【摘 要】
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微合金化技术是目前钢铁行业大力发展的重要技术之一。由于具有资源丰富、综合性能优异等特点,VN微合金钢受到越来越多的关注。有研究表明:Mo元素的添加可以优化VN微合金钢的组织结构并显著提高析出强化效果。为系统的研究V-N-Mo系微合金钢,本文使用了五种不同成分的微合金钢,分别研究了各钢种的高温奥氏体变形行为、奥氏体连续冷却相变过程、贝氏体区析出行为,之后根据研究结果进行了实验室试制,并对其组织性能进
【基金项目】
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四川省攀西战略资源创新开发试验区首批重大科技攻关项目； 东北大学与钢铁研究总院共同负责的横向课题-“钒钛微合金化钢的强韧化机理研究”；
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微合金化技术是目前钢铁行业大力发展的重要技术之一。由于具有资源丰富、综合性能优异等特点,VN微合金钢受到越来越多的关注。有研究表明:Mo元素的添加可以优化VN微合金钢的组织结构并显著提高析出强化效果。为系统的研究V-N-Mo系微合金钢,本文使用了五种不同成分的微合金钢,分别研究了各钢种的高温奥氏体变形行为、奥氏体连续冷却相变过程、贝氏体区析出行为,之后根据研究结果进行了实验室试制,并对其组织性能进行了观测。主要研究结果如下:（1）高温奥氏体变形行为研究结果表明:N元素和Mo元素的添加会增大实验钢的峰值应力。在低变形温度、低变形速率时,N元素和Mo元素可以促进动态析出,从而抑制动态再结晶行为。计算结果表明:N含量和Mo含量的提高都增大了钢的再结晶激活能,使动态再结晶过程更加困难。（2）奥氏体连续冷却转变规律研究结果表明:N元素有利于扩大铁素体相区和珠光体相区,抑制贝氏体相变,使贝氏体相区左移,还可细化低冷速下得到的铁素体晶粒。Mo元素的添加可以显著推迟铁素体相变和珠光体相变的相变开始温度,扩大贝氏体相区,增大贝氏体相变的冷速范围,使贝氏体相区右移,当Mo含量达到0.4%时,在0.5℃/s的冷速下也可得到贝氏体组织,Mo元素还可以显著细化组织,提高组织的硬度。（3）贝氏体区析出行为研究表明:钢中Mo元素大部分以固溶态形式存在,仅有小部分以析出物形式存在。Mo含量的增加,可以显著地提高平衡析出量,析出的Mo元素有75%左右以MoC形式存在,其余会溶入V（C,N）之中。MoC可以抑制渗碳体的形成,溶入V（C,N）的Mo可以细化析出物尺寸。HRTEM对比试验表明:析出相与基体相之间符合Baker-Nutting位向关系,Mo元素溶入VC之中,使VC的晶格常数由4.157A增大到4.19（?）,析出相与基体相之间的配错度由2.5%增加到3.3%,从而增大了析出相与基体相之间的界面结构能,增加了析出前期的阻力。在已知的三个温度条件下,600℃下的析出量明显多于700℃和500℃,随着等温时间的延长,优势会进一步扩大。（4）V-N-Mo钢的实验室试制结果表明:Mo元素有助于提高实验钢的强度,随炉冷却48h,VNMo3实验钢抗拉强度可达800Mpa,比VN实验钢抗拉强度提高了 120MPa。V-N-Mo系微合金钢具有较好的常温冲击韧性,Mo元素和N元素的添加对微合金钢的韧性有轻微负面影响。随着保温时间的延长,VN钢组织粗化,亚晶界数量降低;而加入Mo元素的VNMo微合金钢的组织没有明显的粗化现象,组织中亚晶界数量增加。电子探针实验结果显示,VNMo3实验钢中存在贝氏体、铁素体及残余奥氏体组织。V元素和Mo元素在组织中处于均匀弥散状态,没有明显的偏聚现象。
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