钒微合金化技术进展及应用-2019-01-17
不同钒微合金化方式对钢筋强屈比的影响
不同钒微合金化方式对钢筋强屈比的影响
钒微合金化是一种重要的钢铁材料强化方式，可以显著提高钢材的力学性能。
在钢筋中，由于钒的加入，可以显著提高钢筋的强度和屈服点，同时降低塑性变形能力。
然而，
不同的钒微合金化方式对钢筋的强屈比有不同的影响，需要进行研究和探究。
目前研究表明，钒在钢中的形态有很大的影响。
钒可以以溶解状态的形式存在于钢中，也可以以非溶解状态的形式存在于钢中。
钒微合金化通常是通过钒的非溶解态方式实现
的。
钒微合金化的方式包括：包括钢液中添加钒微合金元素、通过锭材等添加钒微合金元
素等方式实现。
这些方式中，最常见的是在钢液中添加钒微合金元素，因为这种方式较为
简便，同时效果也比较显著。
另外，在钢液中添加钒微合金元素时，还需要注意添加量的控制。
过多的钒微合金元
素的添加会导致钢筋的强度变得过高，这会影响钢筋的可加工性和成型性。
总之，不同的钒微合金化方式对钢筋的强屈比有不同的影响。
在实际生产中，应根据
具体情况选择合适的钒微合金化方式和添加量，以达到最优化的加工和使用效果。
钒研究新型材料的重要元素
钒研究新型材料的重要元素钒是一种重要的过渡金属元素，具有广泛的应用领域。
在材料科学中，钒的研究对于发现和制备新型材料具有重要意义。
本文将探讨钒在研究新型材料中的重要性，并介绍一些钒在材料领域的应用。
一、钒的物理性质钒是一种具有金属光泽的银白色金属元素，化学符号为V，原子序数为23，原子量为50.9415。
它具有较高的熔点和热导率，且具有良好的韧性和抗腐蚀性能。
此外，钒还表现出较高的硬度和耐磨性，使其成为制备高强度、高耐磨材料的理想选项。
二、钒在新型材料研究中的应用1. 钒合金钒与其他金属元素合金化可以改变金属的性能和结构。
例如，钛合金中添加适量的钒可以提高其强度和耐腐蚀性能。
此外，钒还可以用于制备高熔点合金，如钒铌合金和钒钛铁矿合金等。
这些合金在航空航天、汽车制造和核工业等领域有着重要应用。
2. 钒氧化物钒氧化物是一类重要的材料，具有宽电子带隙和良好的导电性能。
它们在电池、电子器件和光电器件等领域被广泛应用。
例如，钒氧化物可用于制备高性能锂离子电池的正极材料，其高容量和优异的循环稳定性使之成为一种具有潜力的动力电池材料。
3. 钒基超导材料钒在超导材料领域也具有重要的应用价值。
一些钒基超导体，如钒钛矿结构的钒硫化物和钒氧化物等，显示出较高的临界温度和较好的输运性能。
这些材料对于研究超导机制和应用于超导电器件具有重要意义。
4. 钒基催化剂钒及其化合物在催化领域也表现出良好的性能。
例如，钒基催化剂可用于氧化反应、还原反应以及有机合成中的氧化脱氢等反应。
钒基催化剂具有高催化活性、良好的选择性和较好的耐久性，对于实现清洁能源和高效催化过程具有重要意义。
三、结语钒作为一种重要的元素，在新型材料研究中扮演着重要角色。
它的物理性质和化学特性使得钒在合金、氧化物、超导材料和催化剂等各个领域都具备广泛应用的潜力。
通过深入研究钒的性质和应用，我们可以进一步推动新型材料的发展，推动科技进步和社会发展。
钒氮合金的应用及展望
0. 90~ 1. 20
1. 00~ 1. 40
V
0. 08~ 0. 12
0. 12~ 0. 15
0. 06~ 0. 08
0. 08~ 0. 12
N < 0. 018 < 0. 018 < 0. 018 < 0. 018
∀ 14 ∀
四川冶金
第 27 卷
500 MPa 级焊接钢筋, 添加 0. 06~ 0. 08 % V+ ( 120 ~ 160) # 10 6[ N] 即可满足要求; 而对转炉钢, 由于 残余氮含量比电炉钢低, 需要添加更高的钒含量。
1. 2 钒氮合金的加入方法 大量的试验和生产实践表明, 钒氮合金在炼钢 过程中可采用与钒铁合金相同的加入方法, 不需要 采取特殊措施。对于转炉冶炼工艺, 如不经真空处 理, 通常在出钢 1/ 3 时直接加入钢包内, 出完钢后进 行吹氩搅拌, 以保证钒氮合金充分熔化和成分均匀; 如需真空处理, 则 在真空处理过程 中加入钢包内。 通常钒、氮的收得率可以分别保持在 90 % 以上和 60 % 以上。 1. 3 钒氮合金的增氮效果 钒氮合金的应用为钒、氮同时合金化提供了一
国内最典型的成功应用实例是以400mpa级钢筋为代表的棒材产品钒氮合金代替钒铁fev进行钒微合金化可以显著提高钢筋强度而不影响塑性和焊接性能与此同时在保证钢筋一定强度的情况下可以减少合金的加入量降低合金化成本因此目前国内许多钢铁企业已采用钒氮合金生产高强度钢筋
第 27 卷 第 4 期 2005 年 8 月
( 2) 在含钒钢中, 氮与钒结合不仅可以提高钒的 强化效应, 而且可以减少其负面影响, 充分利用氮作 为合金元素来进一步提高钢的强度。
( 3) 钒氮微合金化通过优化钒的析出和细化铁 素体晶粒, 充分发挥了晶粒细化强化和沉淀强化两 种强化方式的作用, 大大改善了钢的强韧性配合, 对 高强度低合金钢强度的贡献超过了 70 % , 充分体现 了微合金化在技术经济方面的优势。
钒制品先进制造技术开发及应用政策
钒制品先进制造技术开发及应用政策钒制品先进制造技术开发及应用政策是当前工业领域的热门话题。
钒是一种重要的金属材料，广泛用于钢铁生产、航天航空、新能源储能等领域。
随着工业技术的不断发展，钒制品的制造技术也在不断更新换代，为了更好地促进钒制品的制造技术开发和应用政策的制定，我将在本文中对这一主题进行全面的评估和探讨。
一、钒制品制造技术的发展历程1. 传统冶炼工艺在钒制品的发展历程中，传统的冶炼工艺是首先需要了解的。
这些传统工艺如高炉冶炼法、电炉法等在钒制品的生产中发挥了重要作用。
2. 先进制造技术随着科技的进步和工业的发展，钒制品的制造技术也在不断更新。
新型的制造技术如氧气转炉法、电弧炉法等逐渐成为主流。
二、钒制品在不同领域的应用政策1. 钢铁生产领域钒作为合金元素，可以显著提高钢铁的强度和硬度。
在钢铁生产领域，钒制品的应用政策一直备受关注。
2. 航天航空领域在航天航空领域，钒制品被广泛应用于制造航空发动机和导弹等高端装备，因此相关的应用政策也备受瞩目。
3. 新能源储能领域随着新能源的快速发展，钒制品作为储能材料备受关注。
相关的应用政策也将对新能源领域的发展产生重要影响。
三、个人观点和理解就我个人而言，我认为钒制品的先进制造技术开发及应用政策对于推动工业领域的发展具有重要意义。
随着新技术的不断涌现，我们有信心在钒制品制造技术和应用政策方面迈出更大的步伐，推动工业领域更加健康、可持续地发展。
总结回顾通过本文的探讨，我们对钒制品先进制造技术开发及应用政策有了更加全面、深刻和灵活的理解。
传统的制造技术和新型的制造技术都对钒制品的发展起到了积极作用，而相关的应用政策也将为不同领域的发展提供支持和保障。
我相信，在政府、企业和科研机构的共同努力下，钒制品的制造技术和应用政策一定会迎来更加美好的未来。
经过全面的评估和探讨，本文对钒制品先进制造技术开发及应用政策进行了深入的分析，并共享了个人的观点和理解。
希望本文能够对读者对这一主题有所启发，并对相关领域的发展有所助益。
钒氮微合金化在HRB400E钢筋生产中的应用及研究
钒氮微合金化在HRB400E钢筋生产中的应用及研究
钒氮微合金化在HRB400E钢筋生产中的应用及研究
柳洪义;徐峰;李哲;轩宗宇;张涛
【期刊名称】《河北冶金》
【年(卷),期】2017(000)002
【摘要】介绍了钒氮微合金HRB400E钢筋的试验情况,探讨了钒氮强化机理.研究了钢筋的成分、生产工艺、金相组织、力学性能,结果表明:采用钒氮微合金化工艺生产的HRB400E钢筋,钢的化学成分和力学性能稳定,金相组织符合国标要求,氮元素对钢筋屈服强度的提高起到了积极作用.
【总页数】5页(15-19)
【关键词】钒氮微合金化;HRB400E钢筋;应用;研究
【作者】柳洪义;徐峰;李哲;轩宗宇;张涛
【作者单位】河钢集团唐钢公司,河北唐山063016;河钢集团唐钢公司,河北唐山063016;河钢集团唐钢公司,河北唐山063016;河钢集团唐钢公司,河北唐山063016;河钢集团唐钢公司,河北唐山063016 【正文语种】中文
【中图分类】TG335.6
【相关文献】
1.H RB400热轧带肋钢筋微氮合金化研究与应用 [J], 王建军
2.钒氮微合金化工艺开发HRB400热轧带肋钢筋的生产实践[J], 聂雨青; 温德智
3.钒氮微合金化HRB400钢筋生产实践 [J], 李素华
4.钒氮微合金化HRB400抗震钢筋的研制 [J], 陈伟。
《钒微合金钢的热变形行为及相变动力学研究》
《钒微合金钢的热变形行为及相变动力学研究》篇一一、引言钒微合金钢因其良好的力学性能和加工性能在多个工程领域得到广泛应用。
对钒微合金钢的热变形行为及相变动力学的研究，不仅有助于了解其组织演变过程和力学性能，也有助于提高材料在生产加工中的质量和效率。
本文旨在探讨钒微合金钢的热变形行为及其相变动力学，以期为实际生产提供理论依据。
二、钒微合金钢的组成与性质钒微合金钢的组成元素主要为铁、碳、钒以及其他微量合金元素。
这些元素的分布、配比等特性直接影响其性能和加工效果。
其组织结构和性质不仅决定了其在工程中的应用范围，而且也影响其热变形行为及相变动力学的研究。
三、热变形行为研究（一）热变形过程钒微合金钢的热变形过程主要涉及材料在高温下的塑性变形行为。
这一过程受温度、应变速率、应变量等因素的影响，这些因素的变化将导致材料内部组织结构的改变，从而影响其力学性能。
（二）热变形行为的影响因素1. 温度：温度是影响钒微合金钢热变形行为的关键因素。
随着温度的升高，材料的塑性变形能力增强，但过高的温度可能导致晶粒长大，降低材料的力学性能。
2. 应变速率：应变速率的大小直接影响材料的热变形行为。
应变速率过大可能导致材料内部的应力集中，产生裂纹；而过小的应变速率可能使材料的塑性变形不充分。
3. 应变量：应变量反映了材料的塑性变形程度。
过大的应变量可能导致材料产生不均匀的晶粒尺寸和形态，从而影响其力学性能。
四、相变动力学研究（一）相变过程钒微合金钢的相变过程主要涉及材料在加热或冷却过程中的组织转变。
这一过程受加热速度、温度及合金元素的影响，可能产生多种组织结构，如珠光体、贝氏体等。
（二）相变动力学的关键因素1. 加热速度：加热速度决定了材料达到特定温度所需的时间，从而影响其组织转变的速度和程度。
2. 温度：温度是影响相变的关键因素，不同的温度可能导致不同的组织结构形成。
3. 合金元素：钒等合金元素的加入可能改变材料的相变过程和相变产物，从而影响其性能。
钒(V)(合金化)
钢中存在的碳化钒为NaCI(BI)型面心立方结构的间隙相,其中的间隙原子(特别是碳原子)常会发生一定程度的缺位,使其化学组成式中碳的系数小于1, 氮化钒中由于氮原子缺位很少,可认为是VN.氮化钒的形成温度仅稍高于低碳钢的Ac3温度,一般来说也能用来控制奥氏体的再结晶,但高碳钢的情况例外,因为它的转变温度较低。
当然,在控制正火钢的晶粒长大方面,氮化钒确实起到了一定的作用。
但是钒的主要作用是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150 MPa以上。
钒的这种效果,在轧材中显得尤为重要。
钒在低合金高强度钢中的第二个作用就是它对钢转变特性的影响。
钒不象铌,也不象除了硅以外的大多数其它合金元素,至少当其单独加入时,并不抑制铁素体的形成,相反,它却加速珠光体的形成。
钒的这种特性在焊接件中尤其重要,因为它促进了焊接热影响区(HAZ)中奥氏体晶界上铁素体的形成,当然也包括晶粒内铁素体的形成,而这些将增加HAZ的韧性。
钒能促进珠光体的形成,还能细化铁素体板条.钒象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,这可以通过高温淬火获得,尽管这往往不实用或不经济。
在少量钼存在的情况下,钒的溶解度将会增加研究发现,V的溶解温度较低!溶解度大,在常规的加热温度下V很容易全部固溶在钢中,因此在冷却过程中,钒可以充分的与C!N结合,图1.8是微合金元素碳!氮化物的溶解度曲线,VN比VC的溶解度低,在高温奥氏体区可析出VN,阻止了奥氏体晶粒长大;在较低的温度下VC能在铁素体区析出,起到析出强化的作用v对推迟再结晶的影响较小,它可以提高钢的晶粒粗化温度,降低再结晶温度,扩大了奥氏体再结晶区的温度范围,因此V-N微合金钢可以采用高温奥氏体区的再结晶控制轧制,使奥氏体晶粒通过反复轧制得到细小的奥氏体颗粒,起到细化晶粒的作用"含V钢中,随着N含量增加,V(C,N)析出相的密度增大,颗粒尺寸减小,并且颗粒之间的距离也随着变小,也就是说析出反应的化学驱动力增加,导致形核率增大,沉淀效果提高,使强度增加形成VC的理想化学配比(4.24)V(C,N)析出的一个重要特征是:在同一个试样中,甚至同一晶粒内,析出模式多种多样[1,2]。
《钒微合金钢的热变形行为及相变动力学研究》
《钒微合金钢的热变形行为及相变动力学研究》篇一一、引言钒微合金钢作为一种重要的金属材料，具有优异的力学性能和工艺性能，广泛应用于汽车、机械制造、建筑等多个领域。
其热变形行为及相变动力学研究对于理解其加工过程、优化生产工艺、提高产品性能具有重要意义。
本文旨在研究钒微合金钢的热变形行为及相变动力学，为实际生产提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验选用钒微合金钢为研究对象，其化学成分及力学性能符合国家标准。
2. 实验方法（1）热变形行为研究：采用热模拟试验机对钒微合金钢进行热压缩试验，研究其在不同温度、应变速率下的流变行为及组织演变。
（2）相变动力学研究：通过金相显微镜、X射线衍射等手段，观察钒微合金钢在加热、保温、冷却过程中的相变行为，研究相变动力学参数。
三、钒微合金钢的热变形行为1. 流变行为钒微合金钢在热压缩过程中，流变应力随温度和应变速率的变化而变化。
在高温低应变速率条件下，流变应力较小，材料易于变形；而在低温高应变速率条件下，流变应力较大，材料变形困难。
2. 组织演变钒微合金钢在热压缩过程中，组织演变主要表现为动态再结晶和晶粒长大。
随着温度的升高和应变速率的降低，动态再结晶程度增加，晶粒尺寸增大。
同时，钒元素的加入对组织演变具有显著影响，可有效细化晶粒，提高材料力学性能。
四、钒微合金钢的相变动力学研究1. 相变过程钒微合金钢在加热、保温、冷却过程中发生一系列相变，主要包括奥氏体化、析出相的形成与长大等。
这些相变过程对材料的力学性能和工艺性能具有重要影响。
2. 相变动力学参数通过金相显微镜、X射线衍射等手段观察相变过程，并利用相关软件计算相变动力学参数，如相变温度、相变速率等。
这些参数对于优化生产工艺、提高产品性能具有重要意义。
五、结果与讨论1. 热变形行为结果通过热模拟试验机得到钒微合金钢在不同温度、应变速率下的流变应力曲线和组织演变图。
结果表明，钒微合金钢具有较好的热变形性能，在适当温度和应变速率下易于加工成型。
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0.06 0.04
0.3% C
0.02
0 900
1000
1100
1200
1300
1400
Reheat Temperture, C
微合金化钢的热塑性
• Nb、V均降低钢的热塑性 • Nb钢热塑性开始下降温
度比V钢高100-150℃ • V钢更容易连铸
铸造性能 Castability 钒对低合金高强度钢板坯开裂倾向的影响
0.20 ＜0.003 ＜0.003 0.99
1.01
内容提要 Outline
• 国内外钒钢的发展 (Background) • 钒钢的冶金学特性(Metallurgical Characteristics) • 钒氮微合金化技术 (V-N Microalloying)
• 氮的强化作用 (N Strengthening Effect ) • 钒钢的晶粒细化 (Grain refinement in V-N steels)
• 氮的强化作用 (N Strengthening Effect ) • 钒钢的晶粒细化 (Grain refinement in V-N steels)
• 钒微合金化钢品种发展( V-microalloyed Steels)
V钢的发现
钒Vanadium
•
美丽元素 The Beautiful Element
0.06%V Steel
抗回火软化 /二次硬化
Temper resistance/secondary hardening
Element
C Cr Co Mn Ni W Mo Si V
Retardation in tempering per 1%
addition -40 0 8 8 8 10 17 20 30
0.02
0.025
0.03
wt% N
350
Isothermal transformation
(b)
650°C/500s
300
250
200
150
100
50 0
0.12V-0.023N 0.12V-0.013N 0.06V-0.025N 0.12V-0.005N
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
– 广泛的适应性 Effective Strengthening at all Carbon Levels
– 可控的强化效果 Predictable Strengthening over Large V Alloying Range (up to 0.15%)
V在铁素体中析出
0.005%N
氮对V(CN) 析出的影响
• 钒微合金化钢品种发展( V-microalloyed Steels)
V-N复合微合金化技术
利用廉价的氮，提高V析出效率，细化钢的晶粒尺寸，实 现低成本、高性能、高效率
钒
创 新 与 应 用
氮 微 合 金 化 技
术
钒氮微合金化理论体系
钒氮钢晶粒细化技术 钒氮钢生产工艺技术 低成本钒氮钢品种技术
N在钒钢中的作用 析出理论模型
Vanadium Strengthening at Different Nitrogen Levels
300
250 200
150
100 50
0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
%V
50 ppm 100 ppm 150 ppm 200 ppm
抗应变时效
C-Mn Steel
昆士兰州
[Queensland]
新西兰
[New Zealand]
磁铁矿 [Magnetite] 铁矿砂 [Iron Sands] 石油,油页岩,沥青砂 [Oil, Oil Shale and Tar Sands] 含磷矿 [Phosphorous Ores] 铀矿 [Uranium Ores] 含钒的粘土 [Vanadiferous Clays]
差距－吨钢钒消耗
Specific V consumption：
China (<0.04kg) less than world average level (0.053kg) 中国有巨大市场潜力
内容提要 Outline
• 钒钢的发展 (Background) • 钒钢的冶金学特性(Metallurgical Characteristics) • 钒氮微合金化技术 (V-N Microalloying)
wt% C
微合金碳氮化物溶解度
高溶解度
V, Nb in Solutiion, Wt %
Effect of Reheat Temperature on Maximum Solubility of VN and
NbC
Nb @ 0.10% C
Nb @ 0.15% C
Nb @ 0.20% C
Nb @ 0.30% C
世界钒的生产与消耗
中国是全球钒产业增长驱动力
中国钒产业的发展
V钢的发展与应用
• 早期应用：
– 1900年，英国谢菲尔德大学 Arnold教授工、模具钢领域，包 括了从高速钢到冷作、热作模具 钢
– 1910年，福特汽车关键部件
• 50年代起，钒微合金化钢发展 ，扩大了钒的应用
– >90%钒用于钢铁的合金化，其中 ，65%用于微合金化结构钢；
◇ 80‘s，RCR技术，V-Ti微合金钢的发展 ◇ 90‘s，第三代TMCP技术，利用VN诱导晶内铁素体（
IGF），V-N钢高强度厚板和厚壁H型钢 ◇ CSP技术发展，促进了V-N微合金化高强度带钢的发展
V-HSLA Steels in China
中国钢铁产品结构 China Steel Products Mix
• 氮的强化作用 (N Strengthening Effect ) • 钒钢的晶粒细化 (Grain refinement in V-N steels)
• 钒微合金化钢品种发展( V-microalloyed Steels)
为什么用钒？
• 钒钢的冶金学特性（技术优势）
– 良好的工艺性 Easy to Use During Steelmaking • High Recovery In Alloy Additions • Good Castability • High Solubility in Reheat Operations • No Additional Roll Force Requirements
V @ 50 ppm N
V @ 100 ppm N
V @ 150 ppm N
V @ 200 ppm N
Nb @ 0.05% C
0.18 0.16 0.14
50 ppm N
100 ppm N
150 ppm N 200 ppm N
0.05% C
0.1% C
0.12
0.1
VN
0.08
NbC
0.15% C 0.2% C
高氮钢
25 MPa
V%
Vanadium Saving
0.1
0.08
0.08
0.06 0.04
合金钢 9%
低合金钢 38%
碳素钢 53%
含钒钢种类
HSLA钢：
建筑、钢筋、桥梁、 管线、造船、汽车等
特殊钢/不锈钢：
工模具、高速钢、耐 磨钢、耐热钢等
铸钢铸铁：
钒在特殊钢中应用
1. 工具、模具钢 2. 耐热钢、高温合金 3. 合金结构钢
中国含钒钢标准分布
钒钢在国防工业中的应用
钒钢在建筑工程中的应用
低变形抗力
To( C) 977 946 917 889 863 838 814
250
200
150
C-Mn
100
50
Nb V
流动应力, N/mm2
[Flow Stress, N/mm2]
1000/T ( oK)
终轧温度对平均流动应力的影响
[Mean Flow Stress as a Function of Hot Rolling Temperature at the Finishing Stand]
Influence of Vanadium on Propensity for Slab Cracking in HSLA Steel
钒微合金钢铸造性能
Ref. K. M. Banks, A. Tuling and B. Mintz: Materials Science and Technology, Vol. 27, 2011, 1309-1314
▪ 析出相尺寸分布
▪ V-N钢小于10nm细小颗粒数量明显 增加：从21%提高到32%
Distribution Ratio of Vanadium, %
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
V V(C,N) V M3C V sol
V V(C,N) V M3C V sol
– 钢中钒的消耗：
– 世界平均0.050kgV/吨钢
– 中国0.045kV/吨钢
V微合金化结构钢的发展
◇ 50‘S，焊接应用，增碳强化 受限制，细晶强化技术的 发展促进了微合金钢的发展
◇ 60-70‘s，开发了系列V-N钢，YS达到320-560MPa，包 括了板、带、型钢；
◇ 65年后，控轧工艺商业化，Nb微合金钢发展，为进一 步提高强度，发展了Nb-V控轧钢
V Steel
85ppm[N] 35.5 8.2 56.3
VN Steel
180ppm[N] 70 10 20
氮对V(C,N)相间析出的影响