近年来,国内外开发的超低碳贝氏体钢,以其较高的强度、韧性和良好的焊接性等优点,已被广泛应用于石油管线、大型工程机械、海洋设施和船舶等重要结构件的制造。超低碳贝氏体钢主要采用Mn-Nb-B和Cu-Nb-B2种合金体系,主要应用Nb微合金化方式得到强韧化。但是,含Nb钢的生产一般均需较薄的连铸坯,较高的均热和开轧温度、以及较大的压缩比,对工艺和装备等冶金生产条件有严格的限制,难于适应薄板坯连铸流程和厚板、厚壁H型钢等品种的生产要求。钢中加V并增N时,形成的V(C,N)粒子可以同时细化晶粒和产生析出强化作用,且相应的冶金生产条件宽松。V-N微合金化技术已经在CSP工艺、厚板及厚壁H型钢的生产中得到了成功的应用,但在超低碳贝氏体钢中的运用还未见报道。文中尝试在超低碳Fe-Mn-Mo合金系中添加适量的V和N,并控制钢中含碳量,设计并炼制出2种V微合金化的超低碳贝氏体钢,研究种试验钢的连续冷却转变行为和显微组织特征,探讨微合金元素V,N对贝氏体相变行为及相变组织的影响。

通过对连续冷却转变组织的硬度及强度测试结果的比较发现,试验用V-N微合金化超低碳贝氏体钢的硬度和强度显著高于现行的贝氏体管线钢(X70钢),特别地,高N钢的硬度和强度在各种冷速下均显著高于低N钢。可见,仅通过向含V钢中增氮,就可显著改善超低碳贝氏体钢的力学性能。强化机制同已开发的珠光体-铁素体含V钢类似,利用增氮以后钢中形成的大量V(C,N)粒子产生强化作用。对于超低碳贝氏体钢,一是通过细化原奥氏体晶粒及中温相变产物贝氏体板条束尺寸,达到细晶强化作用;再是通过细小V(C,N)析出颗粒起到的沉淀强化作用。

从试验钢低冷速试样的硬度值测量结果发现,在0.05~1℃/s冷速范围内,试验钢的硬度值变化非常小,高氮钢稳定在310左右。从图3也可以看到,对应这一冷速范围内的组织均为粒状贝氏体,表明贝氏体组织的性能相对稳定。这对中厚板的生产是非常有利的,可使板材在表面与心部冷速差距较大的情况下,组织一致,性能一致。

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