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Nb元素對含Ti低碳微合金鋼動(dòng)態(tài)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變行為的影響
微合金高強(qiáng)鋼以其高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)異的焊接性能而被廣泛使用在建筑行業(yè)、橋梁建設(shè)、能源傳輸和汽車工業(yè)領(lǐng)域。這類鋼采用低C成分設(shè)計(jì)保證良好的焊接性能，同時(shí)添加Nb、V、Ti和Mo等一種或多種微合金元素，主要通過細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化來保證鋼的強(qiáng)度。過去研究人員認(rèn)為添加微合金元素的主要作用是細(xì)晶強(qiáng)化，而析出強(qiáng)化的貢獻(xiàn)很小。然而，近年來日本JFE鋼鐵公司研究人員以Ti-Mo微合金鋼為基礎(chǔ)成功開發(fā)出一種具有良好擴(kuò)孔性能的高強(qiáng)鋼，并將其商業(yè)命名為“NANOHITEN”，這類鋼的特征是鐵素體基體上分布著大量尺寸約為3nm的碳化物，對鋼屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可達(dá)300MPa。
東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究者們以含Nb-Ti低碳微合金鋼為研究對象，利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)測定了實(shí)驗(yàn)鋼的動(dòng)態(tài)CCT曲線，研究了Nb元素對實(shí)驗(yàn)鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律的影響，利用OM和TEM對等溫淬火工藝處理后實(shí)驗(yàn)鋼的顯微組織及析出行為進(jìn)行了研究。
實(shí)驗(yàn)鋼采用150kg真空感應(yīng)熔煉并澆注，切取縮孔，鍛為100mm×100mm×120mm的鋼坯。將鋼坯重新加熱至1250℃保溫2h，在實(shí)驗(yàn)室450mm二輥可逆熱軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行7道軋制，最終板厚約為12mm。將12mm厚鋼板置于1250℃箱式電阻爐中保溫72h，使碳化物盡可能完全溶解于基體，然后淬火至室溫。從處理后的鋼板上切取直徑為Φ8mm、長15mm的標(biāo)準(zhǔn)熱模擬試樣。研究結(jié)果表明：
（1）通過對比含Nb-Ti鋼和含Ti鋼的動(dòng)態(tài)CCT曲線可知，Nb元素使得含Ti低碳微合金鋼的動(dòng)態(tài)CCT曲線整體向右下方移動(dòng)，提高了實(shí)驗(yàn)鋼的淬透性。
（2）經(jīng)等溫淬火處理后的含Nb-Ti鋼和含Ti鋼的顯微組織均由等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的鐵素體和淬火產(chǎn)生的馬氏體組成。
（3）對含Nb-Ti鋼和含Ti鋼的析出物尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，其析出物平均尺寸分別為6、8、4.2nm，Nb元素增大了（Nb，Ti）C與基體之間應(yīng)變能，使（Nb，Ti）C在等溫過程中更易粗化。
（4）利用Orowan機(jī)制對經(jīng)等溫淬火處理后的含Nb-Ti鋼和含Ti鋼的析出強(qiáng)化量進(jìn)行估算，其析出強(qiáng)化量分別為90.6、142.3MPa。
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