微合金元素作用.docx

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1、在一般碳钢通常依靠加入碳来提高强度，这样就造成了提高碳含量的同时必定降 低钢的塑性和韧性。使普碳钢不能满意强度与韧性的更好组合，由此人们开头讨 论不增加碳含量，加入其它元素来提高强度，也就是保持低碳钢的韧性前提下, 采用微合金化提高强度。此类钢的综合力学性能比低碳结构钢有很大的改善，而 与一般合金钢相比，其添加的合金元素又如此之少，按重量百分比，再继之以掌 握冷却，才能使钢的性能更佳，此类钢使用之前一般不再进行热处理。微合金化 元素在钢中的作用主要是细化晶粒，阻碍再结晶进行以及析出强化。1 Nb的作用在超低碳贝氏体钢(ULCB)的整个进展过程中，微量Nb起着独特的作用。 这类钢中C含量已经降到

2、0.05%,又不加入较多合金元素，因此强化主要靠位错 强化，析出强化特殊是组织强化。近年来的讨论表明，微量Nb在超低碳贝氏体 钢(ULCB)中的作用，主要体现在以下两个方面。1)微量Nb抑制变形再结晶行为，加剧变形奥氏体中的应变积累，大幅度提 高相变前组织中的位错密度。超低碳贝氏体钢(ULCB)的优良综合性能主要来自 钢的组织细化以及贝氏体中的高位错密度，再实现这一目标，首先需要在控轧过 程中，在非再结晶区轧制时引入大量高密度畸变区，这些高密度畸变区在随后的 冷却过程中成为相变核心，大幅度促进相变组织细化。同时，要在发生切变形型 贝氏体相变过程中，能把相当一部分变形位错保留在贝氏体基体中，从而

3、大幅度 提高贝氏体基体强度。为了达到这一点，要求钢种有相当高的热轧再结晶终止温 度以及抑制冷却时集中型铁素体转变的力量，合金成分设计充分考虑了 Nb及 NbB这方面的作用。2)微量Nb与B、Cu的复合作用加快了诱导析出，稳定变形位错结构。微量 Nb加入贝氏体钢中的其次个作用是，这类钢高温非再结晶轧制阶段会应变诱导 形成极细的Nb (C、N)析出物。这些析出物主要析出在变形晶界及变形位错网 上，它们阻碍了位错的恢复以及消逝的过程，稳定了位错结构，为随后冷却过程 相变形核供应更多机会，同时组织新相的长大，最终细化组织。试验讨论表明当 Nb和B、Cu综合加入时，它们的综合作用会进一步促进析出过程加速

4、，并且进 一步降低冷却时的相变温度，使最终组织进一步细化。2 Cu的作用对含Cu的超低碳硼钢讨论发觉,Cu能显著地降低B钢的Y-a转变温度， 当采纳炉冷时的转变温度降低160C,即使用最快的冷速，仍可使转变温度降低 40,试验发觉，Cu在单独作用时，对丫一 a转变只有中等程度的影响，转变 温度降低的数值正比于Cu的含量，大约设的Cu使转变温度降低n,但是 在CuB系的低碳B钢中Cu和B的复合作用是很明显的，实际上，它们的复合 作用比(Mo+B)的复合作用还强的多。Cu作为合金元素加入到钢中除了对相变 点发生影响外，主要是依靠铜钢的时效硬化作用来得到好的综合性能。例如钢中 添加了大量的Cu时，依

5、靠Cu的时效硬化，在对韧塑性没有明显损害的条件下, 得到高强度。各国的铜钢的Cu含量不同，例如我们国家经常采纳范围在 0. 080. 80%,而美国加入的Cu量很高，可达2.0%左右。3 B的作用B加入钢中的主要作用是提高淬透性，B对淬透性的有利作用是由于推迟了 铁素体的形核过程，但并不影响奥氏体或铁素体基体的热力学性能。超低碳贝氏 体钢(ULCB)主要采用B在贝氏体晶界上阻碍铁素体的形核，从而推迟奥氏体向铁 素体的转变，供应一个很宽的范围来形成贝氏体(甚至在空冷条件下)。同时， 固溶B也促进了控轧控冷后的细小贝氏体组织形成，这种细小的贝氏体内含有较 多的稳定位错，形成时又继承了奥氏体内产生的

6、形变位错，加工采用Nb、Ti、V 等的析出强化，屈服强度可达500-900MPa韧性也明显高于一般低合金高强度钢。 B加入钢中对奥氏体再结晶有阻碍作用，同时B加入Nb钢中，由于B间隙固溶， 而Nb为置换固溶，B加入相当于增加了间隙原子的碳、氮等的有效浓度。因而 促进了沉淀析出。B加入铝钛微合金钢中大大缩短了沉淀的孕育期。这是由于B 的加入使钢中增大了溶质浓度积，并且由于非平衡偏聚的发生，这种增加在晶界 和位错四周更为显著。因而增加了沉淀析出动力。4 Ti的作用对于硼钢，硼可以增加钢的淬透性，它除了与在钢的含量有关外，还与其在 钢中的存在形式有关。而存在形式又受钢中其他元素的制约。如氧和氮都对淬

7、透 性有剧烈的影响。在钢液中硼很简单和这两种元素化合，而降低硼对淬透性的有 效性。加入微量Ti的低碳钢的冲击韧性普遍较好，且随着温度上升，冲击韧性 值增大，但其冲击韧性值变化幅度不大。微量的Ti可以有固氮护硼的作用，加 入微量Ti可形成稳定的氮化物而削减氮对硼淬透性作用的不良影响。5其他元素的作用Ni：加入主要为了防止Cu钢热脆性同时增加腐蚀抗力。Mn、Mo：推迟多边 形铁素体的转变，延迟贝氏体转变。6超低碳贝氏体钢(ULCB)再结晶行为的讨论由于此类钢是一种微合金钢，钢中的几种微合金元素对钢材的性能有打算性 作用，所以，关于微合金的讨论，国际上多年来始终有许多工作。如用间断压缩 方法和应力弛豫等方法讨论微合金元素尤其是B和Nb、Ti、V等加入超低碳钢中 的作用，以显示结构和力学性能角度讨论了各种微合金元素的加入对奥氏体再结 晶和y - a转变影响后，认为Nb细化晶粒的作用最强，而Nb和B的复合加入 更明显的阻碍了这类钢的动、静态再结晶的进行。从而可得到强度韧性俱佳的细 小贝氏体组织。从附图可以看出，Nb和B的混合加入可以很大的提高再结晶停 止温度，也就是说，Nb和B可以有效的阻碍奥氏体再结晶。