微合金非调质钢的进展.pdfVIP

微合金非调质钢的现代进展 孟繁茂 付俊岩 （中信微合金化技术中心专家委员会） 提要 本文简述了微合金化元素 Nb 、Ti、V 、B 等在非调质钢中的应用以及非调 质钢在厚板型钢、轨钢、棒钢、锻件等制品的生产技术现代进展。 主题词 铌 微合金非调质钢 TMCP TPCP TSC TMT 1 前言 非调质高强度钢定义为在轧延状态或常化处理状态通常具有高强度钢的性 能的钢材[18]。 微合金化技术和控轧控冷技术相互作用是非调质钢生产的物理冶金在线（生 产线）调质的过程，省却了调质处理再加热，取得了调质钢或超过它的性能。仅 此一点在节约能源、降低成本方面就具备了独特的优势，使国民经济各个部门的 钢铁产业，特别是高层建筑、高压线塔、大型桥梁、钢轨、矿井结构、海上平台、 海上大型浮体、舰船、码头建设、大型土木、汽车、能源、电力等的钢铁产业都 随着钢产量的增加而增长，它是社会发展的钢铁文明的一方面，是社会所追逐的 目标，它是现代文明之显在标志。美国钢铁产业达50~60 亿吨，日本也有 15~20 亿吨。钢铁是善待人与地球的绿色材料，它将永久性的发展。非调质钢的发展是 永无止境的。因为性能/价格远优于调质钢，且节约矿产资源和能源，非调质钢 的产量与品种的多样性是钢铁强国的标志。 一种新型非调质钢的问世都伴随着微合金化研究的新发现和 TMCP 的新拓 展，甚至设备的更新、改造。超细晶粒的研究是这一趋势的“先头部队”。固溶 铌对晶界的拖曳作用，相变的抑制作用，应变诱导行为的促进作用，正在为众多 研究学者所重视。催促新钢材的诞生，革新型的超大功率和特殊型的加工设备， 超冷设备将向前发展。 非调质钢的发展是微合金化技术和热机械处理及其冷却技术发展的结晶。钢 种及工艺已成庞大系列，本文不能全面容纳，只就大断面产品，铌有特别贡献的 厚板，H 型钢、棒钢以及形状复杂的大型锻件等铁素体、珠光体型、马氏体型、 1 双相型、贝氏体型的非调质钢，从实用出发，以实例介绍给钢材生产与钢材使用 部门。 2 微合金化非调质钢工程设计 作为概念必须了解现代化的微合金化非调质钢的生产是微合金化元素的应 用和 TMCP 或其拓展工艺相结合。所以，钢质设计分为两个部分即采用 Nb 、V 、 Ti、B 等的微合金化元素和控制加工热处理及其冷却控制工艺。各种冶金因素的 控制水平决定了生产钢的主要性能指标。 2.1 锻造微合金化非调质钢 这类高强度非调质钢生产技术要求高，不易掌握。在锻造过程中各部位变形 量不一，温度分布不均匀，奥氏体晶粒变形与再结晶倾向复杂多变，最易生产混 晶和晶粒异常长大。因而淬透性产生不均匀的变化。因此化学成分与工艺设计要 解决如下三个问题。 2.1.1 拓宽非再结晶热加工温度区间 即提高再结晶停止温度（Tnr ）[1]，降低 Ar3 转变温度。铌是提高 Tnr 降低 Ar3 最有效的元素，见图 1，Mneq 公式和图 3，图 5 。 图 1 固溶微量元素的再结晶停止温度 （基本成分：0.07C-1.4Mn 多道次轧制后 10~85℃/s 急冷） 铌即可提高 Tnr 又可降低 Ar3 点使控轧温度拓宽为 200 ℃左右，对温度不均 匀的晶粒控制极为有利。非再结晶区的加工，变形量可累加计总变形量，因而能 够防止临界变形对晶粒度的影响。 2 2.1.2 混晶现象的解决技术 晶粒粗化开始领先于晶粒细化 E T Nb(CN)计算值 I 质点的完全溶解，并发生于质点粗 N — 0