微合金钢概要(Nb、V、Ti).ppt

沉淀强化效果 　　添加微量合金元素，就可获得成百兆帕的强度。铌的碳氮化物析出相作为障碍物与可动位错的交互作用是造成析出强化的本质。 　　根据析出相的强度及其与基体相的共格程度不同，位错采取切过机制和Orowan绕过机制运动。铌的碳氮化物具有高硬度和低塑性，为强障碍物，无论析出相与基体共格与否，位错均难以切过析出相。 　　在含铌钢中析出的碳氮化物基本上都以Orowan机制对钢材起强化作用。析出相的性质、形状、尺寸、分布及其与基体相的共格程度决定了析出强化对材料强度的贡献。当析出相为均匀弥散分布的细小球状颗粒时，能够改善钢的塑性。 铌微合金化对组织和性能的影响 　　铌可形成细小的碳化物和氮化物，抑制奥氏体晶粒的长大； 　　在轧制过程中可提高再结晶温度，抑制奥氏体的再结晶，保持形变效果从而细化铁素体晶粒； 　　铌在铁素体中沉淀析出，提高钢的强度以及在焊接过程中阻止热影响区晶粒的粗化等。 Nb、V、Ti微合金化效果和问题 项　　目 微合金化元素 Nb V Ti 强韧化效果 晶粒细化 析出强化 固氮效果 控轧操作性 控冷有效性 ●● ● ○ ●● ● ● ●● ● ●● ●● ● ○ ●● ○ ○ 普遍问题 强度难控性 合金化难度 浇注难度 铸坯裂纹 ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ● ● ○ 综合性能 ●● ● ● 注：●●-影响显著；●-有效；○-不明显。 加热过程中各类微合金化钢奥氏体晶粒的长大倾向 微合金元素Nb、V、Ti析出强化产生的屈服强度增量 合金碳氮化物 　　高温主要析出物是TiN，随着温度降低析出物以Nb(C,N)为主，因此，奥氏体中主要析出物是复合(Ti，Nb)N，其中TiNb的含量取决于钢的成分和析出温度。 　　钢中析出粒子通常是包心的，具有高温稳定性的富钛和富氮的化合物在粒子内部，而铌钒等析出相富集在粒子外部，这表明那些首先形成的氮化物可以作为随后的低温析出相的核心。如NbN沉积在TiN核心上，又由于NbN有较高的热力学稳定性，因此(Nb，V)N中富集了铌和氮。这种包心效应可能是由于钛在碳氮化物中的扩散非常慢或存在混溶区所致 硼在钢中的作用 硼的主要作用是提高钢的淬透性，因为加入极少量的硼(0.0005%～0.0030%)就能提高钢的淬透性。硼作为表面活性元素，吸附在奥氏体晶界上，延缓γ→α转变的作用，其在奥氏体晶界的偏聚阻碍铁素体的形核而有利于贝氏体的形成，故对铁素体生成的延缓要比对贝氏体延缓大得多，因而提高了淬透性。 　　硼量低于0.0005%时对提高淬透性的作用甚小，高于0.003%则会使钢中产生的硼相(Fe3(CB)、Fe3(BC)6、Fe2B)沿奥氏体晶界析出，产生热脆现象。 　　硼在钢中的溶解度虽然极低，作用机制却十分复杂。硼和氮、氧都有很强的亲和力，与各种缺陷(如位错和空位等)有强烈的相互作用，并能和S、C化合，且易于和钢中的其它元素形成各种类型的夹杂物。 1）降低回火脆性，对某些结构钢可消灭回火脆性（如24CrMoV5），所以可提高强度而塑性并不降低，钼可提高钢的冲击韧性。①又一说是合金元素（包括Mo在内）均只有抑制回火脆性的作用而不能达到消除回火脆性。Mo的影响是：含量达0.2%即有良好作用。所以普通合金结构钢含Mo0.25～0.4%对放臵回火脆性温度范围550～600℃长期工作的钢才 规定含Mo为0.5～0.6%，当含Mo量超过一定值时（对低碳钢此限为1.0%），则反而会使高温回火水冷钢变脆。Mo钢长时间回火易变脆。②当含P和Mo较高时，即使有Mo或W等也仍不能避免回火脆性产生。③附带说说降低回火脆性的方法（见上段） 2）提高钢的的矫顽力，改善磁性。 3）其碳化物也很稳定，它并阻止其它碳化物析出。高温也很难向固溶体转移。 4）钼可代钨（因为原子量成半关系，所以可用1%Mo代替2%W）。 5）同样Mo亦可提高奥氏体稳定性而用于阀门钢。 6）可提高Cr、Ni不锈钢的抗晶间腐蚀能力。 7）在某些还原性介质中易使耐酸不锈钢钝化，从而提高耐腐蚀能力。（如亚硫酸、沸磷酸及醋酸、草酸、蚁酸等）。 8）可提高珠光体耐热钢的热强性，并可单一加进耐热钢，其量约0.5～1%（并独作合金元素时会使钢有石墨化倾向）。 钼的有益作用： （2）钼的不良影响： 1）有挥发性，在加热时，会生成褐色烟气（氧 化钼）发生蒸发。 2）促进脱碳，所以为防止脱碳其淬火温度应较一般 降低10～20℃，阻碍石墨化。 3）Mo是铁素体形成元素，所以为了得 到奥氏体，应相应多加Ni、Mn等奥氏体形成元素。否则当Mo含量较多时就易出现铁素体δ相或其它脆性相而使韧性降低。 4）Mo降低钢导热率的作用同W，但Mo可防止过热。 5）Mo钢比碳钢变形抗力高。 钼元素细化晶粒的作用比W更强，所以