Nb元素對含Ti低碳微合金鋼動態連續冷卻轉變行為的影響

  微合(he)金(jin)高(gao)強(qiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)以其(qi)高(gao)強(qiang)度、高(gao)韌性(xing)和優異(yi)的(de)(de)焊(han)接性(xing)能(neng)而(er)(er)被(bei)廣泛使用(yong)(yong)(yong)在建筑行業、橋梁建設、能(neng)源傳輸和汽車工業領(ling)域。這類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)采(cai)用(yong)(yong)(yong)低C成(cheng)分設計保證(zheng)良好的(de)(de)焊(han)接性(xing)能(neng),同時添(tian)(tian)加(jia)(jia)Nb、V、Ti和Mo等(deng)一(yi)種(zhong)或(huo)多種(zhong)微合(he)金(jin)元(yuan)素(su),主要通過(guo)細(xi)晶強(qiang)化(hua)(hua)、固溶強(qiang)化(hua)(hua)、相變強(qiang)化(hua)(hua)和沉淀強(qiang)化(hua)(hua)來(lai)保證(zheng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)強(qiang)度。過(guo)去研(yan)究人(ren)員認為(wei)添(tian)(tian)加(jia)(jia)微合(he)金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)主要作用(yong)(yong)(yong)是細(xi)晶強(qiang)化(hua)(hua),而(er)(er)析出強(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)貢(gong)獻(xian)很(hen)小(xiao)。然而(er)(er),近年來(lai)日本JFE鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵(tie)公司研(yan)究人(ren)員以Ti-Mo微合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)為(wei)基(ji)礎成(cheng)功開(kai)發出一(yi)種(zhong)具(ju)有良好擴孔性(xing)能(neng)的(de)(de)高(gao)強(qiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),并將其(qi)商業命名為(wei)“NANOHITEN”,這類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)特征是鐵(tie)素(su)體(ti)基(ji)體(ti)上分布(bu)著大量尺寸約為(wei)3nm的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物,對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)屈服強(qiang)度的(de)(de)貢(gong)獻(xian)可達(da)300MPa。

  東北大學(xue)軋(ya)(ya)制技術(shu)及連軋(ya)(ya)自動化(hua)國家重點實驗(yan)(yan)室的(de)研究(jiu)(jiu)者們以含Nb-Ti低碳(tan)微合(he)金鋼為研究(jiu)(jiu)對(dui)象,利用(yong)熱模擬試驗(yan)(yan)機測(ce)定了實驗(yan)(yan)鋼的(de)動態CCT曲線,研究(jiu)(jiu)了Nb元素(su)對(dui)實驗(yan)(yan)鋼連續冷卻轉變規律的(de)影響(xiang),利用(yong)OM和(he)TEM對(dui)等(deng)溫淬火工藝處理(li)后實驗(yan)(yan)鋼的(de)顯微組(zu)織及析出(chu)行為進行了研究(jiu)(jiu)。

  實驗鋼(gang)(gang)采(cai)用150kg真空感應熔煉并澆注,切(qie)取(qu)縮孔,鍛為100mm×100mm×120mm的鋼(gang)(gang)坯(pi)。將鋼(gang)(gang)坯(pi)重新加(jia)熱(re)至(zhi)1250℃保溫(wen)2h,在實驗室450mm二輥可(ke)逆熱(re)軋實驗軋機上進行7道(dao)軋制,最終板厚(hou)(hou)約為12mm。將12mm厚(hou)(hou)鋼(gang)(gang)板置于(yu)1250℃箱(xiang)式電阻(zu)爐中保溫(wen)72h,使碳化物盡可(ke)能完全溶解于(yu)基體,然后淬(cui)火至(zhi)室溫(wen)。從處理后的鋼(gang)(gang)板上切(qie)取(qu)直徑(jing)為Φ8mm、長15mm的標(biao)準熱(re)模擬試樣。研(yan)究結果表明:

  (1)通過對比含(han)(han)Nb-Ti鋼和含(han)(han)Ti鋼的(de)(de)動(dong)態CCT曲(qu)線(xian)可(ke)知,Nb元素使得含(han)(han)Ti低碳微合金鋼的(de)(de)動(dong)態CCT曲(qu)線(xian)整體向右下方移動(dong),提高了實驗鋼的(de)(de)淬透性(xing)。

  (2)經等(deng)溫淬火處理(li)后的(de)含(han)Nb-Ti鋼和含(han)Ti鋼的(de)顯微組織(zhi)均由等(deng)溫轉(zhuan)變(bian)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)鐵素體(ti)和淬火產(chan)(chan)生(sheng)的(de)馬氏體(ti)組成。

  (3)對含Nb-Ti鋼和含Ti鋼的(de)析出物(wu)尺寸進(jin)行統計可知(zhi),其析出物(wu)平均尺寸分別(bie)為6、8、4.2nm,Nb元(yuan)素增大了(Nb,Ti)C與基體之(zhi)間應變能,使(Nb,Ti)C在等(deng)溫過程中更易粗化。

  (4)利用Orowan機制對經等溫淬火處(chu)理后的(de)含Nb-Ti鋼(gang)(gang)和(he)含Ti鋼(gang)(gang)的(de)析(xi)出強化量進(jin)行估算,其(qi)析(xi)出強化量分別為(wei)90.6、142.3MPa。