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1、稀土在含铌钢中的作用规律摘 要：研究了稀土对含铌钢组织和性能的影响,研究结果表明,稀土元素的加入使钢的纵横向强度先下降而后上升,钢的延伸率和冲击功则先上升而后下降,其对改善钢的强度和-20℃以下冲击功的各向异性不明显,而且对细化晶粒度和夹杂物级别影响不显著,但稀土元素的加入使铌的析出量略有增加。关键词：稀土 含铌钢 性能1 前 言 近几十年来,随着微合金化元素Nb、V、Ti在钢中的广泛应用,使得微合金化钢得到了迅速发展,而微合金化元素Nb、V、Ti主要是利用其碳氮化物应变诱导析出与高温形变再结晶的交互作用产生晶粒细化以及沉淀强化的效
2、果来提高材料的强度和韧性,但钢中其它元素的存在会对碳氮化物的沉淀析出反应产生影响,因此在含铌钢中稀土元素的加入同样会影响到其强化效果,研究表明［1］,稀土在奥氏体相温度范围可以阻止铌沉淀相的析出过程,并且有迹象显示:在奥氏体相区及铁素体相区,稀土对含铌沉淀相析出的作用规律可能不同,因此本研究主要开展稀土对含铌钢作用的研究,探寻稀土在含铌钢中的作用规律,探讨不同稀土含量对含铌钢的组织、性能以及沉淀相析出规律的影响。2 试验条件和试验方案 试验钢在50kg真空感应炉中冶炼,稀土为含铈量大于99%的纯铈金属,稀土在冶炼终点和出钢前加入,试
3、验钢的化学成分见表1。 表1 稀土微合金钢化学成分(w) %编号SiMnPNbCSRE10.211.200.0160.0390.0670.0045020.191.200.0150.0380.0680.00390.032530.171.190.0150.0410.0520.00300.049540.181.180.0160.0340.0530.00270.092050.181.160.0160.0410.0500.00440.1540 试验钢先采用铝线进行脱氧处理后使用氩气保护注锭,钢锭为50kg的圆锭,钢锭在1200℃
4、加热保温2h,在小轧机上进行两阶段控轧,开轧温度1150℃,再结区轧制温度为1000～1150℃,非再结晶区轧制温度为800～950℃之间进行,具体轧制工艺参数见表2所示。 表2 轧制工艺参数项 目初 轧精 轧道 次1234567温度/℃＞1000＞1000＞1000＜1000＜1000＜1000＜1000出口厚度/mm12090604022128压下量/mm3030302018104变形量/%202533.333.34545.433.33 试验结果及分析3.1 稀土对钢的力学性能的影响3.1.1 稀土对钢的屈服点、抗拉
5、强度的影响 试验钢的横向、纵向屈服点及抗拉强度平均值见表3所示,由表可见,稀土的加入,首先使含铌钢的纵横向性能下降,在稀土含量为0.05%左右时最低,而后随着稀土含量的增加,其纵横向力学性能又提高,这与有关文献报导所呈现的趋势相吻合［2］。 表3 稀土微合金钢的屈服点及抗拉强度编号横向屈服点/MPa横向抗拉强度/MPa横向屈强比纵向屈服点/MPa纵向抗拉强度/MPa纵向屈强比14405300.8304305230.82324485250.8524184980.83934055130.7903684650.79044485200
6、.8614204980.84454735530.8554485450.8123.1.2 稀土对钢的延伸率、断面收缩率及冷弯的影响 表4为各组试验钢的横向与纵向延伸率及横向断面收缩率结果,图1、图2、图3则为其对应的曲线图,由图表可见,随着稀土含量的增加,钢的延伸率和断面收缩率提高,当RE含量达到0.06%左右时有一峰值出现,而后随着稀土含量的增加,钢的延伸率和断面收缩率下降。图1 稀土与横向断面收缩率的关系图2 稀土与横向延伸率的关系图3 稀土与纵向延伸率的关系 表4 各组试验钢的横向与纵向延伸率及横向断面收缩率编号横向延伸率/%
7、横向断面收缩率/%横向冷弯试验纵向延伸率/%纵向冷弯试验1-12447完好28完好1-22567完好25完好2-12566裂纹32完好2-22757裂缝28完好3-12664完好32完好3-22869完好36完好4-12870完好31完好4-22468完好31完好5-11945裂纹26完好5-21565微裂纹29完好3.1.3 稀土对钢的冲击功的影响 不同稀土含量,不同温度下试验钢的横向和纵向冲击功平均值见表5及表6所示,图4、图5则分别为其对应-40℃时的曲线,由图可见,在含铌钢中,随着稀土含量的增加,其不同温度下冲击功的数值均呈
8、现先上升而后下降的规律,当RE含量达到0.03%左右时,钢的纵向冲击功达到最大值,而后逐渐下降,当RE含量达到0.05%左右时,横向冲击功数值最高,这是因为,稀土元素的加入把塑性的呈条带状的MnS夹杂物变成了高硬度难变形
