铌微合金化钢的开发现状及发展趋势(二)
  发布时间:2012年08月08日 点击数:

三 高强度结构型钢
  2001年,结构型钢的生产开始采用控制轧制和在精轧后加速冷却新工艺技术。如由Arbed设计了“分级水冷系统”(WSC),可以减少或消除在凸缘宽度方向上及凸缘和较厚型钢的幅板间的温度差,因此保证力学性能均匀。另一种是“淬火—自回火”加速冷却系统(QST)。较理想的工艺路线是把WSC和QST结合起来。这些新的工艺允许使用较低的碳含量,从而改善了钢的韧性和焊接性。按照需要的强度水平,加入 (0.01%—0.05% ) Nb 或 Nb (0.04%)+V(0.06%—0.10%)补偿由于降碳造成的强度损失。
  80年代,美国钢铁业发展了近终形连铸含铌结构型钢/梁的技术,并已商业化。
四 铌作为微合金化元素在长型钢材中的应用
  到上世纪80年代以后,冶金和材料专家们根据铌的物化特性将铌在板带材的物理冶金的知识应用到棒线材,型材,锻件和铸钢等的工程用的热处理钢材上,进一步扩大和发展了铌应用科学与技术。
  目前,在我國有一个技术认识上的误区,认为铌微合金化仅仅适用于板带钢材,只有钒微合金化钢适于长型材,但并未注意到只要在深入理解铌的物理冶金的特性的基础上,界定显微组织类型、控制适宜的均热温度,终轧温度和轧后的冷却制度,棒线材和大断面长型材采用铌或铌—钒复合微合金化同样是优化的选择。
  1 微合金化非调质钢(热/冷锻材)
  a)微合金化非调质铁素体—珠光体钢
  大部分用途的传统锻钢基本成分范围为0.25%~0.50%C,0.3%—0.6%引,0.7%~1.3%Mn。加入约0.1%钒使钢中先共析铁素体和珠光体中的铁索体通过VN析出得到强化,锻态抗拉强度可以提高到800~1000MPa水平。上世纪70—80年代,欧洲早期就开发了中碳—V—N微合金化非调质钢49MnVS3,当时人们就认识到提高钒加入量可使这些钢的强度呈线性增加,但由于晶粒粗大而恶化了韧性。为适应汽车制造厂对安全性的要求,改善钢强韧性成为微合金化非调质钢一项主要的技术要求。上世纪90年代,由ASCOMETAL(法国)生产的Nb—V非调质钢,利用了铌的晶粒细化降低珠光休片层间距,控制相变和析出强化的三重作用,使METASAFE钢成为Nb—v非调质钢家族的主要成员。
  b) 微合金化非调质多相钢
  2000年左右,在北美地区开发和生产低碳—铁素体+贝氏体+马氏体(F+B+M)的“多相”钢BHS—1和FreeformTM钢。多相微合金非调质钢是低C—Mn—Mo—Nb类钢,降低含碳量为0.10%~0.15%C,添加 0.05%—0.12%Nb。加铌的目的是为了加工过程中奥氏体调节以及在控制冷却过程中的相变特性,以得到一定数量的贝氏体和马氏体。 Mn—Mo—Nb钢表现出来的多相组织所具有的连续屈服应力—应变特性对冷冲与冷锻生产来说是非常理想的。使用多相钢可直接淬火,省去传统钢所需的球化退火和再加热和调质工序。
  c) 直接淬火—自回火马氏体微合金锻钢
  铌在这类钢中的作用是弥散分布未溶的Nb(C,N)颗粒可以阻止再结晶,避免在锻造、调整过程中以及在进入淬火介质之前的停留过程中奥氏体晶粒长大。在锻造温度高达1290℃的条件下,钢的晶粒尺寸仍然能保持超过ASTM晶粒度5级的水平。固溶的铌可以有效地提高钢的淬透性,使钢的强度提高20%。

                  ——本文摘自《中国金相分析网》