重大進(jìn)展
自20世紀(jì)70年代以來(lái),世界范圍內(nèi)低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新時(shí)期合金鋼丸,以控制軋制技術(shù)和微合金化的冶金學(xué)為基礎(chǔ),形成了現(xiàn)代低合金高強(qiáng)度鋼即微合金化鋼的新概念。進(jìn)入80年代,一個(gè)涉及廣泛工業(yè)領(lǐng)域和專用材料門類的品種開(kāi)發(fā),借助于冶金工藝技術(shù)方面的成就達(dá)到了頂峰。在鋼的化學(xué)成分—工藝—組織—性能的四位一體的關(guān)系中,次突出了鋼的組織和微觀精細(xì)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位,也表明低合金鋼的基礎(chǔ)研究已趨于成熟,以前所未有的新的概念進(jìn)行合金設(shè)計(jì)。
主要表現(xiàn)
?、?微合金化鋼基礎(chǔ)研究的新成就。
首先,對(duì)微合金化元素,尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行為的研究取得顯著的成果,這些元素的碳化物和氮化物的形成及其數(shù)量、尺寸、分布取決于冷卻過(guò)程的形變溫度和形變量,而加熱過(guò)程中碳、氮化物的存在及其特性表現(xiàn)在回火的二次硬化、正火的晶粒重結(jié)晶細(xì)化合金鋼企業(yè)黃頁(yè)、焊接熱循環(huán)作用下晶粒尺寸的控制3個(gè)主要方面。
其二、重視含Nb微合金化鋼、Nb-V和Nb-Ti復(fù)合微合金鋼的開(kāi)發(fā)合金鋼球,據(jù)統(tǒng)計(jì)幾乎占有近20年來(lái)新開(kāi)發(fā)微合金化鋼全部牌號(hào)的75%和微合金化鋼總產(chǎn)量的60%。近幾年注意到了微量Ti(≤0.015%)十分有益的作用,Ti的微處理不僅改變鋼中硫化物的形態(tài),而且TiO2或Ti2O3成為奧氏體晶內(nèi)鐵素體晶粒生核的質(zhì)點(diǎn)合金鋼熱處理工藝,Nb-Ti復(fù)合微合金化構(gòu)成超深沖汽車板IF鋼的冶金基礎(chǔ),還顯著改善了Nb鋼連鑄的裂紋敏感性。
其三,對(duì)低碳鋼強(qiáng)化的Hall-Petch關(guān)系式進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),對(duì)加速冷卻原理作了更深入的研究。人們十分有興趣采用分階段加速冷卻工藝的應(yīng)用,前期加速冷卻用于抑制鐵素體轉(zhuǎn)變,后期加速冷卻目的在于控制中、低溫產(chǎn)物的晶粒尺寸和精細(xì)結(jié)構(gòu)的組成,從而達(dá)到在較寬范圍內(nèi)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和強(qiáng)度/韌性匹配。
350MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼:微合金化+熱機(jī)械處理合金結(jié)構(gòu)鋼,機(jī)制為晶粒細(xì)化+析出強(qiáng)度。
500MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼:鐵素鐵+貝氏體、馬氏體,強(qiáng)化機(jī)制為晶粒細(xì)化、并晶界強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化。
700MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼:淬火回火組織,機(jī)制為相變強(qiáng)化+析出強(qiáng)化。
?、?工藝技術(shù)的進(jìn)步
頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉,鋼的碳含量可控制在0.02~0.03%,精煉的應(yīng)用可生產(chǎn)出碳含量在0.002~0.003%,雜質(zhì)含量達(dá)到<0.001%S、<0.003%P、<0.003%N,2~3ppm[0]和<1ppm[H]的潔凈鋼。
連鑄的成功經(jīng)驗(yàn)是低的過(guò)熱度、緩流澆注和適宜的二次冷卻,采用低頻率、高質(zhì)量的電磁攪拌,可以得到均勻的等軸的凝固區(qū)。
在再結(jié)晶控軋的基礎(chǔ)上,應(yīng)變誘導(dǎo)相變和析出的非再結(jié)晶控軋,以及(g+a)兩相區(qū)形變,已成為目前控軋厚鋼板生產(chǎn)主要方向。薄板坯連鑄連軋流程和薄帶連鑄工藝的實(shí)用化,使低合金鋼生產(chǎn)進(jìn)入了又一個(gè)新境界。
?、?低合金鋼合金設(shè)計(jì)新觀點(diǎn)
首先是鋼的低碳化和超低碳趨勢(shì),例如60年代X60級(jí)管線鋼碳含量為0.19%,70年代為0.10%,80年即使 X70和X80級(jí)管線鋼碳含量降至0.03%以下。
根據(jù)微合金化元素在鋼中的基本作用和次生作用,提出了“奧氏體調(diào)節(jié)”的概念,有意識(shí)地控制加入微合金化元素,使鋼適于一定的熱機(jī)械處理工藝,以發(fā)展新的性能更好的鋼種。
傳統(tǒng)控制軋制的合金設(shè)計(jì):微合金化的重要目的是提高再結(jié)晶停止溫度,利用非再結(jié)晶區(qū)的形變誘導(dǎo)相變和析出,Nb是理想的微合金化元素。
再結(jié)晶控制軋制的合金設(shè)計(jì):它的目的是盡量降低再結(jié)晶停止溫度,并形成阻礙晶粒粗化的系統(tǒng)。其中一種辦法是以TiN為晶粒粗化阻止劑,以V(CN)作為鐵素體強(qiáng)化。另一種方案是Nb-Mo的微合金化,具有較寬闊的可以加工的窗口。這種工藝特別適合于不能進(jìn)行低溫軋制的低功率的老舊軋機(jī)生產(chǎn)。
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