合金化元素Ti置换部分C元素,通过细晶强化和析出强化替代固溶强化,保证产品的机械性能。同时,利用Ti微合金化的高温液析TiN第二相粒子固定钢液中游离的N原子,提高铸坯高温塑性,改善铸坯角裂。经批量化生产应用评价,采用新成分设计的碳素结构钢Q235B角裂率得到了有效控制。

薄板坯连铸连轧Ti微合金化钢的物理冶金学特征

基于在薄板坯连铸连轧流程Ti微合金化技术方面的大量工作,重点阐述了Ti微合金化钢的物理冶金学特征,内容包括Ti微合金化钢的析出特征、基体显微组织特征和强化机理．研究表明：Ti的析出贯穿于从连铸到卷取各工艺阶段；Ti含量小于0．045％时,随Ti含量增加,铁素体晶粒细化；Ti含量超过0．045％后,细化晶粒的作用不明显；Ti微合金化钢的强化机理主要是细晶强化和纳米尺度TiC的沉淀强化,其中后者是主要因素．

Ti微合金化冷轧高强钢的再结晶温度研究

采用半小时等温法、显微硬度测量和金相组织观察等试验手段,研究了Ti微合金化冷轧高强钢的再结晶温度。结果发现:不同变形量的冷轧板再结晶规律基本相同,再结晶温度随变形量增加略有降低;640℃以下为回复阶段,随着温度升高,等轴晶大量形核长大,硬度迅速降低,到840℃再结晶晶粒反常长大;该钢种的再结晶温度高达700～710℃,钢中大量纳米级TiC析出物和溶质原子是再结晶温度提高的主要原因。

超快速冷却条件下Ti微合金钢中纳米碳化物及其强化作用

具有较高强度的Ti微合金钢已广泛应用于国民经济及国防工业的各个领域.针对超快速冷却条件下(轧制冷却速度高达64℃/s)的Ti微合金钢,采用无损电解提取技术获得Ti微合金钢中的纳米碳化物.在此基础上,运用化学相分析、X射线小角散射及透射电镜综合分析纳米碳化物的物理化学特征,并考察其强化作用.结果表明:Ti微合金钢中存在大量纳米尺寸的FexC、TiC析出物,其平均粒度分别为76.06 nm和133.95 nm;同时,超快速冷却条件强化了FexC的析出行为,使得其析出强化增量达到243.8 MPa,而TiC的析出强化增量仅为63.1 MPa;然而,钢中每增加0.01%(质量分数)的TiC析出物(<40 nm)却可大幅贡献强化增量77.1 MPa,远高于Fe_xC析出物(<40 nm)的强化贡献量.因此,强化TiC的析出行为在提高钢屈服强度方面具有重要潜力.

含Ti微合金低碳钢连续冷却过程中组织演变行为

通过热膨胀法及金相分析法,研究Ti含量为0.015%~0.10%的低碳钢连续冷却条件下组织演变行为,探讨了Ti含量及冷却速率对低碳钢相变行为的影响规律。结果表明,Ti微合金元素具有细化铁素体晶粒尺寸,抑制铁素体相变,促进贝氏体和马氏体相变的作用。当Ti含量由0.015%增加至0.10%时,0.5℃/s下获得的铁素体平均晶粒尺寸可由24.5μm细化至13μm,铁素体相变的冷却速率范围由≤5℃/s缩小至〈1℃/s,马氏体临界冷却速率由40℃/s降低至20℃/s。冷却速率及Ti含量共同决定Ti微合金低碳钢的组织演变行为,特别是对扩散型的相变开始温度具有显著的影响。

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。

Nb-Ti微合金钢热变形后组织演变及第二相粒子析出行为

利用GLEEBLE-2000对试验钢进行热模拟试验,并结合显微硬度测试,研究了一种Nb-Ti微合金钢热变形奥氏体的变形后冷却相变行为。利用JEM—2000FX电镜对碳膜萃取复型法获取的第二相析出物进行分析,从而对热变形后冷却相变中的第二相析出行为进行了研究,探讨了不同冷却速度对第二相析出的影响,结果表明,有大量弥散分布的细小粒子析出,析出相主要以Nb-Ti碳氮化物复合相形式存在,一般呈方形、椭圆形、圆形以及不规则形状,并且随着冷却速度的增加,第二相析出增多且变得细小。

Ti和Nb-Ti微合金化高强钢中Ti的析出行为

采用0.07 wt%Ti和0.015 wt%Nb-0.07 wt%Ti微合金化的成分体系,通过控轧控冷和控轧控冷+回火工艺制备了厚度为30 mm的钢板。钢板在TMCP状态的形貌为贝氏体板条和沿贝氏体板条分布的马奥组元和析出物构成。回火后马奥组元分解,贝氏体板条界面弱化,在贝氏体板条中形成了大量细小的Ti的析出物。钢板中的析出物主要包括:粗大的TiN析出、TiC、Ti4 C2 S2析出和Nb-Ti的复合析出等。粗大方形TiN在钢中的Al2 O3、MgO或Ti2 O3的夹杂上形核长大,边长为5μm左右。在0.07 wt%Ti成分体系中,TMCP和TMCP+回火状态钢板中的析出物主要是100 nm以下的TiN、TiC和Ti4 C2 S2析出。在0.015wt%Nb-0.07 wt%Ti成分体系中,析出物主要是Ti和Nb的碳化物析出,尺寸300 nm以下。添加微量的Nb会导致0.07 wt%Ti钢板的强度和冲击功下降,其原因可能是由于Nb和Ti形成较大的复合析出物,降低了析出物对位错运动的抑制作用,导致钢板力学性能下降。

Ti微合金化高强机械用钢控轧控冷工艺研究

研究了Ti微合金化高强机械用钢铸坯析出物加热回溶、再结晶和连续冷却相变规律,分析和探讨了TMCP工艺对钢板组织、析出物析出以及力学性能的影响规律。结果表明,生产Ti微合金化高强机械用钢热轧卷板应采用大于1220℃的加热温度,同时严格控制粗轧温度、终轧温度和卷取温度,充分发挥细晶强化和析出强化作用,使钢板强韧性匹配良好。

珠钢Ti微合金化高强耐候钢系列产品开发与应用

在薄板坯连铸连轧流程上,经过对Ti微合金化技术研究,有效地解决了Ti微合金化性能波动大的问题,开发出屈服强度450～700 MPa高强耐候钢。通过对试制钢的组织性能和应用研究,表明该产品具有良好的通板性能,成形性能和焊接性能,满足集装箱和汽车制造行业要求,具有广阔市场前景。

Ti微合金化高强耐候钢的析出相观察和物理化学相分析

通过TEM和物理化学相分析手段定量研究了Ti微合金化高强耐候钢中析出相的结构、形貌、粒度和质量分数。研究结果表明：Ti微合金化高强耐候钢中的析出相有Ti（C，N）、TiC、TiN和Ti4C2S2；析出强化的强度随着析出粒子质量分数的增加和粒径的减小而增加，小于10nm的析出粒子对强度的贡献比较大；较低的卷取温度将会抑制TiC粒子的析出，从而降低析出强化的作用。

0.02～0.05Ti微合金化钢中Ti(C,N)的Ostwald熟化规律

对(%)0.2C、0.004～0.008N、0.02～0.05Ti微合金化钢中Ti(C,N)在850～1400℃的Ostwald熟化规律进行了理论计算。结果表明,1000℃以下碳氮化钛的粗化速率系数m小于1 nm/s^(1/3),1400℃为4～5nm/s^(1/3)。钢中氮含量相同时,相同温度下碳氮化钛的粗化速率随钢中钛含量的增加而增大,因而降低钢中钛含量对碳氮化钛的熟化过程明显有利。而相同钛含量时,相同温度下碳氮化钛的粗化速率随钢中氮含量的增加而显著降低,这表明电炉钢中碳氮化钛颗粒比转炉钢更不容易发生粗化。

Ti微合金化Q345D钢中厚板的组织和力学性能

研究了铁水脱硫处理-150 t转炉-RH-保护浇铸-控轧控冷工艺生产的Ti微合金化Q345D钢（/％：0.15C,0.27Si,1.36Mn,0.019Ti,0.011P,0.003S,0.026Als）30 mm ×2 500 mm中板的力学性能、组织和析出物.结果表明,Ti微合金化Q345D钢的抗拉强度≥525 MPa,屈服强度≥390 MPa,延伸率≥29％,-40℃冲击功125 J;该钢组织为珠光体＋铁素体＋少量索氏体,晶粒度为12 ～ 14级;钢中夹杂物主要为MnS和Ti4C2S2,钢中析出物为50 ～250 nm弥散分布的TiN;钢的强度增加主要是TiN细晶强化作用引起的.

Ti微合金化汽车大梁钢510L动态再结晶行为

采用单道次压缩实验和阶梯试样热轧-淬火实验研究了低成本的Ti微合金化汽车大梁钢510L的动态再结晶行为.结果表明,应变速率为0.1 s^(-1)时,变形温度为850~1 050℃时均发生动态再结晶,应变速率为0.2 s^(-1)时,只有在变形温度高于950℃时发生动态再结晶.变形温度的升高和变形量的增大会逐渐细化奥氏体晶粒,并使再结晶体积分数趋于增大.回归得到实验钢的动态再结晶激活能仅为211.43 k J/mol,说明Ti的添加几乎没有抑制高温奥氏体的动态再结晶,并建立了动态再结晶临界应变模型和动力学模型.

高Ti微合金化热轧高强度汽车结构用钢的开发

通过热模拟实验,观察了Ti在钢中液析以及TiN、Ti4C2S2、TiC等固态析出物的微观形貌。根据实验结果,制定了工业试制工艺参数,试制的高Ti微合金化热轧高强度汽车结构用钢板屈服强度、抗拉强度和伸长率均满足要求,低温冲击韧性较好。

TSCR流程Ti微合金化超高强钢的第二相析出行为研究

利用Gleeble-1500D模拟机进行了Ti微合金钢的热模拟试验,研究了其在薄板坯连铸连轧(TSCR)流程下Ti(C,N)沉淀析出行为。结果表明,Ti微合金钢在TSCR流程中存在两类含Ti析出物:正方形的或矩形的TiN和球形或不规则形状TiC。TiN析出物主要在连铸凝固前钢液中和铸坯均匀化加热时析出,在连轧时起到抑制动态再结晶晶粒生长的作用;而TiC析出物主要是在连轧和卷取时析出,对Ti微合金钢起沉淀强化作用。为了提高Ti微合金钢沉淀强化效果,应在TSCR流程中增加TiC的体积分数和减小TiC的尺寸。