鞍鋼釩,鈦,鈮微合金鋼的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)

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1、鞍鋼釩、鈦、鈮微合金鋼的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)林滋泉敖列哥郝森鞍山鋼鐵集團(tuán)公司1前言中，含釩鋼牌號(hào)有139種，占所有鋼種的57%，據(jù)七十年代以來(lái)，隨著國(guó)家資源的開(kāi)發(fā)和科學(xué)研統(tǒng)計(jì)我國(guó)鋼鐵業(yè)每年用釩量超過(guò)2000噸［2］。盡究水平的提高，釩、鈦、鈮、氮等合金元素做為開(kāi)管如此，我國(guó)低、微合金鋼的生產(chǎn)還沒(méi)有擺脫數(shù)量發(fā)低合鋼的有效元素得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)微合型發(fā)展模式，從低、微合金鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，金元素儲(chǔ)量豐富，氧化釩的儲(chǔ)量達(dá)到2500萬(wàn)噸，20MnSi、U71Mn重軌等條形材及部分16Mn鋼板占占世界第三位；氧化鈦的儲(chǔ)量為6.289億噸，幾乎了主要部分。若按國(guó)際通行

2、計(jì)算方法計(jì)算，我國(guó)真占世界總儲(chǔ)量的45.58%；氧化鈮儲(chǔ)量為388萬(wàn)噸。正的低、微合金鋼產(chǎn)量比例極低，特別是平材的比因此我國(guó)具有發(fā)展微合金化鋼的巨大資源優(yōu)勢(shì)。隨例更低，表1給出了1995年中國(guó)低、微合金占總著冶金生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)的更新與變革，微合金鋼產(chǎn)量的份額［３］。它表明了中國(guó)的低、微合金元素的使用已使低合金高強(qiáng)度鋼領(lǐng)域的品種發(fā)生鋼產(chǎn)量、品種結(jié)構(gòu)與世界先進(jìn)國(guó)家差距甚遠(yuǎn)。在全了深刻的變化，微合金元素的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用充實(shí)了低球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，在世界鋼鐵生產(chǎn)能力趨于飽合金鋼的物理冶金內(nèi)容和強(qiáng)韌化原理［１］。其中合的背景下，大力發(fā)展低、微合金鋼，調(diào)整產(chǎn)品

3、結(jié)釩的應(yīng)用已十分廣泛，在我國(guó)已形成多種牌號(hào)的釩構(gòu)無(wú)疑是我國(guó)鋼鐵發(fā)展的必由之路。含釩鋼及釩、鋼及釩微合金化鋼，我國(guó)納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼種號(hào)鈦、鈮微合金鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景非常廣闊。表11995年中國(guó)低、微合金鋼產(chǎn)量份額年產(chǎn)量低、微合金鋼產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量比例低、微合金鋼板產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量(萬(wàn)噸)(萬(wàn)噸)(%)(萬(wàn)噸)(%)9400.0365.823.8946.00.4892鞍鋼含釩微合金化鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用100MPa以上。2.1釩、鈦、鈮在鋼中的微合金化作用合金元素釩在鋼中的有利作用主要是以其碳、氧化物形式存在于基體和晶界上，起到沉淀強(qiáng)化和抑制晶粒長(zhǎng)大的作用。釩在鐵素體中

4、的溶解度比在奧氏體中的溶解度小的很多，隨著相變的進(jìn)行，在一定的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件下，釩的碳、氮化物在相界析出，通過(guò)在兩相區(qū)加速冷卻，可以細(xì)化晶粒，控制其碳、氮化物的析出，其沉淀物的大小和分布，決定了其沉淀強(qiáng)化的效果。由于釩和氮有很強(qiáng)的親和力，在添加一定量的釩的同時(shí)，增加一定量的氮，使其強(qiáng)化效果更為有效。圖1表明了鞍鋼開(kāi)發(fā)的15MnVN鋼板不同溫度條件下力學(xué)性能和析出相參圖1950℃水冷后不同加火溫度下析出相與數(shù)的關(guān)系，說(shuō)明了在不同析出溫度條件下，VC析力學(xué)性能的關(guān)系出量的變化對(duì)鋼板力學(xué)性能指標(biāo)的影響。一般通過(guò)除了釩以外，鈦元素也在低、微合金鋼開(kāi)發(fā)中

5、釩在鐵素體中的沉淀析出，可使鋼的強(qiáng)度增加起了重要作用，在低合金高強(qiáng)度鋼中加入微量鈦即1可有效抑制鋼中奧低體晶粒長(zhǎng)大，尤其是對(duì)高溫區(qū)合作用也是近年來(lái)鞍鋼開(kāi)展的工作之一。如作為九奧氏體晶粒長(zhǎng)大的抑制作用更為明顯。由于鈦的析江大橋用鋼的15MnVN，對(duì)其母材及焊接接頭的時(shí)出可固定焊接件粗晶區(qū)的自由氮，并抑制焊縫區(qū)的效韌性提出了較嚴(yán)格的要求，而15MnVN鋼經(jīng)大線晶粒長(zhǎng)大，對(duì)鋼的焊接性能有很大改善。80年代能量焊接后，熔合線附近區(qū)域中固溶氮量增加，韌中期，鞍鋼有機(jī)會(huì)從國(guó)外進(jìn)口較低價(jià)格的鈮鐵，逐性下降，應(yīng)時(shí)效不足［４］，國(guó)外非調(diào)質(zhì)大線能量步深入開(kāi)展了含鈮低合

6、金鋼的研究，由于鈮在低用鋼多采用加入微量鈦的方法，利用TiN的析出以C-Mn鋼中固溶阻滯或析出機(jī)制有明顯固定焊后粗晶區(qū)中自由氮，并抑制晶粒粗化，提高韌性。圖3給出了含鈦量不同的三種15MnVN鋼焊接粗晶區(qū)的奧氏體晶粒尺寸，表明了在t8/5=60s時(shí)的大線能量焊接熱循環(huán)條件下微量鈦的作用，晶粒度保持在7-8級(jí)。圖4給出了微量鈦對(duì)15MnVN鋼焊接粗晶區(qū)析出相的影響。表2是加入微量鈦(0.029%)與未加鈦的母材時(shí)效后的沖擊韌性結(jié)果對(duì)比。加鈦后后15MnVN(C)鋼母材對(duì)應(yīng)變時(shí)效敏感性明顯下降，時(shí)效后的沖擊韌性也有所提高，特別是裂紋擴(kuò)展功在總功中所占比

7、例(59%)大大高于未加鈦的A鋼(38%)。說(shuō)明鈦與氮更強(qiáng)有力的結(jié)合使母材中自由態(tài)氮原子進(jìn)一步減少。既使經(jīng)過(guò)5%塑性應(yīng)變后，在時(shí)效處理中也不易形成釘扎位錯(cuò)的柯氏氣團(tuán)，顯現(xiàn)出較小的脆化傾向。釁5給出了含鈦圖2Nb、Ti對(duì)鋼再結(jié)晶性能的影響0.029%的15MnVN鋼與不含鈦鋼的時(shí)效沖擊韌性對(duì)比，在-40℃下粗晶區(qū)時(shí)效韌性仍達(dá)到36J/cm2，的抑制高溫氏體再結(jié)晶發(fā)生的效果，使含鈮鋼在控而不含鈦的鋼在室溫下沖擊值也只有20J/cm2，說(shuō)軋控冷工藝中顯示出很大的優(yōu)越性。圖2給出了明在15MnVN鋼中加入微量鈦對(duì)提高粗晶區(qū)韌性有Nb、Ti對(duì)奧氏體再結(jié)晶的影

8、響。釩、鈮、鈦的復(fù)明顯作用。圖3鈦含量對(duì)15MnVN鋼焊接粗晶區(qū)和奧氏體晶粒度的影響2表215MnVN鋼母材應(yīng)變時(shí)效試驗(yàn)結(jié)