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開發(fā)含鈮微合金鋼前景及預測

開發(fā)含鈮微合金鋼前景及預測。含鈮微合金化鋼的研究和開發(fā)重點在板帶材，微合金化鋼的制備技術已趨成熟。鋼材的實物性能水平大大提高。從而增強了企業(yè)產品的市場競爭力。今后一段時期內技術導向的重心應繼續(xù)在板帶材生產工藝技術深入研究的同時，逐步趨向于長型材和鑄鍛件。 含鈮鋼開發(fā)的建議 鋼材品種 ? 鈮微合金化冶金原理 棒線材 ≥400Mpa級建筑鋼筋 在335Mpa級鋼筋基礎上降C,Si添加0.02-0.05 %Nb ? 特種鋼筋防火抗震 Mo-Nb復合微合金化，延遲軟化提高抗時效性? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Nb-Ti復合微合金化，降低屈強比改善疲勞性能 ? 勞性能 Nb或Nb-V微合金化提高強度和抗時效性 ? 高強度線材(冷鐓、金屬制品) 適于低溫軋制或軋后直接淬火、自回火提高強度改善延性 ? 鑄件(小鑄件，集裝箱角件) 細化晶粒? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?提高屈服強度韌性和疲勞性能 鑄鍛件 鍛件(汽缸拉桿) 細化晶粒改善鍛壓工藝性能、沉淀硬化 不銹鋼 304、316不銹鋼替代含鈦18-8系列不銹鋼 降碳加鈮提高強度強度改善抗腐蝕性 耐熱鋼 汽柴油機進排氣閥用鋼 添加鈮提高蠕變強度改善抗燒蝕性 由低碳鋼向中高碳鋼開拓，由低合金工程結構用鋼向機械結構用鋼，不銹鋼和耐熱鋼延伸。 在建筑用熱軋鋼筋新標準(GB1499-98)頒布后， 為含鈮的?400Mpa 級鋼筋及耐火，抗震特性鋼筋的開發(fā)打開了缺口，與含釩和鈦鋼筋相比較將顯出技術優(yōu)勢和廣闊的應用潛力。從長遠看，汽車拖拉機，機床制造業(yè)是含鈮鋼的重要使用領域，開發(fā)低碳貝氏體和馬氏體非調質鋼適合中國的國情。為改善鑄鍛件的屈服強度、韌性和疲勞性能，鈮微合金化將取得明顯的效果。表?4 列出了后續(xù)含鈮鋼開發(fā)的規(guī)劃。表?4 列出了后續(xù)含鈮鋼的開發(fā)建議。

2020-11-19

合金鋼的設計

含鈮合金鋼的設計 ?? ?從材料學基本原理來看，只有選擇適當?shù)膹娀绞剑拍茉讷@得高強度同時也具有高韌性。高強度鋼的破壞形式，就是斷裂。為此，從晶界是材料的薄弱環(huán)節(jié)著眼，通過計算添加元素或雜質元素原子在晶界表面的偏聚自由能來判斷和預測材料的韌脆性質。 相結構因子和界面結合因子在合金設計中的應用框圖 含鈮合金鋼的設計單位 國內鋼鐵研究總院（CISRI）等單位，由宏觀和介觀合金設計轉入微合金設計的領域，利用量子力學第一原理進行微合金鋼的合金設計。相結構因子和界面結合因子在合金設計中的應用如圖 6 所示。 含鈮合金鋼的設計試驗 ?? ?試驗探明了摻 P 和摻 N 的晶界，表面的偏聚能之差分別為 1.0.3eV 和-0.99eV,P 趨向于減弱晶界結合，促使晶界分離，是脆性元素；N 則增強晶界結合，是韌性元素，圖 7 為團簇中間原子層的差分電荷密度。 ?? ?通過團簇中間原子層的差分電荷密度圖。差分電荷密度定義為摻雜晶界電荷密度與純晶界電荷密度和自由雜質原子電荷密度之差，左為摻 P 晶界，右為摻 N 晶界。其中空心圓圈表示 Fe 原子，粗線表示得到電子，細線表示失去電子，線間隔為 0.007e/A3。 ?? ?通過計算還得到了 Nb 和 V 在 fcc Fe 晶界的偏聚能，見表 3。在奧氏體內，Nb 既可存在于晶內，也可存在于晶界，但會優(yōu)先占據(jù)晶界，V 也有擇優(yōu)在晶界上的趨勢，從能量的角度來看，將使奧氏體出現(xiàn)更多的界面。結果還表明 Nb 比 V 的細化效果更佳。這一方面的研究，使含鈮微合金鋼的開發(fā)建立在更扎實的理論基礎之上。

2020-11-19

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