成分,扎制道次及压下量,扎起始及终了温度对微合金控扎钢组织性能的影响

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1、成分，扎制道次及压下量，扎起始及终了温度对微合金控扎钢组织性能的影响摘要：微合金钢的发展微合金化钢是采用现代冶金生产流程生产的高技术钢铁产品，它是过向钢中添加少量微合金化元素（如Nb、V、Ti等），进行合金化，通过高纯洁度的冶炼工艺炼钢，在加工过程中施以控制轧制和控制冷却等新工艺，通过控制钢的晶粒细化和碳氮化物沉淀强化的物理冶金过程，在热轧状态下获得高强度、高韧性、高可焊接性、良好的成型性能等最佳机械性能配合的工程结构材料。微合金化钢的开拓是钢的微合金化最为突出的技术进展，其原因不仅在于改进工艺、降

2、低成本的需要，主要是大大改善了钢的力学性能和使用工艺特性。关键词：微合金钢温度元素成分扎制1.1微合金化钢的强化理论通过合金化、塑性变形和热处理等手段提高金属强度的方法称为金属的强化。强化方法有细晶强化、沉淀强化、固溶强化、形变强化等，对于不同种类的钢，其强化方式各有特点，既可以是单一的强化方式，也可以是复合强化方式。实际强化过程中，往往是好几种强化机制同时作用。通常在微合金化钢中添加一些合金化元素的主要强化作用是：①细晶强化，②析出强化。细晶强化晶粒细化是钢最主要的强化方式之一，同时，它也是钢铁材

3、料大幅度提高韧性的最重要的韧化方式。1.1.1晶粒细化之所以既能提高钢的强度，又能提高钢的韧性，其原因是：材料的晶粒越细，晶界面积就越大，而晶界两边的晶粒取向完全不同且完全无规则，并且晶界是原子排列相当紊乱的地区。因此，当塑性形变和微裂纹由一个晶粒穿过晶界进入另一个晶粒时，由于晶界阻力大，穿过晶界就比较困难；另外，穿过晶界后滑移方向和裂纹扩展又需改变。与晶内的形变及裂纹扩展相比，这种既要穿过晶界而又要改变方向的形变及裂纹扩展将要消耗很大的能量，故晶界的存在将使材料的强度和韧性都得到提高，并且材料的晶

4、粒越细，材料的强度和韧性就越高。1.1.2晶粒长大是通过晶界迁移来实现的，所以影响晶界迁移的因素都会影响晶粒的长大，了解了这些影响因素后就可以采用合理的工艺使晶粒细化程度达最佳效果，这些因素主要有：1)温度。由于晶界迁移的过程就是原子的扩散过程，温度越高，原子扩散系数越大，晶粒长大速度就越快。通常在一定温度下晶粒长大到一定程度就不再长大，但温度升高后晶粒又会继续长大。2)杂质及合金元素。杂质及合金元素溶入基体后都能阻碍晶界运动，特别是晶界偏聚现象显著的元素，其作用更大。一般认为被吸附在晶界的溶质原子

5、会降低晶界的界面能，从而降低晶界的驱动力，使晶界不易移动。3)第二相质点。弥散的第二相质点对于阻碍晶界移动起着重大作用。晶粒大小与第二相质点半径成正比，与第二相质点的体积分数成反比。即第二相质点越细，数量越多，则阻碍晶粒长大的能力越强，晶粒越细小。在钢中加入少量的Nb、V、Ti、Al等元素，形成适当体积分数和尺寸的碳化物、氮化物等第二相质点能有效地阻碍高温下晶粒的长大。4)相邻晶粒的位相差，晶粒的界面能与相邻晶粒的位相差有关，小角度晶界的界面能小于大角度晶界的界面能，而界面移动的驱动力又与界面能成正

6、比，因此，前者的移动速度要小于后者。综合起来看，在微合金控轧钢中获得细晶的主要方法为：细化相变前的奥氏体晶粒，促进微合金元素碳氮化物的析出，增加奥氏体内部形核质点、快速冷却和弥散粒子钉扎阻碍晶界迁移等多种微合金化与控轧控冷相结合的方法。通过这些技术手段，可以获得微米、亚微米级的超细晶粒组织。析出强化材料通过基体中分布有细小弥散的第二相质点而产生强化的方法称为第二相强化或析出强化。析出强化是一种非常有效的重要强化方式。微合金钢中析出强化通过沉淀析出，可以获得沉淀相质点。钢中细小弥散的沉淀相通过与位错发

7、生交互作用，造成对位错运动的障碍度得以提高，也称为沉淀强化。添加微量的微合金元素可获得成百兆帕的强度增量，同时微合金碳氮化物析出相还有晶粒细化作用。沉淀强化效果明显。1.2微合金元素中仅Nb、V、Ti有析出强化作用，它们的碳、氮化物在奥氏体中溶解度是不同的，依次递增：TiN、NbN、TiC、NbC、VC，在铁素体中的溶解度大小次序也是如此。Nb的强度增量主要靠晶粒细化，而V的强度增量主要靠析出强化，Ti的作用居中，特点是0.08％以下主要是晶粒细化，超过0.08％时析出强化起主要作用。晶粒细化是同时

8、提高强度和韧性的唯一手段，而微合金沉淀强化在提高强度的同时却有损于韧性。在晶粒细化和沉淀强化二者同时存在的情况下，钢可以保持焊接性。1.2.1钒微合金化主要采用钒铁或钒氮合金的添加，大量研究表明，钛、氮是含钒微合金钢中一种十分有效的合金化元素，是能够改善钢的强韧性的较好配合。钒作为唯一既可控制其在γ→α过程中的相间析出，又可在铁素体中随机析出的微合金化元素，在高强度低合金钢中得到了广泛的应用。1.2.2V在微合金钢中的主要作用有以下几个方面：1)加热时阻碍奥氏体晶粒粗