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1、稀土在含鈮鋼中的作用規(guī)律摘 要：研究了稀土對(duì)含鈮鋼組織和性能的影響,研究結(jié)果表明,稀土元素的加入使鋼的縱橫向強(qiáng)度先下降而后上升,鋼的延伸率和沖擊功則先上升而后下降,其對(duì)改善鋼的強(qiáng)度和-20℃以下沖擊功的各向異性不明顯,而且對(duì)細(xì)化晶粒度和夾雜物級(jí)別影響不顯著,但稀土元素的加入使鈮的析出量略有增加。關(guān)鍵詞：稀土 含鈮鋼 性能1 前 言 近幾十年來,隨著微合金化元素Nb、V、Ti在鋼中的廣泛應(yīng)用,使得微合金化鋼得到了迅速發(fā)展,而微合金化元素Nb、V、Ti主要是利用其碳氮化物應(yīng)變誘導(dǎo)析出與高溫形變?cè)俳Y(jié)晶的交互作用產(chǎn)生晶粒細(xì)化以及沉淀強(qiáng)化
2、的效果來提高材料的強(qiáng)度和韌性,但鋼中其它元素的存在會(huì)對(duì)碳氮化物的沉淀析出反應(yīng)產(chǎn)生影響,因此在含鈮鋼中稀土元素的加入同樣會(huì)影響到其強(qiáng)化效果,研究表明［1］,稀土在奧氏體相溫度范圍可以阻止鈮沉淀相的析出過程,并且有跡象顯示:在奧氏體相區(qū)及鐵素體相區(qū),稀土對(duì)含鈮沉淀相析出的作用規(guī)律可能不同,因此本研究主要開展稀土對(duì)含鈮鋼作用的研究,探尋稀土在含鈮鋼中的作用規(guī)律,探討不同稀土含量對(duì)含鈮鋼的組織、性能以及沉淀相析出規(guī)律的影響。2 試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方案 試驗(yàn)鋼在50kg真空感應(yīng)爐中冶煉,稀土為含鈰量大于99%的純鈰金屬,稀土在冶煉終點(diǎn)和出鋼前
3、加入,試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分見表1。 表1 稀土微合金鋼化學(xué)成分(w) %編號(hào)SiMnPNbCSRE10.211.200.0160.0390.0670.0045020.191.200.0150.0380.0680.00390.032530.171.190.0150.0410.0520.00300.049540.181.180.0160.0340.0530.00270.092050.181.160.0160.0410.0500.00440.1540 試驗(yàn)鋼先采用鋁線進(jìn)行脫氧處理后使用氬氣保護(hù)注錠,鋼錠為50kg的圓錠,鋼錠
4、在1200℃加熱保溫2h,在小軋機(jī)上進(jìn)行兩階段控軋,開軋溫度1150℃,再結(jié)區(qū)軋制溫度為1000～1150℃,非再結(jié)晶區(qū)軋制溫度為800～950℃之間進(jìn)行,具體軋制工藝參數(shù)見表2所示?！ ”? 軋制工藝參數(shù)項(xiàng) 目初 軋精 軋道 次1234567溫度/℃＞1000＞1000＞1000＜1000＜1000＜1000＜1000出口厚度/mm12090604022128壓下量/mm3030302018104變形量/%202533.333.34545.433.33 試驗(yàn)結(jié)果及分析3.1 稀土對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響3.1.1 稀土對(duì)
5、鋼的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度的影響 試驗(yàn)鋼的橫向、縱向屈服點(diǎn)及抗拉強(qiáng)度平均值見表3所示,由表可見,稀土的加入,首先使含鈮鋼的縱橫向性能下降,在稀土含量為0.05%左右時(shí)最低,而后隨著稀土含量的增加,其縱橫向力學(xué)性能又提高,這與有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)所呈現(xiàn)的趨勢相吻合［2］?！ ”? 稀土微合金鋼的屈服點(diǎn)及抗拉強(qiáng)度編號(hào)橫向屈服點(diǎn)/MPa橫向抗拉強(qiáng)度/MPa橫向屈強(qiáng)比縱向屈服點(diǎn)/MPa縱向抗拉強(qiáng)度/MPa縱向屈強(qiáng)比14405300.8304305230.82324485250.8524184980.83934055130.7903684650.7
6、9044485200.8614204980.84454735530.8554485450.8123.1.2 稀土對(duì)鋼的延伸率、斷面收縮率及冷彎的影響 表4為各組試驗(yàn)鋼的橫向與縱向延伸率及橫向斷面收縮率結(jié)果,圖1、圖2、圖3則為其對(duì)應(yīng)的曲線圖,由圖表可見,隨著稀土含量的增加,鋼的延伸率和斷面收縮率提高,當(dāng)RE含量達(dá)到0.06%左右時(shí)有一峰值出現(xiàn),而后隨著稀土含量的增加,鋼的延伸率和斷面收縮率下降。圖1 稀土與橫向斷面收縮率的關(guān)系圖2 稀土與橫向延伸率的關(guān)系圖3 稀土與縱向延伸率的關(guān)系 表4 各組試驗(yàn)鋼的橫向與縱向延伸率及橫向斷面
7、收縮率編號(hào)橫向延伸率/%橫向斷面收縮率/%橫向冷彎試驗(yàn)縱向延伸率/%縱向冷彎試驗(yàn)1-12447完好28完好1-22567完好25完好2-12566裂紋32完好2-22757裂縫28完好3-12664完好32完好3-22869完好36完好4-12870完好31完好4-22468完好31完好5-11945裂紋26完好5-21565微裂紋29完好3.1.3 稀土對(duì)鋼的沖擊功的影響 不同稀土含量,不同溫度下試驗(yàn)鋼的橫向和縱向沖擊功平均值見表5及表6所示,圖4、圖5則分別為其對(duì)應(yīng)-40℃時(shí)的曲線,由圖可見,在含鈮鋼中,隨著稀土含量的增加,
8、其不同溫度下沖擊功的數(shù)值均呈現(xiàn)先上升而后下降的規(guī)律,當(dāng)RE含量達(dá)到0.03%左右時(shí),鋼的縱向沖擊功達(dá)到最大值,而后逐漸下降,當(dāng)RE含量達(dá)到0.05%左右時(shí),橫向沖擊功數(shù)值最高,這是因?yàn)?稀土元素的加入把塑性的呈條帶狀的MnS夾雜物變成了高硬度難變形
