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HSLA高強度低合金結構鋼微合金化鋼的研發
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-12-01
HSLA高強度低合金結構鋼微合金化鋼的研發
Ｖ在鋼中應用最大的領域是高強度低合金結構鋼（ＨＳＬＡ鋼），也稱為“微合金化鋼”。微合金化鋼的發展始于２０世紀５０年代后期。隨著二戰后焊接結構的廣泛應用，Ｃ對焊接結構韌性及焊接性的不利影響凸現出來，通過增Ｃ提高鋼的強度的手段受到限制。研究發現，Ｖ合金化能使碳鋼的強度大幅提高，尤其是在淬火回火的工藝條件下，性能改善更為明顯，促進了Ｖ微合金化鋼的生產和應用。Ｖ微合金化元素的沉淀強化可以替代Ｃ的強化作用，同時使焊接性得到改善。
研究表明，為了充分發揮Ｖ的沉淀強化作用，在含Ｖ鋼中增Ｎ十分必要。采用Ｖ-Ｎ微合金化，能夠充分發揮Ｖ的沉淀強化作用。
由于Ｎ與Ｖ更強的親和力，Ｎ的加入增加了Ｖ（Ｃ，Ｎ）析出的驅動力，促進了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，逐漸轉變成以氮化釩為主的析出相。當鋼中Ｎ質量分數增加到０.０２％時，在整個析出溫度范圍，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。這一結果說明，鋼中缺Ｎ的情況下，大部分Ｖ沒有充分發揮其析出強化作用；增Ｎ后使鋼中原來處于固溶狀態的Ｖ轉變成析出狀態的Ｖ，充分發揮了Ｖ的沉淀強化作用。含Ｖ鋼中增Ｎ后，不僅析出相數量成倍增加，而且析出相的粒度更加細小彌散，因而析出強化的效果也明顯增強。試驗證明，Ｖ（Ｃ，Ｎ）的沉淀強化效果隨Ｎ含量的增加線性遞增，最大的強度增量能夠達到３００ＭＰａ。含Ｖ鋼中每增加質量分數０.００１％的Ｎ可提高強度６ＭＰａ以上。Ｎ質量分數０.００５％的鋼，要想獲得１５０ＭＰａ的強度增量，鋼中需要添加質量分數約０.１％的Ｖ；當鋼中Ｎ質量分數增加到０.０１％時，獲得同樣強度增量所需的Ｖ含量可降低到０.０７％Ｖ的水平；若進一步增加鋼中Ｎ質量分數到０.０１５％，獲得同樣強度增量所需的釩質量分數可降低到０.０５％的水平，比Ｎ質量分數０.００５％鋼中所需Ｎ含量減少一半。由此可見，增Ｎ可明顯節約Ｖ的消耗，顯著降低生產成本。
另外，Ｖ-Ｎ鋼奧氏體中析出的Ｖ（Ｃ，Ｎ）顆粒是晶內鐵素體形核的有效核心位置，由此可以通過促進晶內鐵素體形核，有效細化鐵素體晶粒。
中國擁有豐富的釩資源，釩合金化技術在中國鋼鐵生產中具有廣闊的應用前景。
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