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1、第26卷第4期国外金属热处理Vol.26,No.42005年8月GUOWAIJINSHURECHULIAug,2005·材料·X含铜高纯低碳钢及其沉淀强化内蒙古科技大学材料科学与工程学院(包头041010)刘宗昌安治国任慧平摘要研究、应用含铜高纯低碳钢具有重要意义。应用理论和综合的方法分析,论述了含铜高纯高强度钢的成分、组织、性能等特点和沉淀强化规律。关键词微合金钢含铜高纯钢沉淀强化近年来,为节约资源和能源、保护环境,世界一控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。目前国内外些发达国家逐渐着眼于开发高性能的
2、新一代钢铁材已建立大规模生产纯净钢IF深冲汽车钢板生产体料。新一代钢铁材料的开发将向着高纯净度、高均系。钢中C、S、P、N、H、O质量分数之和不大于100×-6匀性和超细晶粒的方向发展。上世纪90年代,世界10。冶金学家将超纯净钢界定为S、P、N、H、O质-6主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究,其理分数之和不大于40×10。冶金技术的高速发展中,尤以日本的“超级钢”计划、中国的“新一代钢铁为新型铜合金化结构钢的生产与研究提供了技术保材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构证。图1为国内外
3、冶金企业控制钢中杂质元素含量[1]钢”引起了世界钢铁界的瞩目和热情参与。水平的发展进程。微合金高纯净含铜钢的开发应用领域越来越宽,其应用范围涉及到汽车工业、建筑用钢材、重型工程结构(起重机、载重车辆)、高压输送管道、桥梁、高压容器、集装箱、船舶等。本文将就纯净钢的概念,成分、组织、性能特点及其沉淀强化作一综合分析。1纯净钢的概念随着科学技术的进步,对钢材性能和质量的要求越来越高。进一步减少钢中夹杂含量,提高钢的纯净度,乃是21世纪发展的方向。纯净钢的市场需目前各国尚无统一的关于纯净钢的标准。钢的求不
4、断增加,关于纯净钢生产技术的研究也越来越纯净度标准是随着经济和技术的要求而不断提高深入。其研究主要包括两方面内容:一是提高钢的的,尤其是精炼技术日趋成熟的今天,为纯净度大幅纯净度,二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和度提高创造了条件。形态。前者是纯净钢研究的主要任务,只有大幅度几个国家先进企业纯净度标准的推荐值如降低钢中杂质元素的含量,才能有效地控制钢中非[2]下:金属夹杂物的数量和形态。钢的纯净度直接影响钢1)德国蒂森深冲钢:C+P+S+O+N+H<材的性能。0101%(90年代);2)韩国浦项深
5、冲钢:C+S+O+N关于纯净钢(puritysteel)或洁净钢(cleansteel)的-4+H<01008%;3)德国专家预测:C≤20×10%;P概念,一般认为,洁净钢是指对钢中非金属夹杂物-4-4-4≤15×10%;S≤5×10%;N≤15×10%;ΣO≤(主要是氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种,钢中-4-45×10%;H≤012×10%;4)新日铁公司:10×的杂质元素含量极少。钢中杂质元素要超低量,即-4-4-4-410%C,25×10%P,3×10%S,15×10%N,5钢中S、P、
6、O、N、H甚至包括C均应是超低含量,严格X国家自然科学基金资助项目(50361001)·12·国外金属热处理第26卷-4-4×10%O,1×10%H。日趋广泛的重视,认识铜在钢中的作用,开发研制含铜低碳钢具有重要应用价值和理论意义。2微合金高强度钢和低碳含铜钢的开发及应用低合金高强度钢,由于具有强度高、韧性好、易3铜对钢性能的影响成型、易焊接等良好性能,以及用途广泛、成本低等近年来,随着铜在钢中作为强化元素之应用的优点,故成为结构钢发展的主流。近二十年来,随着日益广泛,对铜的合金化作用及其对性能的影
7、响进计算机技术、控制技术、传感技术及精密测量技术等行了深入研究与再认识。当代高科技与传统钢铁工业、制造业的结合,在世界3.1提高耐蚀性范围内,微合金钢有了很大的发展。重视发展微合铜作为合金元素,目的之一是提高钢的耐蚀性。金钢,是低合金高强度钢发展的趋势。铜提高钢耐蚀性的作用早在20世纪初就为人们所微合金高强度钢的强化作用是通过在钢中添加认知。大量试验表明,铜和磷是提高钢耐大气腐蚀微量的合金元素来实现的。合金元素对钢的性能和性最有效的元素。从图2可见,仅加入011%的铜就[4]微观组织有显著影响,其含
8、量低于011%的合金元可以显著地提高钢的耐大气腐蚀性。素,称为微合金元素。如Nb、V、Ti是微合金钢中重要的合金元素。微合金化的物理本质是:通过元素的固溶及其固态反应,影响晶体结构、纳米结构和组织形貌,从而使钢获得新的特殊性能。在钢中添加微量的Nb、V、Ti,可保证钢在碳当量较低的情况下,通过其碳化物、氮化物颗粒的弥散析出以及Nb、V、Ti的固溶,细化晶粒,提高钢的强度、韧性,使钢具有良好的使用性能。由于新型微合金高纯净钢中碳、氮含量极低,传统的微合金化元素的作用无法
