铌微合金化HRB400带肋钢筋的生产实践

铌铁合金化技术

铌铁合金化技术 标准铌铁 巴西矿冶公司生产的标准铌铁主要用于炼钢。这种标准铌铁是用铝热还原法生产的。 表1 化学成分（重量%） 元素标准含量 Nb ≥63.0（典型含量66.5） P ≤0.20 S ≤0.10 C ≤0.20 Pb ≤0.12 Si ≤3.00 Al ≤2.00 Ta ≤0.20 Fe 其余 典型含铌量为66.5%的铌铁相当于金属间相的成分。因而是脆的，较易破碎成要求的块度。铌的标准块度为1-50毫米，围绕着标准块度的各种尺寸分布都是常用的。根据铌铁加入的炉子或钢包的容积大小和合金化技术而决定块度分布。巴西矿冶公司生产的铌铁块度小于规定下限的数量少于10%，而且无粉末成份。 表2 铌铁块度分布举例 钢包容量： 大型钢包（>300吨）20-80毫米* 最常用钢包5-50毫米* 小型钢包（<50吨）5-30毫米* 结晶器添加2-8毫米 喂芯丝添加<2毫米 *这些块度范围的用量占铌铁用量90%以上 表3方式最常用包装 铁桶：每桶净重250公斤；6桶装成一个托盘。 塑料袋：净重1000公斤；一个大袋装上托盘或不装托盘。

化学性质 正如图1所示，铌对氧的亲和力是相当小的。铌对氧的亲和力要比常用脱氧元素和其它微合金元素低，例如钛和钒，甚至低于锰。因此，当铌加入全镇静钢中，其回收率通常为95%或更高。 物理性能 铌铁的密度是8.1克/厘米3。铌铁的比重比钢水的比重稍大，铌铁加入钢水后，有利于铌的回收。 铌铁的熔点范围为1580-1630 C（固相线和液相线温度），比钢水的熔点高。与钢水也不发生热反应。因此，铌铁在钢水中不是熔化过程，而是一个溶解过程。这个溶解过程需要一定时间，对常用的块度需要几分钟时间即可溶解，见图2。 合金化技术 ——块状铌铁在出钢时加入钢包：考虑到铌对氧的亲和力和铌铁的价格，铌铁应在硅铁、铝和锰铁之后加入[2]。必须注意采用无渣出钢以防止块度小的铌铁进入钢渣。 ——在钢包精炼期间加入铌铁是常用方法。钢包吹氩有利于铌的均匀分布。这是冶炼铌含量低的钢种的常用方法，也是对铌含量进行微调的常用方法。 ——喂铌铁芯丝法是进行成分微调的有效方法。由于铌铁颗粒细小，其溶解速度很快。 结果 由于在某些钢中，添加很少量的铌对力学性能有显著的影响，常常需要规定一个较窄的铌含量的分布带。由于几乎100%的铌的回收率和采用钢包处理微调法，在现代化冶炼条件下，能达到铌的标准偏差小于0.0015%，见图3。 参考文献 (1)P.G.Sismanis and S.A.Argyropoulos,I&SM,July 1989, p.39-47. (2)J. Le.Clerc et al., in “Niobium” TMS of AIME; Warrendale(PA), 198 4, p.655-683. (3) A.Bergman and K.Olssen,Steel Times Int., June 1988, p.46.

铌微合金化高强抗震钢筋的生产实践

山西冶金 SHANXI METALLURGY 总第177期 2019年第1期Total 177No.l, 2019 生产实践?应用技术 DOI:10.16525/https://www.360docs.net/doc/893989134.html,l4-1167/tf.2019.01.39 锭微合金化高强抗震钢筋的生产实践 摘要：介绍了陕西钢铁集团有限公司应用桃微合金化技术生产HRB400E 高强抗震钢筋餉生产情况。经检验， 该工艺生产的产話化学成分和力学性能完全满足国家最新标准要求，且具有一定的经济效益。 关键词:觇微合金化HRB400E 化学成分性能中图分类号:TF533.2 文献标识码:A 文章编号:1672-1152（ 2019 ）01 -0106-03 王培培1,2 （1.西安建筑科技大学， 陕西西安710055； 2.陕西钢铁集团有限公司，陕西西安710018） HRB400E 高强度抗震钢筋以其良好的力学性 能迅速的走入市场，已成为建筑钢筋的主流。微合金 化技术是目前世界各国发展高强度钢筋的主要工艺 路线，帆被认为是提高HRB400E 钢筋强度最合适的 微合金化元素之一山。但是，由于近期飢铁和帆氮合 金价格大幅上涨，越来越多的钢筋生产企业开始采 用規铁代替帆铁和锐氮合金微合金化。陕西钢铁集 团有限公司结合企业生产特点，在稳定钢材性能及 质量的前提下，进行锯微合金化生产试验，以达到降 低合金成本的目的。 1工艺方案 1.1成分设计 依据GB/T 1499.2—2017标准要求，对含锭微合 金化HRB400E 钢筋化学成分（见表1）和力学性能 （见表2）进行设计。 表1規微合金化HRB400E 钢筋成分设计 w(C ) w(Si)w( Mn)w(V(N))w(Nb(Fe))碳当量国标 W0.25W0.80W1.60 —— W0.54 内控0.20-0.250.40-0.601.20-1.400.040-0.050目标值 0.22 0.50 1.260.045 表2視微合金化HRB400E 钢筋力学性能设计 HRB400E 屈服强度，心/MPa 抗拉强度，RJMPa 断后伸长率， A/% 最大力总延伸率， AJ%国标M400M540M16M9.0内控M415 M550M16M9.0目标值 450 610 20 12 收稿日期:2018-12-17 作者简介:王培培（1985—）,女，工程师，本科，西安建筑科技 大学，现从事钢铁冶金工作。 1.2工艺流程 混铁炉— 120 t 转炉T 吹就站—方坯连铸机T 轧钢厂。 1.3操作要点 1.3.1转炉操作要点 1） 保证所有合金烘烤质量,稳定出钢过程温降。 2） 出钢过程所有合金分批加入，总时间大于 2 min,規铁合金随最后一批合金加入。 3） 出钢时间大于4 min,必须保证钢包底吹正 常，且全程底吹搅拌，时间不小于8 min 0 4） 岀钢前保证出钢口完好，做好一次、二次挡 渣，减少出钢口、大炉口下渣。 1.3.2连铸控制要求 1） 连铸过程必须全保护浇铸，且使用自动加渣 装置.液面自动控制系统。 2） 中包温度（见表3）。 表3中包温度控制设计 乜 钢种 开浇炉次 正常炉次 中包温度过热度中包温度过热度 HRB400E 1 533-1 54825-401 523-1 538 15-30 3）拉速控制在2.7-3.1 m/min;二冷比水量在常 规HRB400E 比水量基础上适当降低。 1.3.3轧钢操作要求 1） 试验轧制规格为￠12 mm 、⑦16 mm @20 mm 。 2） 加热炉温度控制要求（见表4）。 表4加热炉温度控制 匕 项目 预热段加热段 均热段 原参数 850-9501 060-1 1501 120-1 150试验参数 9 000-1 000 1 100-1 200 1 160-1 200 3）轧制速度按照现场正常速度控制。

微合金元素在钢中作用

微合金元素在钢中溶解析出及影响因素？ 在奥氏体中，氮化物通常比碳化物更加稳定。微合金化元素不同，其碳化物和氮化物的溶解度绝对值有很大差异：V、Ti的碳化物与氮化物的溶解度差值较大，而Nb的碳化物与氮化物的溶解度比较接近，尽管NbN的溶解度仍然低于NbC的溶解度。ALN的溶解度与NbN 接近，说明其溶解度比VC还要大。多数微合金碳化物和氮化物在奥氏体中的溶解度比较接近，虽然多数微合金元素的碳化物或氮化物在钢水中的溶解度还不确定，数据显示，TiN在钢水中的溶解度要比在同温度奥氏体中高10～100倍；因此TiN在1600℃钢水中的溶解度与其它微合金化元素在1200℃奥氏体中的溶解度接近。热力学计算表明，Nb的碳化物和氮化物在铁素体中的溶解度要比同温度的奥氏体中的溶解度低1个数量级。实验和热力学计算均证实，VC在铁素体中的溶解度要比同温度的奥氏体中的溶解度低1个数量级。 碳化物和氮化物的溶解度差导致碳氮化物中富集低溶解度化合物（氮化物）。在通常的复合微合金化钢中，碳化物和氮化物的溶解度差按铌、钒、钛的次序增大。合金碳氮化物中富集的氮化物的分数比例按钛、钒、铌的次序递减。合金碳氮化物中碳化物和氮化物的分数比例取决于钢中C和N的含量，在大多数钢中，远高于氮含量的碳含量在一定程度上抵销了碳化物和氮化物在溶解度上的差异。合金碳氮化物中碳化物和氮化物的分数比例还受合金元素含量的影响，合金元素含量升高降低氮化物的分数比例，尤其是在合金元素含量超过氮在钢中化学计量比的情况下。提高温度会增加氮化物的分数比例。钢中未溶解合金碳氮化物的数量高于从不互相溶解的析出模型所预期的值，更为重要的是，合金碳氮化物能够在独立碳化物或氮化物的溶解度曲线以上温度存在。 1、应变诱导析出：未变形材料中除了在晶界和相界上形核外，沉淀相在晶粒内主要是以均匀形核机制生成；而在变形材料中，沉淀相主要在位错和各种晶体缺陷上非均匀形核。由于在位错上形核的激活能低，因此形核率很高，可得到很高的沉淀相粒子密度和很小的沉淀相尺寸。变形使析出过程的孕育时间大大缩短。 2、钢的成分偏聚：由于钢液在凝固过程中发生溶质元素的偏聚，在枝晶间隙区的浓度要明显高于钢的平均含量，即使经过高温的固溶处理，在微米尺度上溶质元素在钢中仍然是不均匀分布的 3、Ostwald 熟化：Ostwald熟化过程在析出相体积分数不变的条件下，通过颗粒的粗化使基体和析出相的界面能明显降低。在熟化过程中，第二相颗粒被一定厚度的基体所分离，为了确保相互分离的大颗粒长大而小颗粒缩小乃至消失以降低系统的总界面能，颗粒通过基体一定存在一种非接触式的感知。 微合金元素在钢对钢中组织元素及相转变的影响？ 当钒单独加入时，并不抑制铁素体的形成；相反，它加速珠光体的形成。然而，当钒和铌同时存在时，易于形成贝氏体组织，而钒在贝氏体内沉淀析出。正是这种钒与铌的差别，导致了在热轧交货的小型材中多倾向于加钒。这些轧态小型材冷却快，如果有铌存在的话，则形成导致脆性的贝氏体组织，而含钒钢中则不会形成这种脆性组织。钒能促进珠光体的形成，还能细化铁素体板条，因此钒能用来增加重轨的强度和汽车用锻件的强度。碳化钒也能在珠光体的铁素体板条内析出沉淀，从而进一步提高了材料的硬度和强度。钒像大多数溶质合金一样能抑制贝氏体的形成。因此，如果它是溶解而不是以碳化钒和氮化钒的形式沉淀析出，则可用来增加淬透性。当钢中钒的质量分数低于0.03%时，固溶态的钒才可以占绝大多数，才能有效地提高淬透性。与锰提高铌、钒的溶解度一样，钼也提高它们在钢中的溶解度。而添加了元素钼后，可固溶的钒含量明显增加，可达0.06%左右。 微合金对钢铁强度韧性热塑性的影响及强韧化机理？ 钒通过在铁素体中的沉淀析出，来增加钢的强度，它可使钢的强度增加150MPa以上。碳氮化物在轧制过程和轧制以后形成，而且在正火过程中，当钢被加热时，它们将溶解，并

铌微合金化HRB400生产工艺与性能

铌微合金化HRB400生产工艺与性能 20世纪80年代，国内发展了Nb微合金化技术，Nb微合金化技术要求严格的控轧控冷制度，集中应用在扁平材尖端产品，如管线钢、压力容器和工程机械用钢等产品。为降低生产成本，国内冶金企业近年来相继开始用20MnSiNb代替20MnSiV生产HRB400热轧钢筋，其生产工艺流程为：高炉铁水转炉冶炼→吹氩处理→连铸→棒材连轧。棒材连轧生产线由18架轧机组成，粗、中、精轧机各6机架，平、立交替布置，结构紧凑。 含Nb钢具有矫直横裂敏感性，裂纹在振痕处产生,沿厚度方向向内部扩展。研究认为含Nb 钢的横裂敏感性与矫直温度下Nb(CN)的析出有关。20MnSiNb钢高温塑性低谷区为700～950℃。因此应避免在此温度区间矫直，由此确定其矫直温度大于950℃。 对20MnSi和20MnSiNb钢进行不同温度(-40、-20、0和20℃)冲击试验，20MnSiNb的冲击性能显著高于20MnSi，这是由于20MnSiNb的晶粒较20MnSi晶粒细，钢筋晶粒越细，受外力的作用时钢筋存在更多的晶粒内变形，晶粒越细晶界越多，晶界阻碍裂纹的传播，使钢筋断裂前可以承受较大的塑性变形，吸收的功较多，从而提高钢筋的冲击吸收功。对20MnSiNb 钢筋焊接后进行拉伸试验，力学性能符合GB1499.2-2007要求，并全部断在母材，表明20MnSiNb钢的焊接性能好，满足使用要求。 20MnSiNb钢可采用与20MnSi基本相同的工艺进行生产，力学性能符合GB1499.2-2007规定，焊接性能满足施工现场焊接工艺要求。20MnSiNb钢正常金相组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体，铁素体晶粒度为9.5级，较20MnSi晶粒度提高1级。Nb的主要强化机制是细晶强化、组织强化和Nb(CN)析出强化。20MnSiNb钢250℃×1h时效处理前后其力学性能基本相同，该条件下20MnSiNb钢没有时效倾向；600℃×1h时效处理后，20MnSiNb钢的抗拉强度和屈服强度分别提高50和60MPa。（榕霖）

微合金化元素钛、钒、铌的特性

微合金化元素钛、钒、铌的特性 近年来，钢中添加微合金化元素的重要性备受关注，并通常被视为现代钢种的一大特点。因此可以预见，随着新钢种的开发，微合金化元素的使用会越来越多。 “微合金化”即是指这些元素在钢中的含量很低，通常低于0.1%（重量百分比）。和钢中不需要的残余元素不同，微合金化元素是有目的的加入钢中以改善钢材的性能。合金化元素和微合金化元素不仅在合金含量上有明显的区别，而且其不同的冶金效应也各有特点：合金化元素主要是影响钢的基体；而微合金化元素除了溶质原子的拖曳作用外，几乎总是通过第二相的析出而影响钢的显微组织结构。 钢的可焊性、成型性和断裂韧性要求较少的非金属夹杂（氧化物和硫化物），并希望残余夹杂以球形状态存在。因此低氧和低硫是现代钢的必要条件。另外，铝脱氧的钢水脱氧的标准工艺。在钢凝固后，未结合成氧化铝的残留铝将形成氮化铝。这一古典的微合金元素析出物细化晶粒的效应已被使用了50多年。其它微合金添加元素如钙或稀土元素，由于对硫化物形态的控制的作用也广为人知。 除了上述这些影响非金属夹杂物的元素外，自1960年代以来，钢中单独或复合加入一些碳化物和氮化物形成元素也对钢的发展产生了重要影响。 元素的潜势 根据各元素在周期表中的位置，可以大致确定其对钢的性能产生何种可能的影响。图4.176显示出4-6周期的Ⅳa-Ⅵa族的化学元 素。这些元素因为其熔点很高通常被称为“难熔金属”。它们不仅具有高的熔点，而且具有形成氮化物和碳化物趋势。这种趋势从图中右上角向左下角方向逐渐增强；而且形成氮化物的倾向要强于形成碳化物的倾向。

除形成氮化物和碳化物的倾向外，第Ⅳa族元素还具有更高的形成氧化物和硫化物的倾向。另一方面，Ⅵa族元素与非金属化合物的亲合力比Ⅳa族和Va族元素低，此外他们的碳化物具有正斜方体或六角体的晶体结构。 这种结构与Ⅳa族和Va族元素的面心立方结构碳化物相比较，不太可取，面心立方和钢的立方体基体有一定的共格性，这可能对钢的性能有益。 有效影响钢的显微组织结构的析出质点是在热加工和热处理过程中形成的，由此要求微合金化元素要首先固溶在基体中。 某一化学元素在钢基体中的固溶能力取决于该元素原子尺寸与铁原子尺寸之差。表4.48给出了各种难熔元素的原子半径。由于与铁原子半径相差很大。强烈碳化物和氮化物形成元素如锆，铪等基本不溶于钢中，因此对改变钢的显微组织结构没有实用性。 表4.48 难熔元素原子半径（nm） 元素原子半径nm 与铁原子半径差% Ti 0.147 +14.8 V 0.136 +6.2 Cr 0.128 =0 Zr 0.160 +25.0 Nb 0.148 +15.6 Mo 0.140 +9.4 Hf 0.168 +31.3 Ta 0.148 +15.6 W 0.141 +10.2 综合以上考虑，根据化学和物理性能原因，一般不把Vla族元素及锆、铪作为有效的碳氮化物形成元素。此外，钽由于稀有和昂贵的价格也限制了它的广泛应用。 因此，在钢中实际可利用的微合金化碳一氮化形成元素也就集中在钛、钒、铌了。 溶解度积 非金属化合物溶解和生成的平衡条件是由其溶解度积来描述的。如前所述，钛是有很强的形成氧化物、硫化物以及氮化物和碳化物趋势的元素。图4.177归纳了几种钛化物的溶解度积。可以看出其氧化物在液态阶段已经形成。就大多数钢的典型氮含量水平而言，甚至钛的氮化物在凝固前或凝固过程中也已形成。在钢液中形成的这些颗粒可以被分离到钢渣中，对钢的性能没有影响。如果这些颗粒不进入钢渣中，由于其形成温度高，颗粒相对粗大，应视为对钢的塑性有破坏性的有害夹杂物。由于颗粒尺寸大，其细化显微组织结构的能力大大降低。但是，由于钛可以形成TiO和TiN减少了钢中自由氧和氮的含量，因此，钛仍有好的作用。因为自由的氧和氮对钢的韧性是有害的。例如，自由氮（Nf）损害钢的冲击转

CSP线铌微合金化直缝焊石油套管用钢J55的开发

CSP线铌微合金化直缝焊石油套管用钢J55的开发 司永涛1, 屈文胜1, 董瑞峰1, 闫波1, 张晓燕1, 刘清友2 (1.包钢薄板坯连铸连轧厂，包头 014010； 2. 北京钢铁研究总院，北京 100081) 摘 要：介绍了包钢CSP厂采用Nb微合金化技术开发直缝焊石油套管用热轧钢带J55的过程。开发钢带的力学性能以及冷弯、焊接、螺纹加工等性能均满足API 5CT的标准要求和用户协议要求，已经商业化生产4200吨，用户使用情况良好。 关键词：CSP；Nb微合金化；J55 Development of Nb-microalloyed J55 Hot Rolled Strip Used for ERW Casing For Petroleum in Baotou CSP Plant SI Yong-tao1, QU Wen-sheng1, DONG Rui-feng1, YAN Bo1, ZHANG Xiao-yan1, LIU Qing-you2 (1. Baotou Iron & Steel (Group) Co., Ltd., Baotou 014010, China; 2. Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081,China.) Abstract: This paper introduce how to develop hot rolled strip used for J55 ERW casing for petroleum by using the technology of Nb micro alloying in BaoTou CSP plant. The strips have good mechanical properties, cold bending, welding ability and threads machining etc. The Integration properties of casing meet the requirements of API 5CT standard and costumer technology agreement completely. 4200 t strips have been produced commercially, and the costumers used very well. Key words: CSP；Nb micro-alloyed；J55 J55（API 5CT）是一种中等强度石油套管钢级，历来采用无缝管。自上世纪60年代开始，国外采用热轧卷板制造直缝电阻焊套管(简称ERW)代替无缝管，获得成功[1]。从1987年至今，在中国许多常规流程热轧带钢生产线上被商业化生产。目前，在短流程生产线（如：CSP）上开发生产J55的工作也越来越受到重视。 包钢于2005年5月成功研制了J55钢级直缝焊石油套管用热轧钢带。本文介绍在包钢CSP线开发J55的工业试验过程及商业化生产产品的力学性能、使用性能和用户使用情况等。 1 试制过程 1.1 J55钢化学成分 直缝电阻焊石油套管(简称ERW)用热轧钢带—J55，是参照美国石油协会API Spec 5CT标准以及用户技术协议进行研制开发的。表1 为API 5CT、用户协议和包钢内控成分范围。 表1 成分设计范围 （wt%） Table 1 chemical composition of strips （wt%） 标 准 C ≤ Si ≤ Mn ≤ P ≤ S ≤ Nb ≤ V ≤ Ti ≤ API 5CT -- -- 0.03 0.03 -- -- 协 议 0.2 0.3 1.60.02 0.01 0.06 0.060.03 内 控 0.080.3 1.60.02 0.01 0.06 0.060.01 1.2 试验及商业化生产工序 按照表1中内控成分范围，冶炼浇铸钢坯，经 司永涛，高级工程师，siyongtao@https://www.360docs.net/doc/893989134.html,

钒钛铌等微合金元素在低合金钢

鞍钢钒、钛、铌微合金钢的应用与开发 林滋泉 敖列哥 郝 森 鞍山钢铁集团公司 1 前言 七十年代以来，随着国家资源的开发和科学研究水平的提高，钒、钛、铌、氮等合金元素做为开发低合钢的有效元素得到了广泛的应用。我国微合金元素储量丰富，氧化钒的储量达到2500万吨，占世界第三位；氧化钛的储量为6.289亿吨，几乎占世界总储量的45.58%；氧化铌储量为388万吨。因此我国具有发展微合金化钢的巨大资源优势。随着冶金生产设备和工艺技术的更新与变革，微合金元素的使用已使低合金高强度钢领域的品种发生了深刻的变化，微合金元素的开发与应用充实了低合金钢的物理冶金内容和强韧化原理［１］。其中钒的应用已十分广泛，在我国已形成多种牌号的钒钢及钒微合金化钢，我国纳入国家标准的钢种号中，含钒钢牌号有139种，占所有钢种的57%，据 统计我国钢铁业每年用钒量超过2000吨［2］。尽管如此，我国低、微合金钢的生产还没有摆脱数量型发展模式，从低、微合金钢产品结构上看，20MnSi、U71Mn 重轨等条形材及部分16Mn 钢板占了主要部分。若按国际通行计算方法计算，我国真正的低、微合金钢产量比例极低，特别是平材的比例更低，表1给出了1995年中国低、微合金占总钢产量的份额［３］。它表明了中国的低、微合金钢产量、品种结构与世界先进国家差距甚远。在全球经济一体化的今天，在世界钢铁生产能力趋于饱合的背景下，大力发展低、微合金钢，调整产品结构无疑是我国钢铁发展的必由之路。含钒钢及钒、钛、铌微合金钢的开发应用前景非常广阔。 表1 1995年中国低、微合金钢产量份额 年产量(万吨) 低、微合金钢产量 (万吨) 占钢产量比例 (%) 低、微合金钢板产量 (万吨) 占钢产量(%) 9400.0 365.82 3.89 46.0 0.489 2 鞍钢含钒微合金化钢的开发应用 2.1 钒、钛、铌在钢中的微合金化作用 合金元素钒在钢中的有利作用主要是以其碳、氧化物形式存在于基体和晶界上，起到沉淀强化和抑制晶粒长大的作用。钒在铁素体中的溶解度比在奥氏体中的溶解度小的很多，随着相变的进行，在一定的热力学和动力学条件下，钒的碳、氮化物在相界析出，通过在两相区加速冷却，可以细化晶粒，控制其碳、氮化物的析出，其沉淀物的大小和分布，决定了其沉淀强化的效果。由于钒和氮有很强的亲和力，在添加一定量的钒的同时，增加一定量的氮，使其强化效果更为有效。图1表明了鞍钢开发的15MnVN 钢板不同温度条件下力学性能和析出相参数的关系，说明了在不同析出温度条件下，VC 析出量的变化对钢板力学性能指标的影响。一般通过钒在铁素体中的沉淀析出，可使钢的强度增加 100MPa 以上。 图1 950℃水冷后不同加火温度下析出相与 力学性能的关系 除了钒以外，钛元素也在低、微合金钢开发中起了重要作用，在低合金高强度钢中加入微量钛即

微合金化技术的开发与应用

微合金化技术的开发与应用 中信微合金化技术中心专家委员会 王祖滨 （2000年11月） 1． 开发微合金化技术的重要意义 在不久前召开的第四届国际低合金高强度钢会议（HSLA Steel '２０００）的一篇特邀报告（W.B.Morrison）中写道，过去半世纪中，钢铁材料最重要的发展无疑要数低合金高强度钢。在１９８４年，有人估计世界低合金高强度钢的产量约为５千万吨，并将以每年５％的速度增长。而目前的估计约为８千万吨，相当于世界钢产量的十分之一，这与当时的预测是很接近的。作者认为，低合金高强度钢普及之快的原因在微合金元素Nb、V、Ti的合理和经济的使用。虽然并不是所有的低合金高强度钢都进行微合金化，但是由于微合金化对提高低碳结构钢强度的显著作用，在不少场合往往把微合金钢和低合金高强度钢等同起来。应该指出，目前微合金化已经不仅用于以板带材为主，以供应状态直接供用户使用的低合金高强度钢，而且在线材、钢筋、钢轨以及锻材方面广泛应用。专家预测，在即将到来的２１世纪中，微合金化的低合金高强度钢不仅在用量上有大幅度增长以及在广阔的用途上取代碳素钢，而且微合金化可以作为一种能降低成本，符合可持续发展要求又能促进技术进步的手段来开发综合性能更好的钢铁产品。 ２. 微合金化技术的原理 众所周知，传统的低合金高强度钢采用固溶强化机制，加入的合金元素Mn、Si、Ni、Cu、Cr等元素大约在百分之一、二的数量级。增加含量不仅不能提高强度，而且使其他性能恶化。根据文献资料，V、Ti等元素在本世纪初即已开始使用，而Nb在本世纪中发现有较大储量后也开始用于钢铁产品。它们的加入量分别在千分之一、二甚至万分之几的数量级。数量虽小，但是由于它们的作用机制不清楚，产品性能不稳定，甚至牺牲塑性、韧性这样一些重要结构材料性能，而未受到重视。这个局面直到进行了大量研究工作，对微合金钢的物理冶金有了深入的理解以后才有根本变化。理解这些问题的关键是Petch发现的晶粒尺寸与强度及断裂性能之间的定量关系。这个关系式能区分微合金化元素的不同作用并加以定量化，而且早期的研究即已表明，主要是碳化物及氮化物的形成而引起晶粒细化和析出强化，这是这些微合金化元素强烈影响性能的原因所在。 用Al来细化钢的晶粒从而改善钢的强、韧性，已有半个多世纪的历史。从广泛意义上讲，微合金元素有七、八种，但是，研究得最多、用得最广的是Nb、V、Ti。微合金元素与钢中的Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ形成多种化合物，从而对性能产生多种影响。微合金元素能够影响的显微组织参数是晶粒尺寸和形状；各种尺寸的析出物；位错密度；织构演变；非金属夹杂物的尺寸和形状。对微合金钢来说主要是晶粒细化和析出强化。 晶粒细化是不同强化机制中唯一的既能提高强度又能降低脆性韧性温度的方法。微合金元素通过析出质点在从冶炼凝固过程到焊接加热、冷却过程中影响晶粒成核和晶界迁移来影响晶粒尺寸。对在加热过程中抑制奥氏体晶粒长大最为强烈的是Ｔｉ，依次为Nb、Ａｌ和Ｖ。但是从加入量来说，在控轧和正火钢中Ｎｂ用比较低的含量，即现在常用的0.03%左右即能起显著的作用。Nb对晶粒细化的独特影响表现在它对奥氏体再结晶有强烈的延迟作用。用0.03%Nb即可将完全再结晶所需的最低温度提高到９５０℃左右，从而显著降低控轧对轧机负荷的要求。由于Ｔｉ在连铸冷却条件下生成弥散的ＴｉＮ，对阻止奥氏体晶粒细化有很强的效果，８０年代初，开发了一种V-Ti-N微合金钢，适合在高温区细化晶粒的再结晶控轧工艺，为不能进行低温轧制的老式低轧制力的轧机进行控轧开辟了途径。最近的研究表明Nb-Mo 系钢也适合此种工艺。近年来，在钢板，特别是厚板的焊接中，为了提高效率，广泛使用大线能量。这种措施对焊接热影响区韧性极为不利。由于ＴｉＮ熔点很高，在焊接热影响区都能抑制晶粒长大，所以加微量Ti0.03％能显著改善热影响区韧性。

含铌微合金钢碳氮化物析出行为研究的现状及发展

含铌微合金钢碳氮化物析出行为研究的现状及发展* 李鸿美,曹建春,孙力军,周晓龙,何 寒,米永峰 (昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093) 摘要 综述了含铌微合金钢中铌的固溶与析出行为。着重阐述了控轧控冷过程中各工艺参数对含铌微合金钢中铌的碳氮化物析出行为的影响,涉及形变、温度、冷却速率及合金元素等对铌碳氮化物析出的作用;总结了含N b 微合金钢中碳氮化物的研究现状,并展望了其未来的发展。 关键词 微合金钢 铌 固溶 形变 温度 碳氮化物 Current Situation and Development of Nb Microalloyed Steel Carbonitride Precipitation Behavior LI Hongmei,CAO Jianchun,SUN Lijun,ZHOU Xiaolong,HE Han,M I Yongfeng (Faculty of M ater ials Science and Eng ineer ing,K unming U niv ersity of Science and T echnolog y,Kunming 650093)Abstract N b micr oallo yed steel ca rbonitr ide o f the so lid solut ion and pr ecipitation is reviewed.T he impact o f carbonitr ide precipitat ion in N b micr oallo yed steel by var ious facto rs is indicated in t he contro lled ro lling and co nt rolled cooling pr ocess.M or eover ,inv olving deformat ion,temper ature,coo ling r ate and carbonitr ide precipitat ion co nta ined N b's effect by alloy ing elements are discussed.Cur rent situatio n is summarized and development is pr ospected about micro alloy st eel containing N b. Key words microallo y steel,N b,soluted,deformat ion,temperatur e,carbonitr ide *云南省应用基础研究计划项目(2006E0017Q ) 李鸿美:女,1984年生,硕士生,研究方向为先进钢铁材料 E -mail:lihongmeigr aduate@126.co m 曹建春:通讯作者,博士,教授E -mail:nmcjc@https://www.360docs.net/doc/893989134.html, 钢铁结构材料中最具活力和创造性、发展最快的是低合 金高强度钢,特别是微合金钢[1] 。在钢中添加微量(单独或复合加入含量少于0.1%)的合金化元素(钒、铌、钛等),形成相对稳定的碳化物和氮化物,从而在钢中产生晶粒细化和析出强化效果,使屈服强度较碳素钢和碳锰钢提高2~3倍的钢类被称为微合金化钢。在控轧控冷或热处理过程中,微合金元素的溶解与析出对微合金钢组织性能有重要的影响[2,3]。Nb 是强的碳化物、氮化物和碳氮化物的形成元素,N b 的化合物可以有效地阻止再结晶、积累应变和保持奥氏体晶粒的变形结构,在相变过程中Nb 的析出相能提高铁素 体的形核率,对细化晶粒和性能的提高起重要的作用[4] 。由于对钢铁材料较强的细晶强化作用和沉淀强化作用,Nb 已经成为低合金钢中最典型、应用最广的合金元素之一。为了更好地发挥微合金元素的作用,使钢具有更优异的力学性能,了解微合金元素碳氮化物的溶解与析出温度、一定变形和温度下的析出量与析出相尺寸等是非常必要的。本文详述了各种因素对Nb 的碳氮化物析出的影响。以期对含Nb 微合金钢的进一步研究有所帮助。 1 碳氮化物的固溶与析出行为 1.1 碳氮化物的固溶 碳氮化物主要在奥氏体化的过程中固溶,其奥氏体化温度取决于Nb(CN )中的N b 、C 以及N 的加入量。由特定的固溶度积来确定微合金碳氮化物能否在铁基体中处于固溶的状态。当固溶的合金元素很少时,碳氮化物M p C q 在固溶 体中的固溶度积可用式(1)来描述[5] : log M p C q =A -B T (1) 式中:[]符号表示某元素处于固溶态的质量分数,T 为绝对温度,A 和B 为常数。 碳氮化物第二相的平衡固溶度积公式在理论研究及实际生产应用中具有很重要的作用。目前在C 铁中固溶度积公式可由硬度法、相分析法、原子探针法、统计分析法、热力学计算、碳分析法等分析方法中得到,常用的是相分析法和热力学计算,但实际应用时应根据实际条件作相应的选择。而由于A 铁中的固溶度积非常小,试验难于测定,目前仅有由热力学数据推导而得的平衡固溶度积公式。文献[6]给出了N b(CN)的碳化铌和氮化铌在C 铁和A 铁中的固溶度积公式。由文献[7-11]可得到Nb 含量为0.035%~0.17%、C 含量为0.022%~0.093%时所对应的Nb(CN)全固溶温度为1060~1302e 。 1.2 碳氮化物的析出行为 过饱和基体等温析出时,其相对转变量和时间有如下关系[12]:

钒微合金钢的工艺、显微组织和性能

微合金钢的冶炼工艺和性能 李新宇材料工程2014730023 摘要: 微合金钢是在普通软钢和普通高强度低合金钢基体化学成分中添加了微量合金元素(主要是强烈的碳化物形成元素，如Nb、V、Ti、Al等)的钢，合金元素的添加量不多于0.20％。添加微量合金元素后，使钢的一种或几种性能得到明显的变化。经常通过加入少量的铌或钒、或钛来提高钢的强度。这些元素通过沉淀硬化很经济地达到强化的目的。 关键词: 微合金钢;强化; 性能 1 引言 微合金化的高强度低合金钢是在普通软钢和普通高强度低合金钢基体化学成分中添加了微量合金元素(主要是强烈的碳化物形成元素，如Nb、V、Ti、Al 等)的钢，合金元素的添加量不多于0.20％。添加微量合金元素后，使钢的一种或几种性能得到明显的变化。典型的微合金钢有15MnVN和06MnNb。微合金钢中含有一种或几种微合金元素，其含量大约在0.01％～0.20％之间[1]。微合金钢由于屈服强度高、韧性好、焊接性和耐大气腐蚀性好，可用于大型桥梁建筑，制造各类车辆的冲压构件、安全构件、抗疲劳零件及焊接件，它也是锅炉、高压容器、输油和输气管线，以及工业和民用建筑的理想材料。 2 微合金钢冶炼 微合金化钢是一种特殊质量的钢，要求严格控制杂质元素含量，降低非金属夹杂物数量，调整硫化物的形态和分布；微合金化钢冶炼类同于低碳钢，所不同的是更要注意钢的脱氧和脱硫，研究合金料的加入顺序，以提高收得率；微合金化钢的精炼工序是不可缺少的，根据不同的成分规范和钢材品种，选用合适的精炼条件的组合，尤要防止钢水二次氧化和连铸过程产生各种缺陷。 1.1 Nb微合金钢 采用普通级Nb 铁冶炼Nb 微合金化钢。Nb 铁的熔点在1580—1630℃，但Nb 铁在钢水中不是熔化过程，而是溶解过程，1600℃时的溶解速度大致为20mg ／Cm2·秒，所以要根据炼钢炉型和钢包公称容量选择Nb 铁的块度[3]。 Nb 对氧的亲和力要比V、Ti、Mn 低，加入镇静钢中的收得率高达95%以