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【新刊速览】孟静：热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善

时间：2023-03-16 来源：浏览：

【新刊速览】孟静：热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善

中国冶金

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热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善

孟静 ¹ ,常帅 ¹ ，陈嘉宇 ¹ ，关建辉 ²

(1. 江苏沙钢集团有限公司，江苏张家港 215625;2. 江苏省(沙钢)钢铁研究院，江苏张家港 215625)

摘要

为研究Ti对热轧钢板拉伸和冲击性能的影响，利用热轧试验机组对不同成分体系含Ti微合金钢采用不同的轧制工艺进行轧制试验，并采用OM、SEM、拉伸和冲击试验等方法对试验钢的微观组织和力学性能进行表征与测试。结果表明，低碳钢中加入一定量的Ti，可以显著提高钢的强度，但同时也会导致钢的冲击韧性明显降低。钢中析出的大颗粒的TiN和粗大的铁素体晶粒是导致含Ti微合金钢冲击韧性恶化的主要因素。通过在含Ti微合金钢中加入Nb，采用Ti-Nb复合强化，同时配合840 ℃低温终轧和560 ℃低温卷取工艺，可显著改善含Ti微合金的冲击韧性，使钢板获得高强、高韧的综合性能。

关键词

微合金钢; 力学性能; 细晶强化; 析出强化；冲击韧性

引言

随着全球面临的能源和环境问题日益严峻，一方面，用户迫切要求采用更高强度等级钢材替代低强度钢材，从而降低钢件的重量。另一方面，考虑到后续加工和使用要求，钢材还需要具备优良的韧性以及良好的冷加工成形性能和焊接性能。

微合金化技术是20世纪钢铁领域一项重要的发明。目前，微合金钢以其显著的优势取代低强度碳锰钢，并且已广泛应用于工程机械、建筑结构、石油管线、桥梁、汽车和轮船制造等行业。这类钢通常添加V、Nb、Ti、Mo等一种或几种合金元素，通过细晶强化、固溶强化、相变强化、析出强化和位错强化等方式获得较高的强度和优良的使用性能。目前常用的微合金化方式主要有Nb-Ti、Nb-V、V-Ti、Nb-V-Ti，其中Ti的作用多以固氮、抑制原奥晶粒长大、改善焊接性能等作用为主。当钢中的Ti含量达到一定量时，Ti还具有较强析出强化效果。随着冶炼技术的进步，Ti在钢中的添加量也逐步增大。但是，钢中Ti含量过高常会导致钢的韧性变差，影响其后续加工及成品服役。如何在提高钢强度的同时不损害钢的韧性，同时还能使钢板满足后续加工成形和服役要求，是目前亟待解决的问题。

Nb在钢中具有较强的细晶作用，微量添加便可有效改善钢的韧性。周景一等认为含Nb钢中弥散分布的Nb(C,N)具有沉淀强化和细晶强化的作用，在提高汽车钢力学性能及耐磨性能等方面具有重要的意义。高石等针对Nb对中低碳超级贝氏体钢组织与性能的影响开展了研究，发现Nb元素可以促进碳化物析出，促进贝氏体转变、细化残留奥氏体、提高组织均匀性与稳定性，是中低碳超级贝氏体钢性能提高的主要机制。

Ti-Nb复合微合金化被认为是满足钢的高强、高韧性能要求的有效途径。杨雪莹等针对Ti-Nb复合微合金化高强度钢强化机理进行了研究，发现钢基体中的纳米级析出(Nb,Ti)(C,N)粒子有效阻碍位错运动，是提高材料强度的主要机制。近年来，Ti-Nb复合微合金钢的应用逐渐增多，但相关报道却并不多见，其力学行为和强韧机理有待进一步研究。本文设计了3种不同成分的含Ti微合金钢，采用不同的轧制工艺在 φ 750 mm热轧试验机组上轧制成钢板，系统研究合金化成分和轧制工艺对Ti微合金钢室温拉伸性能和冲击韧性的影响，以改善含Ti钢的强度和冲击韧性。

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