三 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)型鋼
2001年，結(jié)構(gòu)型鋼的生產(chǎn)開(kāi)始采用控制軋制和在精軋后加速冷卻新工藝技術(shù)。如由Arbed設(shè)計(jì)了“分級(jí)水冷系統(tǒng)”(WSC)，可以減少或消除在凸緣寬度方向上及凸緣和較厚型鋼的幅板間的溫度差，因此保證力學(xué)性能均勻。另一種是“淬火—自回火”加速冷卻系統(tǒng)(QST)。較理想的工藝路線是把WSC和QST結(jié)合起來(lái)。這些新的工藝允許使用較低的碳含量，從而改善了鋼的韌性和焊接性。按照需要的強(qiáng)度水平，加入 (0.01%—0.05% ) Nb 或 Nb (0.04%)+V(0.06%—0.10%)補(bǔ)償由于降碳造成的強(qiáng)度損失。
80年代，美國(guó)鋼鐵業(yè)發(fā)展了近終形連鑄含鈮結(jié)構(gòu)型鋼／梁的技術(shù)，并已商業(yè)化。
四 鈮作為微合金化元素在長(zhǎng)型鋼材中的應(yīng)用
到上世紀(jì)80年代以后，冶金和材料專(zhuān)家們根據(jù)鈮的物化特性將鈮在板帶材的物理冶金的知識(shí)應(yīng)用到棒線材，型材，鍛件和鑄鋼等的工程用的熱處理鋼材上，進(jìn)一步擴(kuò)大和發(fā)展了鈮應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)。
目前，在我國(guó)有一個(gè)技術(shù)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，認(rèn)為鈮微合金化僅僅適用于板帶鋼材，只有釩微合金化鋼適于長(zhǎng)型材，但并未注意到只要在深入理解鈮的物理冶金的特性的基礎(chǔ)上，界定顯微組織類(lèi)型、控制適宜的均熱溫度，終軋溫度和軋后的冷卻制度，棒線材和大斷面長(zhǎng)型材采用鈮或鈮—釩復(fù)合微合金化同樣是優(yōu)化的選擇。
1 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼(熱／冷鍛材)
a）微合金化非調(diào)質(zhì)鐵素體—珠光體鋼
大部分用途的傳統(tǒng)鍛鋼基本成分范圍為0.25%～0.50%C，0.3%—0.6%引，0.7%～1.3%Mn。加入約0.1%釩使鋼中先共析鐵素體和珠光體中的鐵索體通過(guò)VN析出得到強(qiáng)化，鍛態(tài)抗拉強(qiáng)度可以提高到800～1000MPa水平。上世紀(jì)70—80年代，歐洲早期就開(kāi)發(fā)了中碳—V—N微合金化非調(diào)質(zhì)鋼49MnVS3，當(dāng)時(shí)人們就認(rèn)識(shí)到提高釩加入量可使這些鋼的強(qiáng)度呈線性增加，但由于晶粒粗大而惡化了韌性。為適應(yīng)汽車(chē)制造廠對(duì)安全性的要求，改善鋼強(qiáng)韌性成為微合金化非調(diào)質(zhì)鋼一項(xiàng)主要的技術(shù)要求。上世紀(jì)90年代，由ASCOMETAL(法國(guó))生產(chǎn)的Nb—V非調(diào)質(zhì)鋼，利用了鈮的晶粒細(xì)化降低珠光休片層間距，控制相變和析出強(qiáng)化的三重作用，使METASAFE鋼成為Nb—v非調(diào)質(zhì)鋼家族的主要成員。
b) 微合金化非調(diào)質(zhì)多相鋼
2000年左右，在北美地區(qū)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)低碳—鐵素體+貝氏體+馬氏體(F+B+M)的“多相”鋼BHS—1和FreeformTM鋼。多相微合金非調(diào)質(zhì)鋼是低C—Mn—Mo—Nb類(lèi)鋼，降低含碳量為0.10%～0.15%C，添加 0.05%—0.12%Nb。加鈮的目的是為了加工過(guò)程中奧氏體調(diào)節(jié)以及在控制冷卻過(guò)程中的相變特性，以得到一定數(shù)量的貝氏體和馬氏體。 Mn—Mo—Nb鋼表現(xiàn)出來(lái)的多相組織所具有的連續(xù)屈服應(yīng)力—應(yīng)變特性對(duì)冷沖與冷鍛生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常理想的。使用多相鋼可直接淬火，省去傳統(tǒng)鋼所需的球化退火和再加熱和調(diào)質(zhì)工序。
c) 直接淬火—自回火馬氏體微合金鍛鋼
鈮在這類(lèi)鋼中的作用是彌散分布未溶的Nb(C，N)顆?？梢宰柚乖俳Y(jié)晶，避免在鍛造、調(diào)整過(guò)程中以及在進(jìn)入淬火介質(zhì)之前的停留過(guò)程中奧氏體晶粒長(zhǎng)大。在鍛造溫度高達(dá)1290℃的條件下，鋼的晶粒尺寸仍然能保持超過(guò)ASTM晶粒度5級(jí)的水平。固溶的鈮可以有效地提高鋼的淬透性，使鋼的強(qiáng)度提高20%。
——本文摘自《中國(guó)金相分析網(wǎng)》
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