中碳微合金化钢高温延塑性的研究

借助Gleeble1500热模拟试验机测试了含Nb和含Nb、Ti两种中碳微合金化钢的高温力学行为,分析了析出物、相变、动态再结晶对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明:试验钢种无第Ⅱ脆性区出现;含Nb钢第Ⅲ脆性区的温度范围为950~700℃,含Nb、Ti钢第Ⅲ脆性区的温度范围为900~725℃;微合金化元素Ti的加入可以细化奥氏体晶粒使含Nb微合金化钢高温塑性槽变窄、变浅;析出物沿晶界多而细小的析出和γ→α相变是第Ⅲ脆性区微合金化钢高温延塑性变差的主要原因。实际生产中通过优化二冷区水量,采用弱冷,可以有效降低微合金化钢表面微裂纹的发生率。     

高Ti-Q550钢中Nb、Ti第二相的析出行为

 采用Thermo-Calc软件、热模拟及扫描电镜研究高Ti-Q550钢中微合金的析出规律。采用Thermo-Calc软件计算不同温度下Nb、Ti的析出规律,钛含量对钢中Nb、Ti析出规律及A3的影响。采用热模拟和扫描电镜研究钢中铌相的析出温度。计算结果表明,钛相的析出温度为1498℃,铌相析出温度为1251℃;随着钢中钛含量的增加,(Nb,Ti)C相析出温度和A3温度升高,但铌在钢中的固溶量降低;当钛的质量分数小于0. 08%时,Ti(N,C)相析出温度随钛含量增加而升高,但当钛的质量分数大于0. 08%时,相析出温度基本不变,钛在钢中的固溶量随钛含量增加而增加。     

Ti对钢的组织性能的影响

本文概述了钢中TiN(TiC)的固溶和析出规律及对钢组织和性能的影响,提出了Ti微合金钢的相关生产 工艺特点;并结合薄板坯连铸连轧的工艺特点,分析了Ti微合金化技术在TSCR工艺中的应用前景。     

低成本钛元素合金化超高强度钢的组织及力学性能

针对低成本超高强度钢的开发问题,在国外材料基础上设计开发了低成本Ti微合金化超高强度钢,弥补了国内相关产品空白;同时通过力学测试、微观组织表征、析出相分析等方法揭示了Ti微合金化对试验钢的组织性能影响规律及强韧化机制,为低成本超高强度钢板新材料的工业化应用提供数据积累与理论支撑。试验结果表明：Ti微合金化试验钢与基础钢相比,屈服强度相当,断面收缩率从33%提升至44%,低温冲击韧性也从22.6 J提升至26.7 J,可见Ti微合金化试验钢具有更好的塑韧性匹配;其主要原因是Ti微合金化试验钢中有较多的MC型和M₃C型碳化物析出,使得基体中固溶的C质量分数从0.287%降至0.247%,同时Ti微合金化使得试验钢的原奥氏体晶粒由9.5级细化至11.0级,有效晶粒尺寸从1.8μm降低至1.3μm。计算结果显示：Ti微合金化试验钢碳当量较基础钢明显降低,因此焊接性能更好;Ti微合金化试验钢通过降低固溶强化、提高位错强化和细晶强化以及析出强化,实现了屈服强度的提升,并保障了韧性和工艺性能。     

加热温度对钛微合金化钢奥氏体晶粒长大的影响

通过将钛微合金化钢在箱式电炉中加热至850~1 250℃保温30 min,观察其奥氏体晶粒组织及Ti的析出粒子分布情况,研究钛微合金化钢奥氏体晶粒长大行为及Ti的固溶规律。结果表明:随着加热温度的升高,试验钢存在两个奥氏体晶粒粗化温度,分别为1 050℃和1 250℃,与Ti两种析出粒子的固溶温度相对应,但数值比固溶温度低。分析奥氏体晶粒两个阶段的长大过程发现,随着TiC析出粒子的溶解,晶粒长大激活能从265.6 k J/mol降低至239.8 k J/mol。     

Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大原位观察

摘要：以往研究表明Nb析出相钉扎和固溶Nb溶质拖曳作用共同阻碍奥氏体晶粒长大。采用高温共聚焦显微镜研究了Nb对一种高碳含Nb钢奥氏体晶粒长大的影响,对含Nb钢加热过程组织演变进行原位观察。结果表明,Nb在没有钉扎作用下（即高温条件下）仍能起到阻碍奥氏体晶粒长大的作用,该阻碍效果主要是固溶Nb的溶质拖曳作用引起的。采用2种模型对奥氏体晶粒长大行为进行拟合,给出了不同加热温度下Nb微合金化高碳钢的Beck长大方程,同时考虑到加热温度和保温时间的共同影响,根据原位观察结果得到实验钢的奥氏体晶粒长大动力学模型,该模型能够较准确地预测Nb微合金化高碳钢奥氏体晶粒长大行为。     

微合金成分对低碳贝氏体钢强度的影响

采用不同V、Cr含量,结合Nb、Ti、Mo等微合金化的成分设计,控轧控冷、离线回火工艺生产了30 mm厚度规格的低碳贝氏体钢板,钢板的组织为粒状贝氏体、少量针状铁素体以及少量多边形铁素体,钢板的力学性能满足交货需要.使用透射电镜结合能谱仪分析了钢板的析出相情况,结果表明钢板的析出相主要是Nb、Ti的碳氮化物,析出相含有微乎其微的V,而没有Cr;Nb、Ti通过析出对钢板起到析出强化作用,V、Cr在钢中起固溶强化作用,对强度贡献较小.     

微Ti钢焊后冷却过程中的第二相粒子

用透射电子显微镜研究了系列微Ti钢中焊接热模拟冷却期间第二相粒子尺寸分布参数与试样成分（钛和铌含量）、冷却时间t8/5以及冲击韧性的关系。试验结果表明，钢中细小弥散的第二相粒子对冲击韧性的改善具有重要的作用；焊后冷却期间，高温未溶的细小第二相粒子发生了溶解、长大和析出，皆与试样成分及冷却时间有关。Ti-Nb钢中第二相粒子（Ti,Nb)N的稳定性不如Ti钢中的TiN。Ti、Nb复合微合金化对焊后韧性的改善作用不如仅用微Ti合金化的钢。     

铌、钛对445M铁素体不锈钢韧性的影响

 通过真空冶炼、锻造、热轧和不同固溶处理温度试验制备出含有不同微合金元素含量的445M铁素体不锈钢，结合其冲击试验，运用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪等分析方法，探讨了微合金化对其韧性的影响。结果表明：化学元素铌和钛的加入，在晶粒内部和晶界上形成了TiN、NbC和(Nb，Ti)(C，N)析出相，稳定了钢中的碳、氮元素，防止由铬的碳氮化物析出而引起的晶间腐蚀，但对钢的冲击韧性有一定影响。采用单铌作为稳定化元素钢的冲击韧性优于单钛稳定钢；添加少量的钛，采用Nb+Ti双稳定钢，也可获得优异的冲击韧性，并且能够降低生产成本。     

Nb、Ti碳化物的溶解与析出对低C微合金钢组织和性能的影响

采用理论计算方法分析了Nb、Ti碳化物在低C微合金钢(%:0.09C、1.42Mn、0.035Nb、0.012Ti)奥氏体中的溶解与析出,测试了不同加热温度下奥氏体晶粒尺寸以及固溶-时效后实验钢的硬度。结果表明,Nb、Ti碳化物在1060℃全部溶解,800℃时效时,奥氏体中的Nb、Ti基本以NbC、TiC形式析出。700℃时效时,Nb、Ti碳化物在铁素体内析出,随温度降低,碳化物析出减慢。600℃时效,钢的硬度达到最大值。     

EAF—CSP流程Nb微合金管线钢的开发研究

基于对Nb微合金化技术的系统研究，珠钢利用Nb—Ti复合微合金化技术，运用60mm厚度铸坯在EAF—CSP流程成功地开发了9．50mm厚度X60管线钢。结果表明，通过合理的冶金成分设计和控制连铸工艺、均热及除鳞工艺和控轧控冷工艺，解决了EAF—CSP流程Nb微合金化X60管线钢的组织混晶问题。开发的含NbX60管线钢组织均匀细小，晶粒度11．5～12．0级，具有优异的强韧性能和良好的焊接性能。     

EAF-CSP流程Nb微合金管线钢的开发研究

基于对Nb微合金化技术的系统研究,珠钢利用Nb-Ti复合微合金化技术,运用60mm厚度铸坯在EAF-CSP流程成功地开发了9.50mm厚度X60管线钢.结果表明,通过合理的冶金成分设计和控制连铸工艺、均热及除鳞工艺和控轧控冷工艺,解决了EAF-CSP流程Nb微合金化X60管线钢的组织混晶问题.开发的含Nb X60管线钢组织均匀细小,晶粒度11.5～12.0级,具有优异的强韧性能和良好的焊接性能.     

Effect of Ti Additions on Micro‐Alloyed Nb TRIP Steel

In the present study, the influence of Ti‐additions on the mechanical properties of Nb‐microalloyed TRIP steel is investigated. Ti micro‐alloying additions to multi‐phase Nb TRIP steel result in a substantial increase of the yield strength and a reduction of strain hardening. The increase of the yield strength can be attributed mainly to grain refinement with a relatively small contribution of precipitation hardening. Based on general principles and well‐known models of alloying strengthening, metallurgical reasons for the observed mechanical behavior of the steel can be formulated. The contribution of precipitation hardening is relatively small as Ti‐addition result in the formation of coarse (Nb,Ti)(C,N) particles. The addition of Ti to a Nb‐microalloyed TRIP steel leads to a pronounced enhancement of precipitation kinetics of (Nb,Ti)(C,N), thereby increasing their phase fraction. The precipitates coarsen and tend to form groups of aggregates of particles rather than single isolated particles with increasing intercritical annealing time. In addition, Ti‐addition to Nb‐microalloyed TRIP steel has a direct influence on the chemical composition of the precipitates, which become Ti‐rich.     

Effect of Coiling Temperature on the Microstructure and Mechanical Properties of Hot-Rolled Ti–Nb Microalloyed Ultra High Strength Steel

A novel low carbon Ti–Nb microalloyed hot rolled steel with minimum yield strength of 700 MPa and good balance of stretch-flangeability and impact toughness has been developed by controlled thermo-mechanical processing following thin slab direct rolling route. In the present work, the effects of two coiling temperatures on the resulting microstructure, micro-texture and mechanical properties on this Ti–Nb microalloyed steel have been studied. It is observed that increase in coiling temperature from 520 to 580 °C significantly affects the mechanical properties. Higher dislocation density and increased precipitation along with slightly smaller grain size is observed for 580 °C coiling temperature resulting in about 50 MPa increase in yield and tensile strengths as compared to 520 °C coiling temperature.     

Effect of Solute Drag and Precipitate Pinning on Austenite Grain Growth in Ti-Nb Microalloyed Steels

A metallurgical model concerning the co-effect of the Nb solute drag and the complex carbonitride precipitates pinning is proposed to predict the recrystallization austenite grain growth of low carbon Nb-containing microalloyed steels.The analysis,both predicted and experimental,reveals the precipitate pinning plays a dominate role in suppressing the austenite grain growth with less Nb solute drag effect in high temperature region whereas the Nb solute drag predominates in relatively low temperature region.A factor p is suggested to assess the effectiveness of drag and pinning.The pinning and the drag are more effective in restraining grain growth as p>0 and p<0,respectively.A low carbon Nb microalloyed steel and a kind of Ti-modified low carbon Nb steel by Ti substituting for part of Nb are employed to validate the modeling results.The theoretical calculations show a good agreement with experimental results.     

700 MPa微合金高强钢焊接软化机理及解决方案

700MPa级Ti Nb成分体系控轧控冷高强钢以其生产成本低、高强韧性以及优良的可焊性，近年来在专用车轻量化领域得到广泛应用。本文采用80％Ar+20％CO2(体积分数)混合气体保护焊，对高Ti、Nb元素析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究。结果表明，随着焊接热输入增大，焊接接头强度有降低趋势，焊接热影响区较母材硬度降低，存在软化行为，其软化机理表现在细晶强化、变形强化和析出强化效果的丧失。通过母材的B微合金化、控制焊接热输入等措施可有效缓解软化倾向，可为此种高强钢进一步推广应用提供技术参考。     

微量钼对微合金钢动态再结晶的影响

 通过Nb V Ti和Nb V Ti Mo两种微合金钢在高温(td=900~1 100 ℃)和不同应变速率(=001~10 s-1)下的单道次压缩模拟试验,研究了热变形参数对两种微合金钢的动态再结晶过程的影响,求出动态再结晶形变激活能及相关参数,建立了热变形方程,并通过对比,分析了钼对微合金钢动态再结晶的影响。结果表明：含钼钢的动态再结晶更困难。这是因为钼的自扩散系数大,致使钢具有更高的动态再结晶激活能。     

罩式退火铌微合金化汽车钢的强化机理

 通过比较相同冷轧与罩式退火工艺下Mn-Si系和铌微合金化2种汽车用低合金高强钢的显微组织与力学性能,研究微量铌在冷轧罩式退火低合金高强钢中的强化机理。利用OM、SEM、TEM和拉伸试验机分别对2种钢的显微组织与力学性能进行了表征。对比分析表明：相对热轧板来说,2种钢冷轧退火板的铁素体晶粒和第二相析出物的尺寸都有所长大,导致了强度降低。相对Mn-Si钢而言,铌微合金化钢热轧板和冷轧退火板中的铁素体晶粒和第二相析出物尺寸更细小,细小第二相析出物的数量也更多,在相同的伸长率水平下明显提高了强度。冷轧罩式退火板的强化机理分析表明,铌微合金化低合金高强钢的主要强化方式是细晶强化和NbC的沉淀强化;研究认为添加质量分数为0.025%的铌时细晶强化更强烈。     

大厚度高层建筑用钢Q460GJC-Z35的研制

通过成分设计、轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110mm的Q460GJC-Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行试验设计。结果表明：通过Nb、V、Ti、Ni复合微合金化和控轧控冷、正火快冷（NAC）热处理相结合生产的模铸Q460GJE-Z35钢板具有晶粒细小、组织均匀,钢板屈服强度达到420~490 MPa,抗拉强度达到585~625 MPa,伸长率达到20%以上,0℃冲击功达到123 J以上,Z向断面收缩率大于35%,探伤达到1级探伤要求,实现了强度和韧性的良好匹配和较高的内部质量。     

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℃×30s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。