鈮在特殊鋼中的應(yīng)用

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1、鈮在特殊鋼中的應(yīng)用中信微合金化技術(shù)中心專家委員會(huì)孟繁茂摘?要本文綜述了鈮在特殊鋼中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了鈮、釩、鈦的冶金特性及其應(yīng)用原理，提出鈮在我國(guó)特殊鋼品種結(jié)構(gòu)調(diào)整、性能優(yōu)化的應(yīng)用及其重要性。關(guān)鍵詞鈮、微合金化、特殊鋼NiobiumApplicationInSpecialSteelsMENGFanmao(ExpertCommitteeofCITICMicroalloyTechnologyCenter)Abstract??????ThispaperdiscussesNiobiumapplicationinspecialsteelsandintroducesthemetallurgica

2、lcharacteristicsofNb,V,andTiandrelatedapplicationtheories.?ItalsovoicestheimportanceofNbintheaspectsofproductmixadjustmentandpropertyoptimizationofspecialsteels.KeyWords?Niobium,Microalloying,SpecialSteels???一、迎接WTO的挑戰(zhàn)???WTO就要來(lái)臨了，我國(guó)即將加入世貿(mào)，這是大好形勢(shì)?！吧接暧麃?lái)，風(fēng)滿樓”，各行各業(yè)都在準(zhǔn)備迎接世界經(jīng)濟(jì)洪流進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。特鋼行業(yè)也不例外。近期，

3、關(guān)于特殊鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀和特殊鋼如何發(fā)展的專論文章，連篇累牘。問(wèn)題的焦點(diǎn)是我國(guó)特殊鋼怎樣趕上世界先進(jìn)水平；不外乎引進(jìn)先進(jìn)的冶金裝備、改造舊設(shè)備，實(shí)行集約化生產(chǎn)等等。本文詣在介紹鈮在特殊鋼中應(yīng)用和產(chǎn)品性能優(yōu)化成果，開發(fā)新品種趨勢(shì)，為我國(guó)的特殊鋼的生產(chǎn)發(fā)展，從一個(gè)側(cè)面提供知識(shí)資源，供鋼材生產(chǎn)廠，特鋼產(chǎn)品制作廠以及最終用戶使用，開發(fā)新產(chǎn)品參考應(yīng)用。???二、現(xiàn)代鋼特點(diǎn)???現(xiàn)代鋼生產(chǎn)的三大技術(shù)是材質(zhì)純凈化，晶粒細(xì)化，尺寸精確化。表現(xiàn)在性能方面最佳化、生產(chǎn)成本最低化。20世紀(jì)鋼鐵強(qiáng)度學(xué)的最大成果是由霍爾一佩奇總結(jié)的強(qiáng)度，韌性公式表述如下：?σy=σ0+kyσ-1/2?Tc=A-Bd-1/2σy：屈

4、服強(qiáng)度，Tc：沖擊韌一脆轉(zhuǎn)變溫度，σ0、A與晶粒度無(wú)關(guān)的常數(shù)，Ky、B與晶粒度有關(guān)的常數(shù)。從上式可見(jiàn)細(xì)晶粒即提高強(qiáng)度又提高低溫韌性。這是強(qiáng)化因子中唯一的一舉雙得的因子。晶粒細(xì)化強(qiáng)化從根本上轉(zhuǎn)換了以碳含量為主的強(qiáng)化機(jī)制?，F(xiàn)代鋼的細(xì)化晶粒最佳技術(shù)組合是微合金化加控制軋制。產(chǎn)品性能的最佳化是控軋控冷統(tǒng)稱為熱機(jī)機(jī)處理(Themo-mechanicalControlProcess)或簡(jiǎn)稱TMCP。三、微合金化元素鈮、釩、鈦的冶金特性及其應(yīng)用作為微合金元素不只是Nb、V、Ti還有Mo、Al、B等。Nb、V、Ti是應(yīng)用最多最廣的元素，其中Nb是后來(lái)居上的姣姣者。Nb、V、Ti是微合金化鋼的三駕馬車

5、，Ti和V是Nb的左膀右臂。1.鈮的氧化勢(shì)鈮在鐵水與氧的親和力相當(dāng)小，在常用元素中，從小到大排序，僅次于Fe排序第2。它們是Fe→Nb→Mn→C→V→Si→Ti→Al→Ca。在平衡態(tài)時(shí)氧化序?yàn)镃a→Al→Ti→Si→V→Mn，最后才是Nb，只有前面元素氧化完了，才氧化鈮。鋼水中碳有還原氧化鈮的作用。鈮在鋼水的收得率應(yīng)為100%，我們平常所說(shuō)的在95%以上，是實(shí)際情況。那么和V、Ti相比，V、Ti收得率低。鈮合金化準(zhǔn)確，反應(yīng)在性能數(shù)據(jù)上，分散度小。V、Ti相形見(jiàn)拙。事實(shí)上，氧化鈦和氧化釩以?shī)A雜物形式存在是常見(jiàn)的。這對(duì)“以氧為特征元素的鋼”（如軸承鋼等），是不利的。2.Nb、V、Ti的碳

6、氮化物的固溶度積及其TMCP過(guò)程中的應(yīng)用①鈦鈦是很強(qiáng)的氧化物、硫化物、氮化物、碳化物形成元素。鈦的氧化物在鋼水中形成，而氮化物在接近凝固前或在凝固過(guò)程中形成。這些在液態(tài)下形成的粒子，由于溫度高，顆粒較大，一些進(jìn)入鋼渣中而除掉，一些則進(jìn)入凝固態(tài)，而成有害夾雜物。但是由于它們的形成，減小了鋼中的自由氧和氮，降低了氧、氮的有害作用。例如N對(duì)沖擊轉(zhuǎn)變溫度的影響，ΔTFATT=700Nf1/2。如果降低30ppm氮，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度38℃。根據(jù)溶度積原理，N、O、Ti含量越低，形成TiO和TiN的溫度越低，顆粒尺寸越小，而且均勻彌散分布。它們可以成為液態(tài)結(jié)晶核，細(xì)化原始晶粒；還可以阻止再加熱時(shí)

7、晶粒長(zhǎng)大。特別對(duì)焊縫熱影響區(qū)的晶粒控制有效。這是當(dāng)前，用于細(xì)化原奧氏體晶粒的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。如果Ti含量足夠，還可以在奧氏體區(qū)內(nèi)形成TiC對(duì)形變奧氏體再結(jié)晶起“釘扎”作用。鈦的回收率極難控制，有時(shí)氧、氮化物過(guò)多，反而損害了韌性。所以一般用量不超過(guò)0.02%，只求改善焊接性能而已。②鈮根據(jù)溶度積原理，鈮在鋼中的固溶度決定于C、N的濃度，C、N含量越低，Nb的固溶度越大，反之亦然；在確定成分的鋼中溫度越高溶解度越大，反之亦然。根據(jù)形成碳、氮化物自由能的變化，在奧氏體