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HSLA高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼微合金化鋼的研發(fā)
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2014-12-01
HSLA高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼微合金化鋼的研發(fā)
Ｖ在鋼中應(yīng)用最大的領(lǐng)域是高強(qiáng)度低合金結(jié)構(gòu)鋼（ＨＳＬＡ鋼），也稱為“微合金化鋼”。微合金化鋼的發(fā)展始于２０世紀(jì)５０年代后期。隨著二戰(zhàn)后焊接結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，Ｃ對(duì)焊接結(jié)構(gòu)韌性及焊接性的不利影響凸現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)增Ｃ提高鋼的強(qiáng)度的手段受到限制。研究發(fā)現(xiàn)，Ｖ合金化能使碳鋼的強(qiáng)度大幅提高，尤其是在淬火回火的工藝條件下，性能改善更為明顯，促進(jìn)了Ｖ微合金化鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用。Ｖ微合金化元素的沉淀強(qiáng)化可以替代Ｃ的強(qiáng)化作用，同時(shí)使焊接性得到改善。
研究表明，為了充分發(fā)揮Ｖ的沉淀強(qiáng)化作用，在含Ｖ鋼中增Ｎ十分必要。采用Ｖ-Ｎ微合金化，能夠充分發(fā)揮Ｖ的沉淀強(qiáng)化作用。
由于Ｎ與Ｖ更強(qiáng)的親和力，Ｎ的加入增加了Ｖ（Ｃ，Ｎ）析出的驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)了Ｖ（Ｃ，Ｎ）的析出。Ｖ-Ｎ鋼中，隨著Ｎ含量的增加，析出相中碳氮組分明顯變化。低Ｎ的情況下，析出相以碳化釩為主，隨Ｎ含量增加，逐漸轉(zhuǎn)變成以氮化釩為主的析出相。當(dāng)鋼中Ｎ質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到０.０２％時(shí)，在整個(gè)析出溫度范圍，均是析出ＶＮ或富氮的Ｖ（Ｃ，Ｎ）。低Ｎ的Ｖ鋼中，近６０％的Ｖ固溶于基體，只有約３５％的Ｖ以Ｖ（Ｃ，Ｎ）形式析出；而高Ｎ的Ｖ-Ｎ鋼中則完全相反，７０％的Ｖ以Ｖ（Ｃ，Ｎ）形式析出，僅剩２０％的Ｖ固溶于基體中。這一結(jié)果說(shuō)明，鋼中缺Ｎ的情況下，大部分Ｖ沒(méi)有充分發(fā)揮其析出強(qiáng)化作用；增Ｎ后使鋼中原來(lái)處于固溶狀態(tài)的Ｖ轉(zhuǎn)變成析出狀態(tài)的Ｖ，充分發(fā)揮了Ｖ的沉淀強(qiáng)化作用。含Ｖ鋼中增Ｎ后，不僅析出相數(shù)量成倍增加，而且析出相的粒度更加細(xì)小彌散，因而析出強(qiáng)化的效果也明顯增強(qiáng)。試驗(yàn)證明，Ｖ（Ｃ，Ｎ）的沉淀強(qiáng)化效果隨Ｎ含量的增加線性遞增，最大的強(qiáng)度增量能夠達(dá)到３００ＭＰａ。含Ｖ鋼中每增加質(zhì)量分?jǐn)?shù)０.００１％的Ｎ可提高強(qiáng)度６ＭＰａ以上。Ｎ質(zhì)量分?jǐn)?shù)０.００５％的鋼，要想獲得１５０ＭＰａ的強(qiáng)度增量，鋼中需要添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)約０.１％的Ｖ；當(dāng)鋼中Ｎ質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到０.０１％時(shí)，獲得同樣強(qiáng)度增量所需的Ｖ含量可降低到０.０７％Ｖ的水平；若進(jìn)一步增加鋼中Ｎ質(zhì)量分?jǐn)?shù)到０.０１５％，獲得同樣強(qiáng)度增量所需的釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降低到０.０５％的水平，比Ｎ質(zhì)量分?jǐn)?shù)０.００５％鋼中所需Ｎ含量減少一半。由此可見(jiàn)，增Ｎ可明顯節(jié)約Ｖ的消耗，顯著降低生產(chǎn)成本。
另外，Ｖ-Ｎ鋼奧氏體中析出的Ｖ（Ｃ，Ｎ）顆粒是晶內(nèi)鐵素體形核的有效核心位置，由此可以通過(guò)促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核，有效細(xì)化鐵素體晶粒。
中國(guó)擁有豐富的釩資源，釩合金化技術(shù)在中國(guó)鋼鐵生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
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