近年來(lái),國(guó)內(nèi)外開發(fā)的超低碳貝氏體鋼,以其較高的強(qiáng)度、韌性和良好的焊接性等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于石油管線、大型工程機(jī)械、海洋設(shè)施和船舶等重要結(jié)構(gòu)件的制造。超低碳貝氏體鋼主要采用Mn-Nb-B和Cu-Nb-B2種合金體系,主要應(yīng)用Nb微合金化方式得到強(qiáng)韌化。但是,含Nb鋼的生產(chǎn)一般均需較薄的連鑄坯,較高的均熱和開軋溫度、以及較大的壓縮比,對(duì)工藝和裝備等冶金生產(chǎn)條件有嚴(yán)格的限制,難于適應(yīng)薄板坯連鑄流程和厚板、厚壁H型鋼等品種的生產(chǎn)要求。鋼中加V并增N時(shí),形成的V(C,N)粒子可以同時(shí)細(xì)化晶粒和產(chǎn)生析出強(qiáng)化作用,且相應(yīng)的冶金生產(chǎn)條件寬松。V-N微合金化技術(shù)已經(jīng)在CSP工藝、厚板及厚壁H型鋼的生產(chǎn)中得到了成功的應(yīng)用,但在超低碳貝氏體鋼中的運(yùn)用還未見(jiàn)報(bào)道。文中嘗試在超低碳Fe-Mn-Mo合金系中添加適量的V和N,并控制鋼中含碳量,設(shè)計(jì)并煉制出2種V微合金化的超低碳貝氏體鋼,研究種試驗(yàn)鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變行為和顯微組織特征,探討微合金元素V,N對(duì)貝氏體相變行為及相變組織的影響。

通過(guò)對(duì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織的硬度及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)用V-N微合金化超低碳貝氏體鋼的硬度和強(qiáng)度顯著高于現(xiàn)行的貝氏體管線鋼(X70鋼),特別地,高N鋼的硬度和強(qiáng)度在各種冷速下均顯著高于低N鋼。可見(jiàn),僅通過(guò)向含V鋼中增氮,就可顯著改善超低碳貝氏體鋼的力學(xué)性能。強(qiáng)化機(jī)制同已開發(fā)的珠光體-鐵素體含V鋼類似,利用增氮以后鋼中形成的大量V(C,N)粒子產(chǎn)生強(qiáng)化作用。對(duì)于超低碳貝氏體鋼,一是通過(guò)細(xì)化原奧氏體晶粒及中溫相變產(chǎn)物貝氏體板條束尺寸,達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化作用;再是通過(guò)細(xì)小V(C,N)析出顆粒起到的沉淀強(qiáng)化作用。

從試驗(yàn)鋼低冷速試樣的硬度值測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn),在0.05~1℃/s冷速范圍內(nèi),試驗(yàn)鋼的硬度值變化非常小,高氮鋼穩(wěn)定在310左右。從圖3也可以看到,對(duì)應(yīng)這一冷速范圍內(nèi)的組織均為粒狀貝氏體,表明貝氏體組織的性能相對(duì)穩(wěn)定。這對(duì)中厚板的生產(chǎn)是非常有利的,可使板材在表面與心部冷速差距較大的情況下,組織一致,性能一致。

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