微量Nb_V对高强度耐候钢组织与性能的影响
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》篇一一、引言高Nb微合金钢作为一种重要的工程材料，因其优异的力学性能和良好的加工性能在许多领域得到广泛应用。
其中，铌（Nb）元素的添加对于钢的组织和性能有着显著的影响。
尤其是NbC的析出行为，对于改善钢的微观结构和提高硬度起着关键作用。
本文将详细探讨高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响。
二、NbC在微合金钢中的析出行为在微合金钢中，铌元素主要以碳化物（NbC）的形式析出。
NbC的析出行为受到多种因素的影响，包括钢的成分、热处理工艺以及冷却速率等。
一般来说，在钢的凝固过程中，NbC首先在晶界处形成，随后在晶内析出。
析出的NbC能够有效地细化晶粒，提高钢的力学性能。
三、NbC析出对组织的影响1. 细化晶粒：NbC的析出能够有效地细化微合金钢的晶粒，这是由于析出的碳化物能够作为非均质形核的核心，促进晶粒的形核和生长。
细化的晶粒能够提高钢的强度和韧性。
2. 改善组织均匀性：NbC的析出可以使得钢的组织更加均匀，减少组织缺陷和偏析现象。
这有助于提高钢的力学性能和加工性能。
3. 增强相界面稳定性：NbC与基体之间具有较好的相容性，能够提高相界面的稳定性，防止裂纹的扩展，从而提高钢的耐久性。
四、NbC析出对硬度的影响1. 硬质相增强：NbC作为一种硬质相，能够有效地提高微合金钢的硬度。
析出的NbC颗粒可以阻碍位错运动，提高钢的抗变形能力。
2. 强化基体：NbC的析出可以强化基体，使基体中的位错运动更加困难，从而提高钢的整体硬度。
3. 影响硬化机制：随着NbC的析出，微合金钢的硬化机制也会发生变化。
在一定的温度范围内，析出的NbC可以与基体发生交互作用，影响位错运动的机制，进一步增强钢的硬度。
五、结论高Nb微合金钢中NbC的析出对组织和硬度具有显著影响。
首先，NbC的析出能够细化晶粒，改善组织的均匀性，增强相界面稳定性，从而提高钢的力学性能和耐久性。
其次，作为硬质相，NbC能够有效地提高微合金钢的硬度，通过强化基体和影响硬化机制来增强钢的整体硬度。
nb元素在钢中的作用(一)
nb元素在钢中的作用(一)
nb元素在钢中的作用
概述
•nb元素是指钢中的氮和硼元素
•此文章将讨论nb元素在钢中的作用及其对钢的影响
提高硬度和强度
•加入适量的nb元素可以显著提高钢的硬度和强度
•nb元素能够与钢中的碳元素形成细小的碳化物颗粒
•这些碳化物颗粒可以增加钢的晶界强化效应，提高钢的硬度提高耐磨性
•加入nb元素可以提高钢的耐磨性能
•nb元素能够与钢中的其他元素形成稳定的化合物
•这些化合物能够在钢的表面形成坚固的保护膜
•这种保护膜可以降低表面磨损，提高钢的耐磨性
提高耐腐蚀性
•nb元素能够与钢中的铁元素形成稳定的氮化铁和硼化铁
•这些化合物可以增强钢的抗腐蚀能力
•nb元素还能够减少钢中的非金属夹杂物和氧化物含量
•这对于减少钢的晶界腐蚀和气孔产生具有重要作用
提高焊接性能
•加入适量的nb元素可以改善钢的焊接性能
•nb元素能够改善钢的晶界稳定性，减少热影响区脆性
•这可以提高焊接接头的强度和韧性
结论
•nb元素在钢中具有多种重要作用，可以显著提高钢的硬度、强度、耐磨性以及耐腐蚀性能
•正确使用nb元素可以改善钢的焊接性能，提高焊接接头的质量•在实际应用中，根据具体要求选择适当的nb元素含量，可以获得优异的钢材性能。
微合金钢概要(Nb、V、Ti)
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。
形变强化是因为金属在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应 力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越 困难。 引起金属加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不 能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结）、位错的反应（形成不能滑移 的固定位错）、易开动的位错源不断消耗等等
钛微合金化的强韧化机理
细晶强化 由固态下高温析出的、弥散分布的TiN，对阻止奥氏体晶粒长大 最为有效，含一定量钛的非调质钢加热至1250℃，仍具有较细的奥氏 体晶粒。 沉淀强化 氮可以提高 TiN稳定性，细化奥氏体晶粒。大量实验结果表明， 氮对提高TiN颗粒钉扎奥氏体晶界的效果起关键性作用。当钢中氮含 量超过ω(Ti)／ω(N)理想配比时，TiN钉扎晶界的作用最有效。增氮 使TiN的稳定性提高，减少了TiN在高温下的溶解，高温下未溶的 TiN 阻碍奥氏体晶粒长大，细化奥氏体晶粒，相变后铁素体晶粒也细小。
固溶强化：合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强化，称为固溶 强化。
碳、氮等间隙式溶质原子嵌入金属基体的晶 格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强 化效应以及填隙式原子在基体中与刃位错和 螺位错产生弹性交互作用，使金属获得强化 弥散强化：材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方 法，称为弥散强化。
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》
《高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响》篇一一、引言高Nb微合金钢因其优良的力学性能和工艺性能，在工程领域得到了广泛应用。
Nb元素作为微合金化元素，其加入能够显著改善钢的强度、韧性及焊接性等性能。
其中，NbC的析出行为对钢的组织和硬度具有重要影响。
本文将重点探讨高Nb微合金钢中NbC的析出机制及其对组织与硬度的影响。
二、NbC的析出机制1. Nb在钢中的存在形式Nb元素在钢中主要以固溶体和化合物形式存在。
其中，化合物形式主要包括NbC、NbN等。
这些化合物的形成对钢的性能具有重要影响。
2. NbC的析出过程在高Nb微合金钢中，Nb与C元素结合形成NbC化合物。
随着钢的冷却过程，NbC逐渐从过饱和固溶体中析出。
析出过程受到钢的化学成分、冷却速度及温度制度等因素的影响。
三、NbC析出对组织的影响1. 晶粒细化NbC的析出可以有效细化钢的晶粒，这是由于NbC作为硬质相，能够在晶界处起到钉扎作用，阻碍晶粒长大。
晶粒细化有利于提高钢的强度和韧性。
2. 第二相粒子形成NbC的析出还会形成第二相粒子，这些粒子对钢的组织具有重要影响。
第二相粒子的存在可以阻碍位错运动，提高钢的塑性变形抗力。
四、NbC析出对硬度的影响1. 硬度的提高由于NbC具有较高的硬度，其析出使得钢的硬度得到提高。
硬度的提高主要表现在钢的表面层，使得钢具有更好的耐磨性和抗疲劳性能。
2. 硬度的分布特点随着NbC的析出，钢的硬度分布呈现出不均匀性。
在晶界处和第二相粒子附近，由于位错运动的阻碍，硬度较高。
而在远离这些区域的基体部分，硬度相对较低。
五、实验验证与分析为了进一步探讨高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度的影响，我们进行了相关实验。
通过金相显微镜、扫描电镜及硬度计等手段，观察了钢的组织形态、第二相粒子的分布及硬度分布。
实验结果表明，高Nb微合金钢中NbC的析出能够有效细化晶粒，形成第二相粒子，并提高钢的硬度。
六、结论高Nb微合金钢中NbC的析出对组织与硬度具有重要影响。
各种化学元素对钢材性能的影响
各种化学元素对钢材性能的影响展开全文①碳(C)碳是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。
当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。
随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
②硅(Si)硅是一种脱氧剂，其脱氧作用比锰强，是钢中的有益元素。
硅含量较低时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响，但是当硅含量超过0.8%~1.0%时，则塑性下降，特别是冲击韧性显著降低。
含硅量在1%~4%的低碳钢，具有极高的导磁性能，常用于电器工业和矽钢片。
但随着硅含量的增加，会降低钢的焊接性能。
③锰(Mn)锰是作为脱氧除硫的元素加入钢中的，是钢中的有益元素。
锰具有很强的脱氧去硫能力，它可以和硫结合形成MnS，从而在相当大程度上消除硫的有害影响，显著改善钢材的热加工性能。
同时，锰对碳素钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性。
锰含量小于0.8%，能在保持（或只略降）原有的塑性及冲击韧性的条件下，大幅度提高碳素钢的屈服极限及强度极限。
锰对钢的焊接性能也有影响。
在含锰量很低时，锰主要起消除热脆性的作用，此时锰对焊接性能的影响，特别是在硫含量略高时，是有益的；但在含锰量远远超过消除热脆性所必需的含量时，多余的锰会显著增加奥氏体的过冷能力，这时锰主要起增加冷裂纹形成的作用，会使得钢的焊接性能变差。
④磷(P)磷是钢中难去除的有害杂质，会引起钢的冷脆性增加并损坏钢的焊接性能。
造成“冷脆”的原因是磷会形成硬脆化合物Fe2P。
另外磷能提高切削性能和抗蚀性，故在易切削或耐候钢中可适当增加磷含量。
⑤硫(S)硫主要来自炼钢原料，炼钢时难以除尽。
硫在钢中是以硫化物夹杂形式存在，对钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性都有不利影响。
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》范文
《Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，调质钢作为一种重要的工程材料，在机械制造、汽车制造、航空航天等领域具有广泛的应用。
在Cr-Mo-V-Nb调质钢中，铌（Nb）作为一种重要的合金元素，具有显著的细化晶粒和强韧化作用。
本文将详细探讨Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
二、Nb元素在Cr-Mo-V-Nb调质钢中的作用机制1. 细化晶粒作用Nb元素在Cr-Mo-V-Nb调质钢中主要通过形成细小的Nb(C,N)化合物，这些化合物在钢的凝固过程中作为非均质形核核心，有效促进了晶粒的细化。
此外，Nb元素还能通过抑制晶界迁移，降低晶粒长大的驱动力，从而进一步细化晶粒。
2. 强化基体作用Nb元素能有效地与基体中的位错交互作用，形成不可动化的位错结构，从而提高基体的强度。
此外，Nb元素的加入还能提高钢的抗蠕变性能和抗疲劳性能。
三、Nb元素对Cr-Mo-V-Nb调质钢的强韧化作用1. 改善韧性Nb元素的加入能显著提高Cr-Mo-V-Nb调质钢的韧性。
这主要是由于Nb元素能细化晶粒，使钢中的裂纹扩展受到阻碍，从而提高韧性。
此外，Nb(C,N)化合物的形成也能有效地吸收裂纹扩展的能量，进一步提高钢的韧性。
2. 增强硬度与耐磨性由于Nb元素的强化基体作用，Cr-Mo-V-Nb调质钢的硬度得到提高，从而增强了钢的耐磨性。
此外，Nb元素的加入还能提高钢的抗腐蚀性能。
四、实验验证与分析为了验证Nb元素在Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用，我们进行了相关的实验研究。
通过对比不同Nb含量下的钢的组织结构和力学性能，我们发现随着Nb含量的增加，钢的晶粒尺寸明显减小，强度和韧性得到显著提高。
此外，我们还发现Nb元素的加入能有效提高钢的抗蠕变性能和抗疲劳性能。
五、结论本文详细探讨了Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用。
微量Nb、V对高强度耐候钢组织与性能的影响
［ ｂｔ ｃ］ Ａ ｔｒ ｄ ｉｇ０ ０ ６ Ｎｂｏ ． ７ Ｖ ｒｓｅｔ ｅｙ ｈ ｗ ｃｒｏ ｔｅ ｔ ｈ ｏ ｏｉ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｆ ｄｎ ．２ ｅａ ｒ ０ ３ ０ ｅｐ ｃｉ ｌ，ｔｅｌ ａｂ ｎｓｅｉ ｗｉ ｔｅｃｍｐ ｓ ｖ ｏ ｓ ｈ —
０ ０ ３ Ｖ后 ， 行 同一 轧 制 工 艺试 验 和 正 火 处 理 ， 果 发 现 含 Ｎｂ钢 比 含 Ｖ 钢 塑 韧 性 高 但 强 ． ７ 进 结
度低 ， 组织更 易发 生 岛状 马 氏体 或粒 状 贝氏体转 变 。 且
［ 关键 词］ 高 强度 耐候 钢 微 量 Ｎｂ 微 量 Ｖ 显微 组织 力 学性 能
ｔｏｎ ０． Ｃｕ ０ ０７Ｐ ０ Ｃｒ０． ｉ ４ 一． 一 ．６ 一 ３Ｎｉｗｅ ｅ ｔ ｅ ｔ ｄ ｗｉｈ ｔ ａ ｅ ｒ ｌｎ ｎｄ ｏｒ ａｉｉ ｏ ｅ ｓ ｓ Ｔｈｅ ｔ ｓ ｅ ｕｌ ｒ ｒ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｓ ｍ ｏｌ ｇ ａ ｎ ｍ ｌ ｎｇ ｐｒ ｃ ｓ ｅ ． ｉ ｚ ｅ ｔｒ ｓ ｔ
将 Ａ、 Ｂ试 验 钢 锻 为 ５ ０ ｍｍ×６ ０ ｍｍ×１ ０ ５
ｍｍ 的 锻 坯 ， 作 模 拟 轧 制 用 ， 进 行 金 相 以 并
检验 。
作 者 简 介 ： 结才 ， ， 鞍 山钢铁 股 份 有 限公 司技 术 中心 ， 级 工 程 师 ， 事 Ｈ 型 钢 的 研 究 与 开 发 。 吴 男 马 高 从
ｓ ｏｗｅ ｈ ｈｅ ｐｌｓ ｉ ｎ ｏｕ ｎｅ ｓｐｒ ｈ ｄ ｔ ａｔｔ ａ ｔｃ ａ ｄ ｔ ｇｈ ｓ ｏｐｅ ｔｅ ｆＮ ｂ ｍｉ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｓ ｍａｒ ｄｌ ｂ ｔｅ ｔ ｎ ｔ ｔｏ ｒ ｉｓ ｏ ｃ ｏ ｌｏｙ ｄ ｓ ｅ ｌｗａ ｋｅ ｙ ｅ ｔ ｒ ｈａ ｈａ ｆ Ｖ ｍ ｉｒ ａｌ ｅ ｔ ｅ ， ｂｕ ｈｅｓ ｒ ｎｇｔ ｓ ｌ ｃｏ ｉ ｄ ｓｅ ｌ ｏｙ ｔｔ ｔｅ ｈ ｗａ ｏｗｅ ｈａ ｃ ｎｔ ｉ ｎｇ ｏ ｒｔ ｎ Ｖ ｏ ａｎｉ ｎｅ，ｔ ｔ ｕ ｔ ｅｏｆＮ ｂ ｃ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｅ ｌｗａ ｈｅｓ ｒ ｃ ｕｒ ｏｎ ａｎｉ ｔ ｅ ｓ
残余V元素对1Cr18Ni9Ti钢板组织与性能的影响
第28卷第4期2011年8月沈阳航空航天大学学报Journal of Shenyang Aerospace UniversityVo l.28No.4Aug.2011收稿日期：2011－05－07作者简介：李许明（1965－）男，江西新干人，高级工程师，主要研究方向：金属材料工程化，E-mail ：lixvming@sina．com 。
文章编号：2095－1248（2011）04－0037－05残余V 元素对1Cr18Ni9Ti 钢板组织与性能的影响李许明，宋玺玉，马凤春，王晓轩，李凯峰，闫磊（中航工业沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，辽宁沈阳110043）摘要：通过试验详细论述了1Cr18Ni9Ti 钢中不同残余V 含量对材料固溶状态的组织及400ħ、500ħ长期时效后对组织、晶间腐蚀和室温、高温性能的影响。
从而得出结论适量V 的存在对1Cr18Ni9Ti 钢板组织影响不大，对抗晶间腐蚀性能稍有提高，对室温、高温抗拉强度、屈服强度稍有提高，塑性稍有降低。
关键词：V 含量；时效；固溶；板材；组织性能中图分类号：TG174．4文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．2095－1248．2011．04．009The effect of residual V on the microstructure andproperties in 1Cr18Ni9Ti plateLI Xu-ming ，MA Feng-chun ，WANG Xiao-xuan ，LI Kai-feng ，YAN Lei（Avic Shenyang Liming Aero-Engine （Group ）Corporation ，Liaoning Shenyang 110043）Abstract ：In this article ，we discuss the effect of different residual V contents in 1Cr18Ni9Ti steel on solid solution state organizations ，the microstructure ，the intergranular corrosion ，and the performance under room temperature and high temperature after long-term aging in 400ħor 500ħ．The conclusion is that the proper amount of V in 1Cr18Ni9Ti steel has little effect on its organization ，with its performance against in-tergranular corrosion ，room temperature and high temperature tensile strength ，and yield strength slightly in-creasing ，and plastic slightly lower．Key words ：V content ；aging ；solid solution ；plank stuff ；structure 1Cr18Ni9Ti 是我国综合前苏联两种材料12X18H10T 和12X18H9T 而成的18－8系列不锈钢中应用最广泛的一种材料。
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第29卷第6期2007年11月上 海 金 属SH ANGH AI M ETALSV ol.29N o.6N ovember,200719作者简介:吴结才,男,马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,高级工程师,从事H 型钢的研究与开发。
E mail:masx ll@126.co m微量Nb 、V 对高强度耐候钢组织与性能的影响吴结才 汪开忠 许 兴(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000)[摘要] 对低碳的0.4Cu 0.07P 0.6Cr 0.3Ni 高强度耐候钢分别添加0.026%Nb 或0.073%V 后,进行同一轧制工艺试验和正火处理,结果发现含Nb 钢比含V 钢塑韧性高但强度低,且组织更易发生岛状马氏体或粒状贝氏体转变。
[关键词] 高强度耐候钢 微量Nb 微量V 显微组织 力学性能EFFECT OF MICROALLOYING ELEMENTS NB,V ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF HIG H S TRENGTH WEATHERPROOF STEELWu Jiecai Wang Kaizhong Xu Xing(T echnological Center ,M aanshan I r on &Steel Co.,L td.)[Abstract] After adding 0.026%Nb o r 0.073%V r espectively,the low carbon steels w ith the composi tion 0.4Cu 0.07P 0.6Cr 0.3N i w ere treated w ith the same ro lling and norma lizing pr ocesses.T he test r esult show ed t hat the plastic and t oughness pro per ties of N b micro alloyed steel w as mar kedly better than that o f V micro alloyed steel,but the st reng th was low er than V co ntaining one,the structure o f Nb co nta ining steel w as more easier to be transfor med to t he island like M artensite or gr ain Bainite.[Key Words] High St reng th Weatherpro of Steel,N b M icr oalloy ed,V M icro alloy ed,M icrostr ucture,M echanical P ro per ty1前言目前高强度耐候钢主要用在车辆、桥梁、房屋、集装箱等结构中,高强度耐候钢通常要求具一定耐蚀性,同时要求高的强度和韧性以及好的成型性能和焊接性能,一般耐候钢成分以Cu P Cr Ni 系为主,以期在钢的表面可以形成连续致密的锈层,降低大气腐蚀速率。
为了提高钢的强度,需添加一些Nb 、V 等微合金元素。
本文拟在模拟H 型钢的轧制工艺下,对其他成分相同,但分别含Nb 、或V 的两种耐候钢进行试验,比较N b 和V 对高强度(>400M Pa)耐候钢组织与性能的影响。
2试验方法2.1试验钢制备本文所用A 、B 试验钢化学成分列于表1。
从表1可知两种钢的C 、Si 、M n 、P 、S 、Cr 、N i 、Cu 等基本成分都相似(只有冶炼炉次不同的差异),A 钢含Nb 0.026%,而B 钢含V 0.073%。
将A 、B 试验钢锻为50m m 60mm 150mm 的锻坯,以作模拟轧制用,并进行金相检验。
表1 两种试验钢的化学成分 (mass%)元素 C S i Mn P S Cr Ni Cu Nb V N含量/%A 钢B 钢0.070.080.350.331.21.20.060.080.010.010.550.570.250.280.40.40.0260.073145 g/g177 g/g2.2设备选择使用R010箱式高温加热炉加热锻坯,在二辊 300mm 不可逆轧机上模拟H 型钢的轧制工艺。
试验过程使用美国产Raytex 手提式红外线测温仪测温,测量温度范围为200~1800 。
力学性能测试按GB/T228-2002在WE-300型300kN 液压万能试验机上进行室温拉伸试验;按GB/T 229-1994在JB30B 冲击试验机上进行冲击韧性检测。
在Ax io skop2MA T 金相显微镜和XL30扫描电镜下观察试验钢的组织。
2.3试验工艺锻坯经1200 加热,保温30min,然后模拟H 型钢的关键轧制工艺,经52 42 30 25 19 15五道次轧制后空冷,终轧温度为850 。
最后在加热炉中加热到920 ,保温40min 后空冷,进行正火处理。
观察其金相组织和进行力学测试。
3试验结果3.1试验钢的组织A 、B 钢轧制前的锻坯组织为铁素体(F)+珠光体(P),晶粒度8.0级。
轧制后,其组织仍为铁素体+珠光体,晶粒度A 钢为9.5级,B 钢为9.0级;A 、B 钢正火后,组织变细仍为铁素体+珠光体,晶粒度均提高到10.5级。
轧制和正火后的组织见图1所示。
图1 A 、B 钢轧制和正火组织20上 海 金 属第29卷经扫描电镜观察,在1200 加热条件下,A 钢中有富碳的未转变物存在,而B 钢中无残留奥氏体。
A 钢的扫描组织示于图2。
3.2试验钢的力学性能力学测试结果表明,在相近的轧制工艺条件下,A 钢的屈服、抗拉强度比B 钢低,但其延伸率特别是低温冲击功(-40 )均明显高于B 钢。
A 、B 钢通过正火处理后,其强度均较原轧制样下降,而塑韧性提高,特别是低温冲击功(-40 )明显提高,详见图3。
图2 1200 加热条件下的A 钢SEM形貌图3 A 、B 钢不同工艺下的力学性能4分析讨论Nb 、V 的溶解度公式见式(1)~式(4)所示。
log(Nb)(C)=2.96-7510/T(N<0.01%时)(1)log(Nb)(C)0.25(N)0.14=4.46-9800/T (N>0.01%时)(2)log(V)(C)= 6.72-9500/T (3)log(V)(N)=3.46-8830/T (4)从式(1)~式(4)可以估算出A 、B 钢Nb 、V 的固溶温度分别为:1122 和970 。
因此在轧制前的1200 加热条件下,A 钢中的Nb 已基本固溶(Nb (C,N)的完全固溶温度为1220 ),B 钢中的V 则完全固溶。
Nb 的固溶能显著降低钢的相变温度,在Mn Cr Cu Ni 的耐候钢中加入微量的Nb 就能改变钢的显微结构[1]。
在相同的轧制工艺条件下,A 钢组织中有富碳的未转变物存在,这说明在同样的轧制条件下,0.026%Nb 比0.073%V 更易使组织发生岛状马氏体或粒状贝氏体转变(图1)。
从A 钢和B 钢的试验结果(图3)来看,在相似的工艺条件下,加0.073%V 比加0.026%Nb 更能提高M n Cr Cu Ni 耐候钢的强度,但塑韧性特别是低温冲击韧性比加0.026%Nb 钢差得多。
这是因为对于含V 钢来说,V 通过在铁素体中的沉淀析出,主要起沉淀强化作用及较弱的晶粒细化作用。
V 可使钢的强度增加150M Pa 以上[2],但V 的加入将提高钢的脆性转折温度。
而在含21第6期吴结才等:微量Nb 、V 对高强度耐候钢组织与性能的影响Nb钢中,Nb主要通过晶粒细化提高钢的强度作用,所以在增加强度的同时又增加了韧性,并通过析出强化与相变控制来进一步提高钢的强度。
A、B轧制钢正火后,能使冲击韧性大幅提高,是因为正火进一步细化了晶粒(A、B钢正火后的晶粒度均达到10.5级),改变了珠光体的组织,并消除了轧制应力和轧制位错的结果。
虽然正火能显著的改善韧性,但由于在正火过程中使珠光体强度下降,促使在相间析出的碳氮化钒、铌颗粒普遍粗化并导致在冷却过程中在铁素体中的析出减少,而在锻坯中保留下来的粗大的碳氮化钒、铌颗粒在正火中没有明显改善[3],正火同时也降低了位错密度[4]。
因而正火的结果降低了沉淀强化和位错强化的效果,从而导致强度下降。
图3的力学试验结果表明,轧制态含铌钢的-40 冲击功明显优于含V钢。
这是由于含V钢在奥氏体未再结晶区控制轧制效果不明显[5](在VN 颗粒析出前再结晶已停止),V主要起沉淀强化作用及较弱的晶粒细化作用。
再由于V的碳氮沉淀物与基体的弹塑性性质不同,在塑性变形过程中变形程度不同,导致其周围产生孔穴,因而造成低温冲击韧性下降。
然而在含Nb钢中,Nb主要起细晶强化作用,在含Nb钢奥氏体未再结晶区控制轧制效果非常明显,在1000~800 的热变形中,应变诱导析出的碳氮化铌能明显地延迟奥氏体再结晶和提高奥氏体再结晶温度,促使铁素体晶粒细化。
因此在同等的轧制条件下,含Nb 钢低温冲击功明显比含V钢高。
5结论(1)通过A钢和B钢的对比试验发现,M n Cr Cu Ni P耐候钢中,含V钢强度高于含Nb耐候钢,但韧性明显低于含Nb钢。
(2)在0.4Cu 0.07P 0.6Cr 0.3N i耐候钢中加入0.026%Nb(A钢)比加入0.073%V(B钢)更易使组织发生岛状马氏体或粒状贝氏体变化。
(3)A、B钢正火后,其强度较热轧态下降,但其塑韧性特别是低温冲击韧性(-40 )显著比热轧态提高,这是因为正火处理进一步细化了钢组织和消除了轧制应力的结果。
参 考 文 献[1]Prasad S N,M ediratta S R,S arm a D S.Influ ence of austenitisation temperatu re on th e stru cture and p roperties of weath er res istan t steels[J].M aterials Science and Engineerin g, 2003,A358:288~297.[2]齐俊杰,黄运华,张跃.微合金化钢[M].北京:冶金工业出版社,2006.[3]Campos S S,M orales E V.Effect of carbonitride particlesformed in austen ite on the strength of microalloyed steels[J].M ater.S ci.Forum,2003,(426~432):1517~1522.[4]余永宁.金属学原理[M].北京:冶金工业出版社,2004.[5]M eyer L.钢的微合金化及控制轧制[M].李述创等译.北京:冶金工业出版社,1984:199.收修改稿日期:2007 04 28信息国际钢铁协会国际经营研讨会在浦项举办国际钢铁协会人才开发委员会在2007年5月20日开始在浦项举办为期一周的13届国际管理研讨会,有世界20个国家的39名人员出席该研讨会。