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鈮微合金化鋼的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(四)
  發(fā)布時間:2012年08月24日 點擊數(shù):

3  含高強度捧線材—建筑用Nb/V熱軋帶肋螺紋鋼筋
  屈服強度大于400MPa的高強度棒材和鋼筋多采用含V,Nb的微合金化鋼,但是,當(dāng)鋼中碳和氮含量較高時,以釩微合金化更有效,而且,含釩鋼生產(chǎn)工藝最穩(wěn)定。在無特殊性能要求,釩鐵價格低迷時的情況下,生產(chǎn)含釩鋼還是最佳的選擇。但是,在釩鐵價格高價運行的情況下,采用微合金化技術(shù)路線應(yīng)是最經(jīng)濟的方案。
  1981年以前,在步進式加熱爐出現(xiàn)前,由于難以保證坯料上下面加熱均勻,鈮在上下面的溶解和析出程度產(chǎn)生差異,導(dǎo)致軋后棒材的側(cè)彎問題一直困擾著鈮在熱軋鋼筋鋼中的應(yīng)用。研究和生產(chǎn)實踐證明:要發(fā)揮鈮的最大效果,必須在降碳的同時選擇合理的加熱溫度,保證全部或至少大部分鈮在軋鋼前固溶到奧氏體中,在軋鋼過程中一部分鈮以NbC析出,阻止再結(jié)晶和晶粒長大,得到的細(xì)化晶的室溫組織,具有好的韌性和可彎曲性。保留的固溶鈮在隨后的冷卻過程中均勻析出,進一步強化室溫組織。在合理的工藝條件下,0.01%~0.02%Nb作用相當(dāng)于0.02%~0.03%V。對提高可焊接熱軋鋼筋(-0.02%C)鋼的屈服強度,鈮的作用比釩作用更有效。
  一般來說,在控制晶粒尺寸方面,鈮比釩作用更為效。但是,在較高C和高N鋼中,由于后者的有效性,而有直接的沖突。為了獲得鈮的最佳作用,應(yīng)當(dāng)采用足夠高的均熱溫度,以在軋鋼之前確保絕大部分的鈮溶解進奧氏體中。在軋鋼過程中,鈮以NbC質(zhì)點析出阻止再結(jié)晶和晶粒長大,從而得到具有良好的延性和可彎曲性的室溫組織。到80年代后,步進式加熱爐的的推出,使鋼坯的均熱溫度更加均勻,這有利于鈮的應(yīng)用,從而消除了過去在較高碳的含鈮的棒材生產(chǎn)中令人頭痛的棒材歪扭問題。但是,在低碳 (0.20%C)可焊接的鋼筋中,鈮比釩對提高鋼筋的屈服強度更為有效。因此,為獲得一定的強度水平,可以用更少量的鈮替代釩。
  五 含鈮表面硬化鋼
  新開發(fā)鋼典型化學(xué)成分為 0.2%C、0.10%S、0.50%Mn、1.0/2.0%Cr、0.0015%B、0.05% Nb。和SCr420鋼相比,為了降低鋼熱軋態(tài)的硬度,降低了C、Si和Mn含量水平,控制硼的加入量和鉻的含量水平來調(diào)整鋼的淬透性,通過加入鈮來防止?jié)B碳時的晶粒粗化。由于NbC的釘扎作用,可使奧氏體粗化溫度大大提高。也就是說,含鈮鋼可以用比不含鈮的鋼高很多的滲碳溫度進行滲碳處理,在要求同樣滲碳深度時,減少處理時間而使成本大大降低,同時還減少了滲碳件的變形。
  六 含鈮彈簧鋼
  隨著設(shè)計應(yīng)力增加,高強度調(diào)質(zhì)處理彈簧鋼要求具有合乎需要的吭張強度、屈服強度、疲勞強度、抗下垂性和腐蝕疲勞強度以及延遲斷裂阻力。在1990初,為減輕客車的重量,采用高合金彈簧鋼以提高強度 (1300MPa)。但是,到了2000年,彈簧鋼研究的發(fā)展方向已經(jīng)又回到減少合金元素的含量上來。
在日本,為節(jié)約合金成本,把汽車螺旋彈簧的設(shè)計應(yīng)力又從 1300MPa降到1200MPa,開發(fā)了一種設(shè)計應(yīng)力1200MPa的新鋼種。成分為0.4%C、1.8%Si、0.5%Ni、1.1%Cr、0.15%V、0.025%Nb、0.0015%B。
  七 含鈮高強度抗SSC油井管
  開采含腐蝕性硫化氫的深油氣井需要高強度的油井管,并要求具有良好的抗硫化物應(yīng)力開裂傾向的性能SSC。理想的抗SSC的顯微組織通常是具有細(xì)小原始奧氏體晶粒和均勻分布碳化物顆粒。在這方面,日本聯(lián)合研究開發(fā)實驗室做了很好的研究工作。過去十年間開發(fā)的鈮微合金化高強度油井管鋼中系列中,通常都采用鈮微合金化技術(shù)以利用 Nb(C,N)碳氮化物阻礙晶粒長大,可以在奧氏體化時形成細(xì)晶粒組織。這是鈮在獲得最佳抗SSC性能方面最重要的特性。此外,為了獲得超細(xì)晶粒組織還特別開發(fā)了新的熱處理工藝,如軋后加速冷卻和感應(yīng)加熱。在這些新工藝中,鈮起到重要的細(xì)化晶粒作用,此外,還發(fā)現(xiàn)含鈮鋼在高溫下奧氏體化其二次析出強化作用可以有效提高后續(xù)。的回火軟化抗力。
    八 含鈮鑄鋼
  70年代后期,鈮微合金化的鑄鋼在諸多新的應(yīng)用方面有很大增長。由于鈮在高溫有阻止奧氏體晶粒粗化和析出強化的作用,為鑄鋼提供了高強度、良好的韌性、抗疲勞性及抗蠕變性能。因此,對要求條件苛刻的鑄鋼件,常常采用鈮微合金鋼生產(chǎn)。較低碳含量的含鈮鑄鋼也具有良好的韌性和可焊接性,并可以不再預(yù)熱和焊后熱處理。因此,近年來在鑄造業(yè)中,含鈮鑄鋼的產(chǎn)量在不斷增長。如煉鋼用的渣包鑄鋼(0.05-0.10%C,Ni—Cr—Mo—0.05%Nb),加鈮可大大提高其高溫強度和使用壽命。另外,含Mn—Mo—Nb(十V)的(0.4%Mo、0.04%Nb、0.06%V)鑄鋼件,如汽缸、牽斗、連接件、節(jié)點、鐵路車輛的掛鉤和用于支撐核反應(yīng)堆框架的重665kg連接件的鑄鋼均在工程中應(yīng)用著。

                   ——本文摘自《中國金相分析網(wǎng)》

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