铌微合金化钢的开发现状及发展趋势(四)
  发布时间:2012年08月24日 点击数:

3  含高强度捧线材—建筑用Nb/V热轧带肋螺纹钢筋
  屈服强度大于400MPa的高强度棒材和钢筋多采用含V,Nb的微合金化钢,但是,当钢中碳和氮含量较高时,以钒微合金化更有效,而且,含钒钢生产工艺最稳定。在无特殊性能要求,钒铁价格低迷时的情况下,生产含钒钢还是最佳的选择。但是,在钒铁价格高价运行的情况下,采用微合金化技术路线应是最经济的方案。
  1981年以前,在步进式加热炉出现前,由于难以保证坯料上下面加热均匀,铌在上下面的溶解和析出程度产生差异,导致轧后棒材的侧弯问题一直困扰着铌在热轧钢筋钢中的应用。研究和生产实践证明:要发挥铌的最大效果,必须在降碳的同时选择合理的加热温度,保证全部或至少大部分铌在轧钢前固溶到奥氏体中,在轧钢过程中一部分铌以NbC析出,阻止再结晶和晶粒长大,得到的细化晶的室温组织,具有好的韧性和可弯曲性。保留的固溶铌在随后的冷却过程中均匀析出,进一步强化室温组织。在合理的工艺条件下,0.01%~0.02%Nb作用相当于0.02%~0.03%V。对提高可焊接热轧钢筋(-0.02%C)钢的屈服强度,铌的作用比钒作用更有效。
  一般来说,在控制晶粒尺寸方面,铌比钒作用更为效。但是,在较高C和高N钢中,由于后者的有效性,而有直接的冲突。为了获得铌的最佳作用,应当采用足够高的均热温度,以在轧钢之前确保绝大部分的铌溶解进奥氏体中。在轧钢过程中,铌以NbC质点析出阻止再结晶和晶粒长大,从而得到具有良好的延性和可弯曲性的室温组织。到80年代后,步进式加热炉的的推出,使钢坯的均热温度更加均匀,这有利于铌的应用,从而消除了过去在较高碳的含铌的棒材生产中令人头痛的棒材歪扭问题。但是,在低碳 (0.20%C)可焊接的钢筋中,铌比钒对提高钢筋的屈服强度更为有效。因此,为获得一定的强度水平,可以用更少量的铌替代钒。
  五 含铌表面硬化钢
  新开发钢典型化学成分为 0.2%C、0.10%S、0.50%Mn、1.0/2.0%Cr、0.0015%B、0.05% Nb。和SCr420钢相比,为了降低钢热轧态的硬度,降低了C、Si和Mn含量水平,控制硼的加入量和铬的含量水平来调整钢的淬透性,通过加入铌来防止渗碳时的晶粒粗化。由于NbC的钉扎作用,可使奥氏体粗化温度大大提高。也就是说,含铌钢可以用比不含铌的钢高很多的渗碳温度进行渗碳处理,在要求同样渗碳深度时,减少处理时间而使成本大大降低,同时还减少了渗碳件的变形。
  六 含铌弹簧钢
  随着设计应力增加,高强度调质处理弹簧钢要求具有合乎需要的吭张强度、屈服强度、疲劳强度、抗下垂性和腐蚀疲劳强度以及延迟断裂阻力。在1990初,为减轻客车的重量,采用高合金弹簧钢以提高强度 (1300MPa)。但是,到了2000年,弹簧钢研究的发展方向已经又回到减少合金元素的含量上来。
在日本,为节约合金成本,把汽车螺旋弹簧的设计应力又从 1300MPa降到1200MPa,开发了一种设计应力1200MPa的新钢种。成分为0.4%C、1.8%Si、0.5%Ni、1.1%Cr、0.15%V、0.025%Nb、0.0015%B。
  七 含铌高强度抗SSC油井管
  开采含腐蚀性硫化氢的深油气井需要高强度的油井管,并要求具有良好的抗硫化物应力开裂倾向的性能SSC。理想的抗SSC的显微组织通常是具有细小原始奥氏体晶粒和均匀分布碳化物颗粒。在这方面,日本联合研究开发实验室做了很好的研究工作。过去十年间开发的铌微合金化高强度油井管钢中系列中,通常都采用铌微合金化技术以利用 Nb(C,N)碳氮化物阻碍晶粒长大,可以在奥氏体化时形成细晶粒组织。这是铌在获得最佳抗SSC性能方面最重要的特性。此外,为了获得超细晶粒组织还特别开发了新的热处理工艺,如轧后加速冷却和感应加热。在这些新工艺中,铌起到重要的细化晶粒作用,此外,还发现含铌钢在高温下奥氏体化其二次析出强化作用可以有效提高后续。的回火软化抗力。
    八 含铌铸钢
  70年代后期,铌微合金化的铸钢在诸多新的应用方面有很大增长。由于铌在高温有阻止奥氏体晶粒粗化和析出强化的作用,为铸钢提供了高强度、良好的韧性、抗疲劳性及抗蠕变性能。因此,对要求条件苛刻的铸钢件,常常采用铌微合金钢生产。较低碳含量的含铌铸钢也具有良好的韧性和可焊接性,并可以不再预热和焊后热处理。因此,近年来在铸造业中,含铌铸钢的产量在不断增长。如炼钢用的渣包铸钢(0.05-0.10%C,Ni—Cr—Mo—0.05%Nb),加铌可大大提高其高温强度和使用寿命。另外,含Mn—Mo—Nb(十V)的(0.4%Mo、0.04%Nb、0.06%V)铸钢件,如汽缸、牵斗、连接件、节点、铁路车辆的挂钩和用于支撑核反应堆框架的重665kg连接件的铸钢均在工程中应用着。

                   ——本文摘自《中国金相分析网》