微合金非调质钢的现代进展

《微合金非调质钢的现代进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微合金非调质钢的现代进展孟繁茂付俊岩（中信微合金化技术中心专家委员会）提要本文简述了微合金化元素Nb、Ti、V、B等在非调质钢中的应用以及非调质钢在厚板型钢、轨钢、棒钢、锻件等制品的生产技术现代进展。主题词铌微合金非调质钢TMCPTPCPTSCTMT1前言非调质高强度钢定义为在轧延状态或常化处理状态通常具有高强度钢的性能的钢材[18]。微合金化技术和控轧控冷技术相互作用是非调质钢生产的物理冶金在线（生产线）调质的过程，省却了调质处理再加热，取得了调质钢或超过它的性能。仅此一点在节约能源、降低成本方面就具备了独特的优势，使国民经济各个部门的钢铁产业，特别是高层建筑、高压

2、线塔、大型桥梁、钢轨、矿井结构、海上平台、海上大型浮体、舰船、码头建设、大型土木、汽车、能源、电力等的钢铁产业都随着钢产量的增加而增长，它是社会发展的钢铁文明的一方面，是社会所追逐的目标，它是现代文明之显在标志。美国钢铁产业达50~60亿吨，日本也有15~20亿吨。钢铁是善待人与地球的绿色材料，它将永久性的发展。非调质钢的发展是永无止境的。因为性能/价格远优于调质钢，且节约矿产资源和能源，非调质钢的产量与品种的多样性是钢铁强国的标志。一种新型非调质钢的问世都伴随着微合金化研究的新发现和TMCP的新拓展，甚至设备的更新、改造。超细晶粒的研究是这一趋势的“先头部队”。固溶

3、铌对晶界的拖曳作用，相变的抑制作用，应变诱导行为的促进作用，正在为众多研究学者所重视。催促新钢材的诞生，革新型的超大功率和特殊型的加工设备，超冷设备将向前发展。非调质钢的发展是微合金化技术和热机械处理及其冷却技术发展的结晶。钢种及工艺已成庞大系列，本文不能全面容纳，只就大断面产品，铌有特别贡献的厚板，H型钢、棒钢以及形状复杂的大型锻件等铁素体、珠光体型、马氏体型、1双相型、贝氏体型的非调质钢，从实用出发，以实例介绍给钢材生产与钢材使用部门。2微合金化非调质钢工程设计作为概念必须了解现代化的微合金化非调质钢的生产是微合金化元素的应用和TMCP或其拓展工艺相结合。所以，钢

4、质设计分为两个部分即采用Nb、V、Ti、B等的微合金化元素和控制加工热处理及其冷却控制工艺。各种冶金因素的控制水平决定了生产钢的主要性能指标。2.1锻造微合金化非调质钢这类高强度非调质钢生产技术要求高，不易掌握。在锻造过程中各部位变形量不一，温度分布不均匀，奥氏体晶粒变形与再结晶倾向复杂多变，最易生产混晶和晶粒异常长大。因而淬透性产生不均匀的变化。因此化学成分与工艺设计要解决如下三个问题。2.1.1拓宽非再结晶热加工温度区间即提高再结晶停止温度（Tnr）[1]，降低Ar3转变温度。铌是提高Tnr降低Ar3最有效的元素，见图1，Mneq公式和图3，图5。图1固溶微量元素

5、的再结晶停止温度（基本成分：0.07C-1.4Mn多道次轧制后10~85℃/s急冷）铌即可提高Tnr又可降低Ar3点使控轧温度拓宽为200℃左右，对温度不均匀的晶粒控制极为有利。非再结晶区的加工，变形量可累加计总变形量，因而能够防止临界变形对晶粒度的影响。22.1.2混晶现象的解决技术晶粒粗化开始领先于晶粒细化Nb(CN)计算值质点的完全溶解，并发生于质点粗—01188℃53m)1203℃69化到某临界半径rc时。rc可由下式μ1081℃411251℃68求得：6R0f32−1r=(−)cπ2ZGRAINSIZE(式中，Ro是基体奥氏体晶粒半径，AVERAGEPRIO

6、R-AUSTENITEf是晶粒细化质点的体积分数，Z是粗大晶粒与其相邻小晶粒的半径之比，称之为混晶比。图2普碳钢和Nb微合金化钢的原始奥氏体当Ostwald成熟时，即溶度积晶粒尺寸与再加热温度的关系[2]平衡，体积分数f不变，但小于rc的质点溶解，而大于rc质点长大，结果阻止晶粒长大的质点密度下降，质点对晶界的“钉札”作用失去平衡，表面自由能较大的小晶粒被相邻的大晶粒吞蚀，大晶粒继续长，继续下去变成晶粒异常长大。热加工应避开混晶区。Nb的混晶区最高，Nb微合金化钢的混晶区，也因析出物的稳定性的提高而提高。参考DeArdo研究组的最新工作，见图2。随着析出物Nb（CN）

7、稳定性的提高混晶区向高温移动，晶粒度呈双峰分布，0.09Nb双峰区1200℃以上。按Nb（CN）的溶度积计算的全溶温度与混晶区和实验值符合得很好。根据溶度积原理以Nb-Ti,Nb-V,Nb-Ti-V复合应用提高析出物的体积分数和质点的稳定性以控制混晶区是行之有效的。这决定于固溶度积和Ostwald成熟。Nb是最佳元素。2.1.3微合金非调质钢的淬透性作为马氏体转变的基础特性，钢的淬透性是决定钢的组织成分和机械性能的主要因素。钢的淬透性用DI的大小表示，高淬透性（HighDI）和低淬透性（LowDI）钢物理冶金效应不同，需要分别讨论。高低淬透性的分界标