700 MPa级Ti-Nb-V-Mo复合微合金化高强钢的工业研制

基于CSP工艺,采用Ti基复合微合金技术、控轧控冷及平整工艺,开发了屈服强度700 MPa级别的薄规格高强钢,借助SEM、TEM、EDS和力学性能测试等,分析了不同轧制工艺参数对高强钢性能、组织及析出物的影响。结果表明,该高强钢组织由准多边形铁素体及极少量粒状珠光体构成;薄规格强化及冷却速度控轧的细晶强化、卷取温度控制的析出强化共同决定了钢的组织和力学性能;高温大压下、头部连续冷却有利于薄规格细晶强化,高温(890±20℃)终轧、高温(620±20℃)卷取有利于析出大量尺寸20 nm以下且弥散分布细小的以含Ti为主的(Ti, Nb, Mo)C粒子,析出强化作用明显。与平整前相比,热轧带卷平整后钢屈服强度提高约30 MPa、抗拉强度提高约10 MPa、延伸率降低了7.9%～16.7%。     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

CSP流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、物理化学相分析等方法并结合热力学计算,分析了CSP工艺生产的钛微合金化高强钢的析出物特征及析出规律.研究发现：屈服强度700 MPa级高强钢中存在大量球形的纳米级TiC和Ti( C,N)粒子及少量不规则形状、100 nm以上的Ti4 C2 S2粒子,TiN在连轧前完成析出,TiC主要在卷取和空冷时析出.不含钼钢和含钼钢(0.1% Mo)中MC相的质量分数为0.049%和0.043%,由于钼的加入,含钼钢中Ti的析出量较少,但析出粒子更为细小,并定量得到了不含钼钢和含钼钢的析出强化效果分别为126 MPa和128 MPa.     

热轧低碳钒钢强韧化机制的研究

采用不添加Mo,Cr,Ni,低成本V-N微合金化的成分设计,对实验钢进行控轧控冷(TMCP)实验,探讨其相变机理与析出行为,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段,系统地研究了热轧微观组织和综合力学性能.结果表明,显微组织为针状铁素体、准多边形铁素体和粒状贝氏体及少量三角状M/A岛,析出的细小V(C,N)粒子呈不规则的椭球状,较均匀弥散地分布于铁素体基体内部.实验钢的屈服和抗拉强度分别为618,701 MPa,断后延伸率19%,冷弯性能合格,扩孔率达到94%,延伸凸缘性能及低温冲击性能良好,满足轮辐用钢的加工要求.细晶强化、固溶强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

卷取温度对高Ti高强钢组织及性能的影响

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等仪器研究卷取温度对高Ti微合金热轧高强钢显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着卷取温度的升高,抗拉强度不断减小,屈服强度先增加再减小,伸长率不断增大。当350℃卷取时,试验钢拥有良好的综合力学性能,即抗拉强度为1 253 MPa,屈服强度为1 099 MPa,伸长率为13%,-20℃冲击功为102 J。这是因为该卷取温度略低于M_s点,试验钢显微组织由大量板条贝氏体(细小且交织)、少量马氏体和针状铁素体组成,这种显微组织能有效阻碍位错运动,从而提高强度。同时大角度晶界能够阻碍裂纹扩展,再加上板间的薄膜M/A,保证了材料的塑性和韧性。     

V-N微合金化Q550D高强度中厚板

对V-N微合金化Q550D高强度中厚板进行了控轧控冷工艺试验,研究了沿厚度方向不同位置的显微组织,并测定了其综合力学性能.结果表明:V-N微合金化Q550D中厚板显微组织为多边形铁素体+针状铁素体,表面至心部的平均晶粒尺寸逐渐增大,针状铁素体的质量分数逐渐减少,20~30 nm的(Ti,V)N及小于10 nm的V(C,N)析出物弥散地分布在多边形铁素体和针状铁素体基体上;试验钢屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、-20℃冲击功分别为651 MPa,733 MPa,18%,170 J;细晶强化、析出强化、位错强化、固溶强化、针状铁素体组织强化为主要的强化机制;晶粒细化、低C成分设计、针状铁素体组织的形成为主要的韧化机制.     

卷取温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却工艺,研究卷取温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响规律.结果表明:卷取温度由504℃降至250℃时,铁素体体积分数变化很小(857%～878%),铁素体晶粒尺寸变化也很小(36～37μm),组织中的硬相由以贝氏体为主转变为以马氏体为主;实验钢的抗拉强度由510MPa升至597MPa,屈服强度由475MPa降至389MPa,延伸率变化较小(322%～350%).另外,随着卷取温度的降低,铁素体与贝氏体或马氏体间的变形协调能力降低,使扩孔过程中微孔提前形核,同时加快了已有微孔的长大及合并过程,导致试样发生的塑性变形减小,扩孔性能降低,扩孔率由1014%降至524%.     

590MPa级热轧V-N高强车轮钢组织性能控制

对一种低成本V-N微合金化钢进行了控轧控冷实验,探讨了相变机理与析出行为,并系统地研究了其综合力学性能.结果表明,显微组织为多边形铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体,纳米尺度V(C,N)析出质点弥散地分布于铁素体或贝氏体铁素体基体内部.抗拉强度615MPa实验钢具有优良的断后延伸率,冷弯性能合格,扩孔率达到95%,满足轮辐用钢的加工要求,低温冲击性能良好.细晶强化、位错强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

DH36高强度船板钢中碳化物及碳氮化物析出行为

利用碳复型法通过透射电子显微镜研究工业级DH36高强度船板钢在控轧控冷工艺下纳米级碳化物和碳氮化物的析出行为,并针对钢液冷却过程分别对碳化物及氮化物的析出规律进行热力学计算。研究结果表明:钢中普遍存在的析出相为(Nb,Ti)(C,N)碳氮化物和(Nb,Ti)C碳化物,均为FCC,Na Cl型结构,其中(Nb,Ti)(C,N)基本呈立方形,(Nb,Ti)C大多由富Ti的"核"部和富Nb的"帽"部构成;析出粒子均为单相,其晶格常数随Ti与Nb物质的量比的变化而微弱变化;通过统计粒子粒径及分布规律,利用Orowan绕过机制计算得出此类钢中沉淀强化对屈服强度的贡献约为166 MPa;钢中第二相析出的先后顺序为Ti N,Ti C,Nb C,Nb N。     

CSP生产Ti微合金化高强钢中纳米碳化物

采用光学金相、电子显微术和化学相分析的方法并结合热力学计算,分析了紧凑式带钢生产(CSP)的Ti微合金化高强钢中的析出物及其析出规律.研究发现:高强钢中存在微米尺寸的立方TiN析出和大量纳米尺寸的析出物粒子;钢中MX相(M=Ti,Mo,Cr;X=C,N)的质量分数为0.0927%,其中10 nm以下的析出物占26.9%;均热之前和均热过程TiN已基本全部析出,连轧前TiC不具备析出的热力学条件;降低钢中N和S含量、严格控制卷取温度可增加TiC的体积分数,降低γ→α相变温度可以阻止细小碳化物长大.结果表明,析出物总的沉淀强化效果约为156 MPa,并能通过化学成分和工艺的控制进一步增强.     

冷却工艺参数对海洋工程用H型钢组织性能的影响

通过对SM490YB实验钢进行热轧和超快速冷却实验,研究了不同工艺参数对实验钢厚度方向不同位置的显微组织的影响,分析了SM490YB实验钢的强韧化机理.实验结果表明:随着终冷温度的降低,实验钢厚度方向相同位置的贝氏体和针状铁素体含量逐渐增加,多边形铁素体和珠光体含量减少;实验钢的强度和低温韧性随着终冷温度的降低而增加,终冷温度为480℃、返热温度为554℃时,力学性能最佳.冷却速率的增加可以提高实验钢的强度,但过快的冷却速率会损害材料的韧性.     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

卷后冷速对600MPa级钢板微观组织的影响

为了研究卷取后冷却速度对600MPa级低碳贝氏体高强钢钢板组织和力学性能的影响,探究获得其最佳性能的途径和方法,利用光学显微镜和透射电子显微镜（TEM）对样品进行微观组织观察和分析。研究卷取后在空气中冷却速度对卷板的板头、板间、板尾的微观组织影响。结果表明：600 MPa级钢板的组织主要由针状铁素体、板条铁素体、粒状贝氏体、板条贝氏体、M/A组成。卷板头部和尾部在空气中冷却速度较快,针状铁素体较多,强度高;中间部位冷却速度较慢,板条铁素体、粒状贝氏体较多,强度低。     

分段冷却模式下热轧双相钢的组织演变及力学性能

通过热模拟实验研究了分段冷却模式下变形温度、保温温度及保温时间对Nb-Ti微合金热轧双相钢组织演变及性能的影响.结果表明:降低变形温度可促进铁素体的转变,使马氏体形态由大块状过渡到岛状;保温温度从740℃逐渐降至580℃时,铁素体转变量先增加后减少,保温温度为660℃时铁素体转变量达到峰值;随保温时间延长铁素体转变量增加,且铁素体转变量与时间的关系曲线呈“S”型.采用超快冷+空冷+层流冷的冷却模式并通过调整终轧温度及空冷时间获得了630~710MPa的热轧双相钢,屈强比≤061,相应的组织为铁素体+马氏体或铁素体+马氏体+少量的贝氏体.