V微合金化对高强弹簧钢静态相变和拉伸性能的影响

针对55SiCr钢,利用热力学软件计算了V微合金化对实验钢析出的影响,根据拉伸性能确定了较优的V添加量(质量分数),分析了较优的V质量分数对55SiCr钢静态相变的影响,同时利用金相和SEM表征了不同冷速下实验钢的显微组织特征.结果表明:V质量分数的增加,提高了MC相的析出量和析出温度,抑制了M_(3)C,M_(7)C_(3)和M_(3)C_(2)碳化物的析出;V的质量分数为0.15%时实验钢性能最优,此时其抗拉强度和屈服强度分别提高180,200 MPa,断面收缩率超过40%,总伸长率超过12%;V微合金化使实验钢的相变温度A_(c3)和A_(c1)分别降至805,745℃,使马氏体相变温度降至255℃.

0．75C-0．11V微合金钢的静态再结晶行为

通过Thermecmastor-Z型热模拟机研究了0.75C-0.11V微合金钢双道次压缩试验850～1000℃奥氏体区等温变形后道次间隙时间内的软化行为。结果显示,在30%变形量、3 s^(-1)变形速率下,当变形温度≥1000℃,该钢完成再结晶弛豫时间≤100 s;变形温度≤880℃时,即使弛豫时间延长,再结晶亦难以进行。

薄板坯连铸连轧流程V微合金化HSLA钢的开发

珠钢采用EAF-LF-CSP工艺生产1．8-6．3mmV微合金化HSLA S-F80钢带（％：0．03-0．07C、1．10-1.60Mn、≤0．05Nb、≤0．05Ti、0．05-0．25V、0．010-0．035N）。试验结果表明，采用再结晶控制轧制工艺（开轧温度1000-1100℃，终轧温度820-950℃，卷取温度550-650℃），钢带的组织3-4μm超细铁素体＋少量珠光体，析出相V（C，N）粒度为44nm，钢带的屈服强度590-620MPa。

在CSP线生产550 MPa以上V微合金化HSLA钢的试验研究

为在CSP线利用V微合金化加控制轧制生产550MPa以上高强度HSLA钢,通过试验钢的成分设计、模拟CSP连铸、试验轧制和Gleeble试验,初步确定了该产品在CSP线的生产工艺,为下一步深入研究CSP线的V微合金化行为奠定了基础。

在CSP线生产V微合金化钢的探讨

分析了V微合金化钢的强韧化机理及CSP生产线的工艺特点,探讨了V微合金化技术在CSP生产线应用的可行性和应注意的主要问题。V微合金化钢控轧控冷工艺技术特点是再结晶轧制与加速冷却相结合,而这一控制轧制特点正是CSP工艺的特征和优势。国外CSP线在投产之后已成功将V微合金化技术应用于该领域,并形成了不同系列。

薄板坯连铸连轧流程V微合金化技术研究

本文基于薄板坯连铸连轧流程物理冶金特征，系统地研究了V的析出规律和V微合金钢的强化机理。结果表明．均热前铸坯中有大量细小V析出物，均热过程中部分析出物溶解，颗粒略有长大；铸坯中的细小析出物对抑制变形奥氏体再结晶晶粒长大有明显的作用，使试验钢具有晶粒尺寸为3～4μm的超细晶组织；组织超细化是导致薄板坯连铸连轧流程V微合金钢强度提高的主要原因。采用薄板坯连铸连轧流程V微合金化技术开发了屈服强度550MPa级HSLAS—F80高强钢，其组织均匀、晶粒超细化、强度高、成型性能和焊接性能优良。

奥氏体化温度对V微合金中碳钢淬透性与力学性能的影响

研究了不同奥氏体化温度下V微合金中碳钢(40CrNiMoV钢)的淬透性,利用控制冷却技术对不同温度奥氏体化后的试验钢进行慢冷处理,并对慢冷组织以及回火处理后的力学性能进行分析。结果表明:随奥氏体化温度的升高,在原奥氏体晶粒尺寸和固溶V含量的共同作用下,试验钢的淬透性增大。在800~1000℃范围控制冷却时,获得的马氏体形态与奥氏体化温度有关;在淬透性和晶粒尺寸的共同影响下,试验钢的强度随温度的升高而急剧升高后基本保持稳定,冲击韧性随温度升高呈降低趋势。在奥氏体化温度为900℃时,试验钢慢冷并回火后获得最佳强塑性配合。

调质工艺对V微合金油井管用钢力学性能的影响

为应对复杂苛刻的工作环境,开发出可以达到Q125钢级标准的高抗拉、抗压和抗挤毁性能的油井管用钢,研究了调质工艺对V微合金化试样微观组织和力学性能的影响.结果表明:经调质处理后的实验钢的微观组织主要是回火马氏体和微量贝氏体,碳化物大量析出,使材料具有良好的综合力学性能.较低的回火温度和较长的回火时间可增加碳化物的析出量,从而增强沉淀强化作用.在610℃下回火70 min的综合力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度及伸长率分别可达954 MPa,989 MPa及13.5%.0℃冲击功横向为25 J,轧向为46 J,满足Q125钢级油井管标准要求.

等温工艺对V微合金化贝氏体钢组织及性能的影响

采用Thermo-calc软件,X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),DIL805L巴赫膨胀仪和透射电镜(TEM)等研究了贝氏体等温处理对V微合金化贝氏体钢组织和力学性能的影响。试验钢经900℃奥氏体化后,分别在320℃和340℃等温处理4、8和24 h。结果表明,试验钢的显微组织主要由板条贝氏体铁素体组成,320~340℃等温4~24 h得到的组织为残留奥氏体(RA)和部分马氏体/奥氏体岛。320℃等温8 h后试验钢的强塑性最佳:抗拉强度1534 MPa,屈服强度991 MPa,均匀伸长率29.7%,总伸长率34.2%。贝氏体铁素体中RA的高稳定性和高位错密度使得试验钢具有优异的性能。XRD和DIL结果表明,RA中碳的富集程度越高,M/A岛的数量越少,RA的稳定性越高,变形过程中的相变诱导塑性(TRIP)效应越强。此外,TEM结果表明,钒析出的V(C,N)的析出强化和奥氏体中的层错对试验钢性能的改善有重要影响。

V微合金化对55SiCr钢组织和抗延迟断裂性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、热力学计算、物理化学相分析和恒载荷缺口拉伸试验,研究了V微合金化对55SiCr弹簧钢淬火和回火后的组织和抗延迟断裂性能的影响。结果表明,由于微合金化元素V的加入,试验钢经淬火和回火后的屈服强度提高了150 MPa,抗拉强度提高了100 MPa,同时获得了尺寸集中在18~36 nm的MC析出相,有效阻止了淬火保温时奥氏体晶粒的长大,将奥氏体晶粒尺寸由15.4μm细化至4.7μm。添加V元素后,在超细晶粒和MC型纳米析出相作为氢陷阱的共同作用下,55SiCr弹簧钢获得高强度和更好的抗延迟断裂性能。

V微合金钢高温流变应力本构模型

利用DIL805A/D变形热膨胀相变仪,设计了单道次热压缩实验,获得了V微合金化实验钢在变形温度1 150~950℃和应变速率1~0.01 s~(-1)内的真应力-真应变曲线,分析了变形条件对峰值应力/应变等动态再结晶特征值的影响,并基于唯象型本构关系建立了3种高温流变应力模型。结果表明:相对于应变补偿Arrhenius模型和周纪华-管克智模型,Cingara-Ebrahimi模型的精度最高,能够准确预测实验钢在不同变形条件下流变应力,对实际生产具有良好的指导作用。

V和V-N微合金化低碳钢碳氮化物的形变析出

通过热模拟压缩实验考察了V和V-N微合金化低碳锰钢在860～740℃范围内多道次变形时的组织演变和碳氮化物析出规律及其相互影响．结果表明，含V钢中添加少量的N促进了变形奥氏体中V的碳氮化物（尤其是氮化物）的析出和形变诱导铁索体相变．V的碳氮化物析出降低了奥氏体中固溶的V，从而减弱了固溶V对形变诱导铁素体相变的抑制作用．碳氮化物析出在奥氏体的局部区域造成贫碳区，也促进了铁素体形核．在相同处理工艺下与V钢相比，V-N钢中铁素体内碳氮化物开始析出的时间短，析出相的数量多，长大速度慢，分布弥散．

钒微合金化非调质钢48MnVS的奥氏体动态再结晶行为

实验用非调质钢48MnVS(/%:0.48C,0.60Si,1.50Mn,0.35Cr,0.14V,0.05S,0.020Al,0.015 0N)由100 t EAF冶炼,连铸成280 mm×360 mm坯,轧成中100 mm棒材。通过Gleeble-3800热模拟实验机研究了变形温度950~1 150℃,变形速率0.1~10 s^(-1),变形址60%的单道次压缩钒微合金非调质钢48MnVS的奥氏体再结晶过程得出真应力-应变曲线,计算得出实验钢的动态再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶状态图。结果表明,钒微合金化非调质钢48MnVS变形温度越高,变形速率越低,则发生动态再结晶的形变储能越小,越容易发生动态再结晶。实验钢48MnVS的动态再结晶激活能为Q_d=343.202 kJ/mol。

Nb、V微合金化9.8级高强韧非调质冷镦钢盘条的研发

针对高强韧9.8级非调质冷镦钢盘条用于生产变形量较大汽车紧固件产品及降低模具损耗的需求,在原MFT8非调质冷镦钢盘条化学成分设计的基础上,采用Nb、V复合微合金化,同时对C、Si、Mn等元素含量进行微调,并通过控制w(V)/w(N),保证盘条的强韧性;通过控制w(Al)/w(N),保证盘条冷加工塑性变形后的应变时效性能;再结合线材冷拔加工所产生的鲍辛格效应,保证最终产品的强度和塑韧性。采用低温轧制+控轧控冷工艺,充分发挥弥散细小碳氮化物的析出强化和沉淀强化作用,在提高盘条强度的同时塑韧性不降低,获得了具有优异冷加工性能的高强韧非调质冷镦钢盘条。热轧盘条无需经过球化退火+调质处理即可直接拉拔冷镦成形,可用于制作长杆法兰螺栓等变形量较大的9.8级高强紧固件。

V微合金析出强化型高强钢中Mo的作用

以不同Mo含量V微合金钢为试验钢,通过等温析出热模拟、TEM试验、Thermo-calc软件计算等手段,研究了Mo元素对V微合金钢在低温贝氏体区析出行为的影响规律;通过对试验钢的实验室试轧及力学性能检测,研究了Mo对V微合金钢力学性能的影响。结果表明:Mo元素的添加可以显著提高析出物的析出潜能,对于轧后600℃×40 min保温试样,Mo含量从0增至0.6%,析出体积分数可由0.019%增加到0.025%;在V微合金钢中添加Mo元素能够显著提高试验钢的强度,添加0.6%Mo的试验钢屈服强度达667 MPa,抗拉强度达803 MPa,比不含Mo的试验钢分别提高了113 MPa和119 MPa。

N对V微合金钢连续冷却转变曲线及组织的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机,测试了两种低碳含钒微合金钢未变形及变形奥氏体的连续冷却转变(CCT)曲线,分析了V、N含量对相变的组织和CCT曲线的影响。结果表明,在V钢中,增加N含量,有利于V碳氮化合物析出,加速铁素体相变,并细化室温组织。而且变形使这种促进作用更加明显。在V钢中增加N含量,可以适当降低V添加量,从而降低生产成本。

V-N微合金化CSP带钢中的析出物研究

利用Gleeble 1500D热力模拟实验机,在实验室模拟了V-N微合金化CSP钢带的生产过程。实验结果显示,在连铸初期,TiN基本全部从钢中析出,而随着铸坯温度的降低,V开始以TiN为核心或单独形核析出,在铸坯均热后,大部分单独形核的V(C,N)趋于溶解,未溶解的则开始长大,而以TiN为核心的(Ti,V)(C,N)中的V部分溶解于钢中,V在粒子中的含量减少。在CSP连轧中,V(C,N)不断从钢中析出,全部析出物起阻碍奥氏体晶粒长大的作用,而含V颗粒还促进铁素体的形核,提高奥氏体/铁素体相变比率,细化最终的铁素体组织。

V-N微合金化厚壁H型钢的组织、力学性能及析出物研究

针对高强度厚壁H型钢易在截面不同部位产生性能差异的特点,研究了V-N微合金化方式对高强度厚壁H型钢性能均匀性的影响。结果显示,V-N微合金化对H型钢力学性能的截面不均匀性有所改善,尤其显著提高了翼缘和腹板结合部位的性能。这和V在H型钢不同部位的不同析出行为有关系。

轧后冷却工艺对V-N-Cr微合金化Q550E高强钢组织性能的影响

对低碳V-N-Cr微合金化钢进行了控轧控冷实验,终冷后采用了随炉冷、保温毡缓冷、空冷3种冷却制度,并对3种不同冷却制度钢板进行了显微组织、综合力学性能和断口形貌的分析。研究表明,空冷钢板显微组织为细小多边形铁素体及针状铁素体复相组织,铁素体晶粒尺寸5～8μm,针状铁素体由交织的板条组成,宽度1～3μm。在随炉冷及保温毡缓冷时,由于冷却速率缓慢,多边形铁素体及针状铁素体发生了回火,并析出细小弥散的碳化物。3种冷却条件下,屈服强度均≥585 MPa,抗拉强度≥694 MPa,延伸率≥27%,而且1/2试样-60℃冲击功≥36 J,综合力学性能优于Q550F级国标要求。细晶强化、析出强化、组织强化为本钢种的主要强化方式,冲击断口均由韧窝组成,呈现韧性断裂模式,控轧控冷引起的晶粒细化及针状铁素体的形成有效阻碍解理裂纹的扩展,从而增强低温韧性。

V-N微合金化海洋石油平台用钢实验室研究

采用V-N微合金化技术思路成功设计出E36级海洋石油平台用钢的化学成分,采取第三代TMCP工艺进行试验钢轧制,其力学性能满足GB712—2000《船体结构钢》的要求。