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TMCP生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究-钢铁钒钛

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新一代TMCP技术内涵和工艺装备

新一代TMCP技术内涵和工艺装备

新一代TMCP技术内涵和工艺装备1 传统TMCP控制轧制和控制冷却技术，即TMCP，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，是钢铁业得以发展的关键和共性技术。

TMCP的核心是晶粒细化和细晶强化。

所谓控制轧制，是对奥氏体硬化状态的控制，得到硬化奥氏体的基本手段是“低温大压下”和添加微合金元素。

控制冷却的核心思想是对硬化奥氏体的相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，以及通过冷却控制相变，得到贝氏体等强化相，进一步改善材料的性能。

采用“低温大压下”，与人们长久以来形成的“趁热打铁”的观念背道而驰。

它必然受到设备能力等的限制，操作方面的问题也自然不容回避。

铌等微合金元素的加入，可以显著提高钢材的再结晶温度，扩大未再结晶区，这大大强化了轧制奥氏体的硬化状态。

加入的微合金和合金元素，还经常会以碳氮化物的形式析出，对材料实行沉淀强化，从而对材料强度的提高作出贡献。

但是，微合金和合金元素加入，会提高材料的碳当量，这会恶化材料的焊接性能，增加成本也是不言而喻的。

因此，传统的TMCP有其局限性。

今天，人类面对可持续发展这一重大议题，必须对TMCP 技术进行认真思考，突破传统TMCP的局限性，开发新的TMCP理论、手段和方法，更有效的发挥固溶强化、细晶强化、相变强化、析出强化等各种手段的作用，加强材料组织性能的调控，实现轧制过程的高效化、减量化、高级化和集约化，充分挖掘钢铁材料的潜力，促进钢铁工业的可持续发展。

作为钢铁生产过程的共性和关键技术，传统的TMCP究竟存在哪些问题，归纳起来有：1）如何避开“低温大压下”，放宽传统TMCP对轧制过程的严苛要求，实现钢材的高效化轧制；2）如何发挥钢铁材料的潜力，降低优质钢材对合金元素和微合金元素的依赖，节省资源和能源，实现减量化轧制；3）如何发挥强化机制的作用，提升钢材的性能，实现钢材的高级化，发挥先进钢材对社会发展的引领作用。

2 新一代TMCP的要点针对上述问题，提出了利用超快冷技术的新一代TMCP的主体思路，其要点如下。

一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法[发明专利]

一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法[发明专利]

专利名称：一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：龙晓燕,张福成,杨志南,孙东云,尹东鑫
申请号：CN202110671265.4
申请日：20210617
公开号：CN113430459B
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢的制备方法，涉及钢材制备技术领域，包括以下步骤：S1：锻造钢锭，其成分按照重量百分比包括C0.38～0.42％，Si1.4～
1.6％，Mn1.4～1.6，Cr1.0～1.2％，Mo0.3～0.4％，V0.1～0.16％；余量为Fe和其他不可避免的杂质；S2：将精炼好的钢锭进行1050±100℃均匀化固溶处理；S3：进行油淬，得到初始化马氏体组织；S4：再升温至1000～1050℃，进行保温操作，得到完全奥氏体；S5：冷却至840～950℃，进行二次保温，控制VC的析出；S6：快速冷却至300～350℃，并进行三次保温，发生贝氏体相变，得到Fe‑贝氏体组织。

本发明提供的钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢的制备方法通过二次保温温度的降低，能够使得VC析出物的含量增加，通过控制VC的析出，能够加速贝氏体相变速度。

申请人：燕山大学
地址：066001 河北省秦皇岛市河北大街西段438号
国籍：CN
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TMCP工艺试制低碳贝氏体Q550D高强钢

TMCP工艺试制低碳贝氏体Q550D高强钢

采用低碳 Ｃ— 微合 金化 成分设计 ，合理 控制 ｒＭｏ
Ｔ Ｐ工 艺参 数 ，成功 开发 了厚度 ２ ｍ、０ｍ 的 ＭＣ ０ｍ ３ ｍ Ｑ ５ Ｄ级高强钢 ，两种规格 的轧态钢板各项力学性能 ５０
８Ｙ ２ ， ｉ ０ ７ ， ７ｎ 【蝴 向 理 ６）５Ｙ ，》 】 ， ：０３８１１ｉ “ ， （：－． ｙ
６ ０ １ ８ 范 围内。 ５ ～ ０ｑ ６ Ｃ 加入低碳硅锰 ， 、 、 铌 钒 钛铁进行 合金化 ， 用硅铝钡终脱氧操作 。 采 钢水到站温度 目标 ：
最后凝固的收缩， 减轻或消除中心偏析。采用弱冷却 霉
制度 ， 稳定拉速在 ０ ．ｍｍｎ 间。铸坯低倍试样 ． １１ ／ｉ之 ９ 结果分析质量 较好 ， 其缺 陷级别 满足产 品要求 而且铸
【 翁宇庆 超 细 晶钢—钢的组织细化理论与控制技术【 】 ｌ 】 Ｍ． ： 北京 冶 金工业出版社 ，０ ３ ２ ３ ２ ４ ２ ０ ：７ — ７ ．
【 贺信 莱．ｌ ２ 】 ２ 世纪新 钢种一 碳贝 氏体钢 ［． 低 Ｊ金属世 界 ，９６６ ： ］ １９ （）
３＿． ＿ ４
【 贺信 莱 ， ３ 】 尚成嘉 ， 杨善武 ， 一种用 于高强度低 合金钢生产 的 等． 弛豫 一 出一 制相 变技术 ｆ】 析 控 Ｐ 中国专利 ：０ １１６０ ． ０． ． ２０ １５５．２ １ ３０
合金元素 ， 利用控制轧制及控制冷却 ， 充分发挥合金元 素的作用 ， 通过各强化机制的组合来 提高强韧性［ 。因
此， 低碳贝氏体钢被国际上誉为 ２ 世纪钢种罔 天钢为 １ 。 加快高附加值产品开发步伐， 调整中厚板产品结构， 提
升市场竞争力 ，在现有 ３５０ｍ ０ ｍ轧机上挖掘潜力 ， 开 发 Ｑ５ ５０级别高强度结构钢 ， 从而 占领高端产 品市 场 。 目前 ， 天钢开发出的 Ｑ ５Ｄ高强结 构钢已取得 良好效 ５０

超低碳贝氏体钢中合金元素的作用

超低碳贝氏体钢中合金元素的作用

超低碳贝氏体钢中合金元素的作用含碳量很低的贝氏体钢具有优良的强韧综合性能，主要原因是极低含碳量能降低或消除贝氏铁素基体中的渗碳体，因此钢的韧性能得到改善。

为了保证贝氏体转变的充分性，同时尽量避免产生马氏体，低碳贝氏体钢中应该适量添加其他合金元素。

大量的研究推进了这种认识，并导致所谓的ULCB(ultralowcarbonbainite)钢的发展。

该类钢具有优良的韧性，强度和焊接等综合性能，并已经应用于极地和海底环境的高强管线。

ULCB钢起源于瑞典实验室开发出来的“强可焊性钢”，最初这类钢的典型成分是0.10～0.16C，0.6Mn，0.4Si，0.35～0.60Mo和0.0013～0.0035B(%)。

少量的Mo和B抑制了多边形铁素体的形成，但对转变动力学有一定的影响。

结果使得“强可焊性钢”在较宽的冷速范围内可获得完全贝氏体组织。

C含量控制到0.01%～0.03%，保证了ULCB钢的成功开发。

低的C含量应该能够确保不会由于贝氏体相变不完全而形成马氏体的前提下，又足以与微合金元素Nb发生反应形成NbC。

有研究表明，由于C 含量降低造成的马氏体体积分数的减少而改善了钢材的韧性，从而不会造成大的强度损失。

然而，应该注意到C含量不应当低于0.01%，否则将不能形成足够的NbC，致使韧性恶化。

由于C含量的大幅降低，最新开发的ULCB钢都采用了Nb、Ti和B复合微合金化。

研究表明，单独加入B时，通常会在轧后奥氏体晶界沉淀析出Fe23(CB)6，从而显著降低B的强化效果，造成γ→α的转变不能得到有效抑制，因此钢中加入Nb来阻止Fe23(CB)6的形成，因为Nb更易与C结合，随着溶解的Nb含量的增加，形成贝氏体的倾向也大大增加了。

Nb的适量溶解可以稳定奥氏体并表现出和B复合添加促进贝氏体转变的效果。

Nb和B的联合作用机理可以这样描述：首先，Nb可以有效地阻碍变形γ的再结晶，如此通过阻止由于再结晶而形成新的晶界来使γ晶界稳定，这就使得B有足够的时间扩散到γ晶界附近，从而增加了γ的淬透性。

微合金高强度低碳贝氏体钢强化机理分析

微合金高强度低碳贝氏体钢强化机理分析
Ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｒｅ ｔ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｈ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ －
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１ 前
言
织 。这类 钢的强度不再依靠钢 中碳含量 ，而主
要通过组织强化 ，细 晶强化 ，位错及亚结构强
化 ，铌 、 钛 、 钒 微 合 金 元 素 析 出 强 化 ， 以 及
低碳 贝氏体钢是实现高强 、高韧 同时具备 良好焊接性能和抗 氢致 开裂 能力 的最具潜力钢 种 ，社会 需求越来越 大。在 能源 、交通 、原材 料工业 以及 各种工 程施工 中使用最 多的装备 ， 如各类工程机械 、大型电铲 、推土机、 自卸车 、

新一代tmcp工艺下热轧钢材显微组织的基本原理

新一代tmcp工艺下热轧钢材显微组织的基本原理

新一代tmcp工艺下热轧钢材显微组织的基本原理新一代TMCP（热控轧制与冷却联合处理）工艺是热轧钢材加工中的一种新方法，它能够通过对钢材进行加热、轧制和冷却等一系列工艺控制，使钢材的显微组织达到理想状态。

首先，我要先介绍一下热轧钢材的常见显微组织类型。

通常情况下，经过热轧加工的钢材主要有贝氏体、珠光体和铁素体三种显微组织形态。

贝氏体是由奥氏体相变而来，在一定的冷却速率下形成，具有较高的硬度和强度；珠光体是由贝氏体在较慢的冷却速率下进一步变形而成，属于一种结构均匀、强韧性较好的组织；铁素体是在较低温度下经过较慢冷却速率形成的组织，具有较低的硬度和强度。

新一代TMCP工艺的基本原理是通过精确控制钢材的加热温度、轧制变形和冷却速率，使钢材的显微组织分布均匀、晶粒细化，并控制钢材的相变和相组织，达到调控钢材性能的目的。

首先，新一代TMCP工艺中的热轧温度控制是非常关键的。

通过控制热轧温度可以实现钢材的相变和显微组织形态的控制。

一般来说，较高的热轧温度可以促使钢材中的贝氏体形成，而较低的热轧温度则有利于珠光体的形成。

因此，通过精确控制热轧温度可以实现贝氏体和珠光体的控制。

其次，新一代TMCP工艺中的轧制变形控制也是非常重要的。

通过控制轧制变形，可以实现钢材中晶粒的细化，从而提高钢材的强度和韧性。

一般来说，较大的轧制变形可以使钢材中的晶粒细化，形成更加各向均匀的组织结构。

因此，通过精确控制轧制变形可以实现晶粒细化的效果。

最后，新一代TMCP工艺中的冷却速率控制也是十分重要的。

通过控制冷却速率可以实现钢材中相变的控制。

一般来说，较快的冷却速率可以促使钢材中的贝氏体相变，而较慢的冷却速率则有利于珠光体和铁素体的形成。

因此，通过精确控制冷却速率可以实现相变的控制。

综上所述，新一代TMCP工艺通过精确控制钢材的加热温度、轧制变形和冷却速率，能够实现钢材显微组织的调控，从而提高钢材的强度和韧性。

在实际应用中，通过合理选择控制参数，可以得到理想的显微组织，满足不同工程要求。

TMCP对低碳锰钢组织和力学性能的影响

TMCP对低碳锰钢组织和力学性能的影响

第41卷　第11期　2006年11月钢铁Iron and Steel　Vol.41,No.11November 2006TMCP 对低碳锰钢组织和力学性能的影响李　龙1,　丁　桦1,　杜林秀2,　宋红梅3,　郑　芳3(1.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004;　2.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;　3.宝钢集团公司技术中心,上海201900)摘　要:通过TMCP 工艺实验,研究了终轧温度和卷取温度对低碳锰钢力学性能和微观组织的影响规律。

结果表明,在形变诱导相变上限温度A d 3之上(850℃)终轧后快速冷却,组织主要由仿晶界型铁素体(G BA )和大量贝氏体组成,其中贝氏体铁素体呈板条状,塑性和韧性较高;当终轧温度降低到800℃(低于A d 3)时,得到的组织为等轴状铁素体和一定量的贝氏体,等轴铁素体的平均晶粒尺寸约为8μm ,强度较高,综合性能良好。

终轧温度和卷取温度主要是通过改变实验钢的组织组成和晶粒大小来对其力学性能产生影响的。

通过控制终轧温度和卷取温度,可以实现细晶强化、贝氏体相变强化和析出强化的复合强化,有利于低碳锰钢获得良好的综合性能。

关键词:低碳锰钢;TMCP ;形变诱导铁素体相变;贝氏体中图分类号:T G14211 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2006)1120053205E ffect of TMCP on Microstructure and MechanicalProperties of Low C arbon 2Manganese SteelL I Long 1,　DIN G Hua 1,　DU Lin 2xiu 2,　SON G Hong 2mei 3,　ZH EN G Fang 3(1.School of Materials and Metallurgy ,Northeastern University ,Shenyang 110004,Liaoning ,China ;2.The State Key Lab.of Rolling and Automation of Northeastern University ,Shenyang 110004,Liaoning ,China ;3.Baosteel Technology Center ,Baoshan Iron &Steel Group Co.,Shanghai 201900,China )Abstract :The effects of processing parameters of TMCP ,such as finish rolling temperature and coiling temperature on microstructure and mechanical properties of low C 2Mn steel were studied by TMCP tests.The results show that microstructures of strip ,rapid cooled after finish rolling at a temperature higher than upper limited temperature of deformation induced ferrite transformation A d 3,is of grain boundary allotriomorphic ferrite/bainite (G BA/B )and the lath 2shaped bainitic ferrite with good elongation and toughness.The microstructure mainly is of equiaxed ferrite about 8μm in size with good strength and integrated performance and a certain amount of bainite when the finish rolling temperature was decreased to 800℃(lower than A d 3).Finish rolling temperature and coiling temperature plays an important role in controlling microstructure and grain size for mechanical properties.The compound 2strengthening mechanism including grain refining ,bainite transformation and carbide precipitation strengthening could be achieved by reasonable combination of the processing parameters such as finish rolling temperature and coi 2ling temperature for good integrated performance.K ey w ords :low C 2Mn steel ;TMCP ;deformation induced ferrite transformation ;bainite基金项目:国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助项目(50271015)作者简介:李　龙(19772),男,博士生; E 2m ail :longli2002@ ; 修订日期:2006203202 现代工业的发展,要求钢板在强度级别不断提高的同时,还要具有良好的韧性、可焊性以及优良的成形性能等。

低碳贝氏体钢的开发

低碳贝氏体钢的开发

02
低碳贝氏体钢的制造工艺
冶炼工艺
低碳贝氏体钢的冶炼工艺主要包括电弧炉熔炼和炉外精炼等 。电弧炉熔炼是低碳贝氏体钢的主要冶炼方法，通过加入适 量的合金元素，控制钢的化学成分，以满足后续轧制和热处 理工艺的要求。
炉外精炼是提高钢的纯净度和均匀性的重要手段，通过真空 处理、脱气、合金元素调整等手段，进一步优化钢的化学成 分和显微组织。
低碳贝氏体钢的开发
• 引言 • 低碳贝氏体钢的制造工艺 • 低碳贝氏体钢的性能研究 • 低碳贝氏体钢的开发前景与挑战 • 低碳贝氏体钢的应用案例 • 结论
目录
01
引言
低碳贝氏体钢的定义
低碳贝氏体钢是一种低碳含量的钢材 ，其碳含量一般在0.2%以下。
低碳贝氏体钢是通过控制轧制和冷却 工艺，使钢中贝氏体组织占主导地位 的钢材。
低碳贝氏体钢的应用领域
船舶制造
低碳贝氏域。
压力容器
在压力容器制造中，低碳贝氏体 钢由于其优良的耐腐蚀性能和较 高的强度，被用作重要的结构材 料。
桥梁工程
在桥梁工程中，低碳贝氏体钢由 于其高强度和良好的韧性，被用 于制造桥梁结构件和重要连接件。
感谢观看
THANKS
低碳贝氏体钢具有较好的耐腐蚀性能， 能够适应各种腐蚀环境。
VS
详细描述
通过降低钢中的碳含量，减少夹杂物和显 微组织中的缺陷，低碳贝氏体钢的耐腐蚀 性能得到提高。此外，适当的合金元素添 加也可以增强其耐腐蚀性能，使其在海洋 环境、化工设备等领域具有广泛的应用前 景。
焊接性能
要点一
总结词
低碳贝氏体钢具有良好的焊接性能，易于加工成型。
低碳贝氏体钢的特性
高强度
低碳贝氏体钢具有较高的强度，其抗拉强度一般在800MPa以上， 同时具有较好的韧性。

国际低合金会议论文管线用TMCP工艺加工钢板的显微组织细化和析出特性

国际低合金会议论文管线用TMCP工艺加工钢板的显微组织细化和析出特性

(国际低合金会议论文01)管线用TMCP工艺加工钢板的显微组织细化和析出特性管线用TMCP工艺加工钢板的显微组织细化和析出特性摘要：在OJSC МagnitogorskМagnitogorsk钢厂5000轧机上研究了控制轧制和加速冷却（TMCP）工艺参数对厚度大于等于25mm的钢板显微组织和机械性能的影响。

证实了为了获得DWTT性能，无粗大的板条贝氏体延伸区的细晶铁素体-奥氏体显微组织的形成的必要性。

定义了轧制和附加回火过程中析出条件和小于10 nm 的Nb(C, N)和(Nb,V)(C,N)粒子的类型。

Keywords: microalloying; microstructure; accelerated cooling; precipitation关键词：微合金；显微组织；加速冷却；析出1、引言工作压力为11.8 MPa的新管线钢项目要求API X70等级厚板厚度增至25 mm，并具有高冲击韧性（KCV-20℃≥200J/sm2)和DWTT性能(SA(-20℃)≥90%)。

为了获得细晶铁素体-贝氏体显微组织，通过TMCP工艺生产出现代管线钢。

厚板生产以晶粒细化、奥氏体化以及加速冷却的必要性为特征。

板坯尺寸增加（多长度）有助于提供轧机生产率，但是载荷也增加了。

强加速冷却之后，析出硬化效率受到限制。

研究目的在于：（1）假定DWTT性能(SA(-20℃)≥90%)受到粗轧阶段轧机变形能力限制的情况下，钢显微组织形成的可能性；（2）根据轧制后较低冷却速率和后续堆冷，评判铁素体中(Nb,V)(C,N)粒子析出的可能性和析出类型。

2、相变采用结果模拟TMCP的制度，在膨胀计(BAHR-805)上进行了变形奥氏体连续冷却相变研究。

使用化学成分为0.07%C、1.6%Mn、0.20%Ni、0.20%Cu、0.06%V、0.07%Nb的实验室冶炼X70钢。

按照下列步骤对试样(d=6mm х 10 mm)进行处理：加热至1200℃（时间≈ 300 s）；1050℃和850℃时变形ε =15-20 %；以0.5℃/s~50℃/s的速率冷却。

以超快速冷却为核心的新一代TMCP技术

以超快速冷却为核心的新一代TMCP技术
【摘要】 与传统 TMCP 技术采用 “低温大压下”和 “微合金化”不同 , 利用连续轧制 的大变形和应变积累 , 提出以超快速冷却技术为核心的新一代控制轧制和控制冷却技术 (NG - TMCP) , 描述了它的技术特征和材料特点 , 指出这是一项节省资源和能源 、有利于材 料循环利用 、促进社会可持续发展的新技术 。
【关键词】 控制轧制 控制冷却 低温大压下工艺 微合金化 超快速冷却技术
THE NEW GENERATION TMCP WITH THE KEY TECHNOLO GY OF UL TRA FAST COOL ING
Wang Guodong ( The State Key Lab of Rolling and Automation , Northeastern University ; Rolling Technology
最后 , 还有完成超快速冷却后的后续相变过 程的控制 。这方面 , 现代的控制冷却技术已经可 以提供良好的控制手段 , 实现冷却路径的精确控 制 。对 NG - TMCP 而言 , 相变强化仍然是可以 利用的重要强化手段 。同样 , 也可以根据需要 , 适量加入微合金元素 , 实现析出强化 。因 此 , NG - TMCP 将充分调动各种强化手段 , 提高材料 的强度 , 改善综合性能 , 最大限度地挖掘材料的 潜力 。
图 3 热连轧过程中的软化现象 在这种情况下 , 我们希望尽量采用适于轧件 变形的常规的轧制温度 。此时 , 终轧温度较高 , 如果不加控制 , 材料会由于再结晶而迅速软化 , 失去硬化状态 。因此 , 在终轧温度和相变开始温 度之间的冷却过程中 , 应努力设法将奥氏体的硬 化状态保持到动态相变点 , 避免硬化奥氏体的软 化 。近年出现的超的时间内 , 迅速通过奥氏体相区 , 将硬化奥 氏体 “冻结”到动态相变点 。这就为保持奥氏体 的硬化状态和进一步进行相变控制提供了重要基 础条件 。 在国外 , 比利时的 CRM 率先开发了超快速 冷却 (UFC) 系统[4] , 可以对 4mm 的热轧带钢实 现 400 ℃Πs 的超快速冷却 。日本的 J FE - 福山厂 开发的 Super OLAC H 系统 , 可以对 3mm 的热轧 带钢实现 700 ℃Πs 的超快速冷却[5] 。国内 RAL 开 发的热带超快速冷却装置已经安装于包钢 CSP 生产线 , 生产出 550 、600MPa 级的双相钢 , 供应 汽车厂生产车轮[6] 。RAL 开发的棒材超快速冷却 系统应用于萍乡 、三明等钢厂 , 通过超高速冷却 得到性能优良的棒材[7] 。 对板带材而言 , 确保高速冷却条件下的平直

钒钛铌等微合金元素在低合金钢

钒钛铌等微合金元素在低合金钢

鞍钢钒、钛、铌微合金钢的应用与开发林滋泉 敖列哥 郝 森 鞍山钢铁集团公司1 前言 七十年代以来，随着国家资源的开发和科学研究水平的提高，钒、钛、铌、氮等合金元素做为开发低合钢的有效元素得到了广泛的应用。

我国微合金元素储量丰富，氧化钒的储量达到2500万吨，占世界第三位；氧化钛的储量为6.289亿吨，几乎占世界总储量的45.58%；氧化铌储量为388万吨。

因此我国具有发展微合金化钢的巨大资源优势。

随着冶金生产设备和工艺技术的更新与变革，微合金元素的使用已使低合金高强度钢领域的品种发生了深刻的变化，微合金元素的开发与应用充实了低合金钢的物理冶金内容和强韧化原理［１］。

其中钒的应用已十分广泛，在我国已形成多种牌号的钒钢及钒微合金化钢，我国纳入国家标准的钢种号中，含钒钢牌号有139种，占所有钢种的57%，据统计我国钢铁业每年用钒量超过2000吨［2］。

尽管如此，我国低、微合金钢的生产还没有摆脱数量型发展模式，从低、微合金钢产品结构上看，20MnSi、U71Mn 重轨等条形材及部分16Mn 钢板占了主要部分。

若按国际通行计算方法计算，我国真正的低、微合金钢产量比例极低，特别是平材的比例更低，表1给出了1995年中国低、微合金占总钢产量的份额［３］。

它表明了中国的低、微合金钢产量、品种结构与世界先进国家差距甚远。

在全球经济一体化的今天，在世界钢铁生产能力趋于饱合的背景下，大力发展低、微合金钢，调整产品结构无疑是我国钢铁发展的必由之路。

含钒钢及钒、钛、铌微合金钢的开发应用前景非常广阔。

表1 1995年中国低、微合金钢产量份额年产量(万吨) 低、微合金钢产量(万吨) 占钢产量比例(%) 低、微合金钢板产量(万吨) 占钢产量(%) 9400.0365.823.8946.00.4892 鞍钢含钒微合金化钢的开发应用2.1 钒、钛、铌在钢中的微合金化作用合金元素钒在钢中的有利作用主要是以其碳、氧化物形式存在于基体和晶界上，起到沉淀强化和抑制晶粒长大的作用。

通过TMCP工艺改善准贝氏体耐磨钢板性能

通过TMCP工艺改善准贝氏体耐磨钢板性能
产 的 目的 。 文针 对 用户提 出的 问题 ， 本 实施 控 轧控 冷工艺， 并使 其 参 数 优 化 、 稳定 ， 产 出 用户 满 意 生
１ 前 言
高 的要 求 。 因此 ， 必要对 耐磨 钢板 工艺 进一 步优 有
化， 以提高 产 品质量 ， 足用 户 的更 高要 求 。 满
高 强耐磨 钢板 广泛用 于工 程 机械 构件 和矿 用
设备 ， 板具有 高 强、 钢 高韧 、 焊 、 可 耐磨 等优 良的综
合性 能 。准 贝氏体 耐磨钢 是 舞钢 公 司利用 西北 工 业 大 学 的“ 贝 氏体 钢 ” 术 ， 贝 氏体 钢 合 金 化 准 技 在 的基 础 上添加适 量 的硅研 制 而成 的。硅对 贝 氏体
求， 舞钢 不得 不在 加快 生产 节奏 的同 时 ， 确保 钢 材
进 口耐磨钢 板 。 钢耐 磨钢 板 的成 功开发 ， 补 了 舞 填
国内乃 至国际 上生产 非调 质耐 磨 钢板 的空 白 。 目
前 ， 钢 已形 成 自己品牌 的耐 磨钢 板 ， 知名 度 日 舞 其
的综 合 性能 ， 于是 就要 求改 进 工艺 ， 以达 到稳 产高
张 亚 丽
（． １ 北京科技大学
赵 志 毅 张 西 忠
２ 舞阳钢铁有 限责任公 司） ．
摘
要
通过控制轧制控 制冷却工艺 ， 改变各项工 艺参数 ， 改善钢板 的组织结构 ， 高钢板 的强韧性 和 来 提
。
Ｔ Ｃ Ｍ Ｐ 改善 性 能
硬度 ， 从而达到提高钢板综合性能 的 目的。
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第 １ 卷第 １期 ２
‘２ ’ ２ ０ ０ ０６年 ２月
宽 厚板
ＷＩ ＤＥ ＡＮＤ ＨＥＡＶＹ ＰＬＡＴＥ

微合金低碳贝氏体钢

微合金低碳贝氏体钢

微合金低碳贝氏体钢微合金低碳贝氏体钢是一种新型的高强度、高韧性钢材，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。

它的主要成分是铁、碳、锰、硅、钒、铬等元素，其中微量的钒、铬、钛等元素起到了微合金化的作用，使钢材的晶粒细化，提高了钢材的强度和韧性。

微合金低碳贝氏体钢的制造工艺比较复杂，需要经过多道工序，包括炼钢、连铸、轧制、热处理等。

其中，热处理是关键的一步，通过控制温度和时间，使钢材的组织发生相变，从而得到具有良好机械性能的贝氏体组织。

微合金低碳贝氏体钢具有以下几个优点：1.高强度：微合金化的作用使钢材的晶粒细化，提高了钢材的强度和韧性，使其具有更好的抗拉强度和屈服强度。

2.高韧性：贝氏体组织具有良好的韧性和塑性，能够在受力时发生一定程度的变形，从而减缓应力集中，提高了钢材的抗冲击性和抗疲劳性。

3.耐腐蚀性好：微合金低碳贝氏体钢中含有一定量的铬、钼等元素，能够有效地提高钢材的耐腐蚀性能，延长钢材的使用寿命。

4.可焊性好：微合金低碳贝氏体钢的碳含量较低，焊接时不易产生氢致脆性，具有良好的可焊性。

微合金低碳贝氏体钢的应用范围广泛，主要用于制造汽车、船舶、桥梁、建筑等领域的结构件和零部件。

在汽车制造领域，微合金低碳贝氏体钢被广泛应用于车身、底盘、发动机等部件，能够有效地提高汽车的安全性和节能性。

在船舶制造领域，微合金低碳贝氏体钢被用于制造船体、船板等部件，能够提高船舶的强度和耐腐蚀性。

在建筑领域，微合金低碳贝氏体钢被用于制造桥梁、高层建筑等结构件，能够提高建筑物的抗震性和安全性。

总之，微合金低碳贝氏体钢是一种具有优异机械性能和耐腐蚀性能的新型钢材，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断进步和工艺的不断改进，微合金低碳贝氏体钢的性能将会得到进一步提高，为各个领域的发展提供更加优质的材料支持。

论“TMCP技术”在轧钢生产中的意义作用

论“TMCP技术”在轧钢生产中的意义作用

论“TMCP技术”在轧钢生产中的意义作用摘要本文结合作者几年来对相关课题的研究与在轧钢厂的相关实践经验，对“TMCP技术”的概念，产生背景，基本特点与技术优势（与其他轧钢强化工艺对比），发展现状进行了叙述，最后对于它在现代高性能热轧带钢生产中的意义与作用，提出了自己的看法。

关键词TMCP；控制轧制；控制冷却；热轧带钢1 TMCP技术概念近年来，随着社会发展与科学技术的进步，低合金高强度、高韧性并具有良好焊接性能的钢材已经在社会上得到了广泛的应用。

各行各业对热轧带钢的质量、品种、性能（强度、低温韧性及可焊性等）的要求也越来越高，而这些要求仅依靠传统的控制轧制工艺已经是无法满足了。

因此，不仅要用控轧工艺来控制奥氏体，而且要通过轧后冷却来控制相变本身，也就是利用轧后水冷进行控制冷却。

控制冷却成为继控制轧制之后中厚板生产史上的又一重大技术进步。

控轧与控冷技术相结合已成为宽厚板生产的主导工艺。

在国际上，将此工艺称为TMCP，全称（Thermomechanical Control Process），即：热机械控制工艺。

也就是在热轧过程中，在控制轧制温度、加热温度和压下量的控制轧制（Control Rolling）的基础上，再实施空冷或控制冷却及加速冷却（Accelerated Cooling）的技术总称。

2 TMCP技术产生背景60年代中期西方各国钢铁研究人员对控制轧制开始进行研究，政府也非常重视这方面的探索和开发。

60年代末到70年代初，世界上从事控制轧制机理研究的人越来越多，生产上的应用也日渐增多，70年代逐步开发出寒冷地带输油输气管线用X60，X65，X70等热轧板卷。

相关研究证明:应用控制轧制技术比用调质法、合金化及正火法能更好地降低碳当量，获得高塑性和焊接性，高强度同时又具有一定低温韧性的板带材，因此控制轧制技术得到了国际冶金界的极大重视。

但是，在控制轧制工艺中，一般要求保证较低的终轧温度或较大的变形量，从而会使轧机负荷大大增大，使机器的稳定性和安全性大大降低。

微合金高强度低碳贝氏体钢中不同强化方式的作用

微合金高强度低碳贝氏体钢中不同强化方式的作用

微合金高强度低碳贝氏体钢中不同强化方式的作用王克鲁;鲁世强;李鑫;郑海忠;董显娟【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2009(033)012【摘要】为了掌握微合金高强度低碳贝氏体钢中不同强化方式的贡献大小,采用正电子湮没技术、透射电子显微镜及扫描电子显微镜分析了该钢热轧和回火处理后的显微组织、位错密度及第二相粒子的形貌及尺寸,对其屈服强度进行了定量计算,并采用多功能材料试验机对该钢的力学性能进行了测试.结果表明:该钢的位错密度约为2.65 × 1014 m-2,位错强化是该钢主要的强化方式,对屈服强度的贡献值约327 Mpa,占其屈服强度的41.3%;该钢中存在大量细小弥散的球状或近球状的(Ti,Nb)(C,N)第二相粒子,其尺寸多在10 nm以下,析出强化对屈服强度的贡献值约为172 Mpa,占屈服强度的21.7%;固溶强化和间隙原子强化的贡献值分别约为129 Mpa和94 Mpa,分别占屈服强度的16.3%和11.9%;理论计算值与实测值基本吻合.【总页数】4页(P27-29,49)【作者】王克鲁;鲁世强;李鑫;郑海忠;董显娟【作者单位】南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌,330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌,330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌,330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌,330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,南昌,330063【正文语种】中文【中图分类】TG142.1【相关文献】1.微合金元素对改善高强度低合金钢抗氢诱导裂纹的作用 [J], 莫德敏;杨海林2.钒氮微合金化技术在高强度钢中的应用 [J], 康卓;马党参;刘建华;陈再枝;司云森3.高强度微合金管线钢中的MA岛对性能的影响 [J], 刘莉;赵亚娟;王秀芳4.高强度微合金管线钢中的组织对性能的影响 [J], 王浩杰5.微合金高强度低碳贝氏体钢强化机理分析 [J], 赵贤平;李显强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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钢铁材料TMCP 生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究李秉军1,李　晶1,刘伟健1,张　逖2(1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083;2.南京钢铁股份有限公司,江苏南摘　要:采用金相㊁透射电镜(SEM)㊁能谱仪(EDX)等分析手段研究了TMCP 工艺生产的微合金化高强钢Q690钢的组织㊁第二相析出物,并在此基础上分析了其强化机理㊂发现钢板表面组织主要为板条贝氏体㊁少量粒状贝氏体以及针状铁素体,心部组织主要由粒状贝氏体和多边形铁素体构成;第二相析出物主要是铌钛的碳氮化物,尺寸在20nm 左右,弥散分布在基体上,多呈方形或类方形;硼主要以酸溶硼的形式存在,明显提高了钢的淬透性㊂Q690钢的强化机制主要是贝氏体相变强化㊁细晶强化和第二相析出强化,而这都与钢中微合金化元素的作用有关㊂关键词:低碳贝氏体钢;TMCP 工艺;微合金元素;析出相;强化机理中图分类号:TG142.2,TF704.2 文献标志码:A 文章编号:1004-7638(2013)03-0077-06DOI :10.7513/j.issn.1004-7638.2013.03.016Research on Strengthening Mechanism of Microalloying Elements inLow⁃carbon Bainite Steels Produced with TMCP ProcessLi Bingjun 1,Li Jing 1,Liu Weijian 1,Zhang Ti 2(1.State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.Nanjing Iron &Steel Co.,Ltd.,Nanjing 210035,Jangsu ,China)Abstract :Microstructures and second phase precipitates in microalloyed high⁃strength steel Q690D pro⁃duced with TMCP process are analyzed by means of optical microscope(OM),transmission electron mi⁃croscopy (TEM),and energy dispersive spectroscopy (EDX)in order to study the strengthening mecha⁃nism.It is found that the surface microstructure is mainly consisted of lath bainite,a small amount of granular bainite and acicular ferrite,and the central microstructure of granular bainite and polygonal fer⁃rite.Most of the second phase precipitates are niobium and titanium carbonitride with a size of about 20nm in length,dispersively distributing in the matrix in the shape of square or quasi⁃square.Boron,mainly existing in the form of acid⁃soluble boron,remarkably increases the hardenability of the steel.Re⁃sults show the strengthening mechanism is dominated by bainite transformation strengthening,fine grain strengthening and precipitation strengthening.Key words :low⁃carbon banite steel,TMCP process,microalloying elements,precipitated phase,strengthe⁃ning mechanism0　引言 随着工业生产的发展,社会对传统钢铁材料提出了高性能㊁低成本㊁轻量化的要求,而低碳和超低碳贝氏体钢的开发和发展就顺应了这种时代的要求[1-3]㊂南京钢铁集团有限公司(以下简称南钢) 收稿日期:2012-10-20作者简介:李秉军(1986 ),男,山西静乐人,硕士研究生,主要从事微合金元素对低合金高强钢组织性能影响和强韧化机理研究㊂第34卷第3期2013年6月钢　铁　钒　钛IRON STEEL VANADIUM TITANIUMVol.34,No.3June 2013采用B㊁Ti㊁Nb等微合金化技术,通过TMCP工艺开发了厚度为16~30mm的Q690D低碳贝氏钢板,具有优良的强韧配合性能㊂由于采用低碳设计,钢的强度不再主要依靠碳原子的固溶强化作用,Q690D 高强钢的强化机理有待阐明㊂笔者以南钢中厚板卷厂生产的30mm厚的Q690D低碳贝氏体钢板为研究对象,研究了钢板的组织和钢中第二相析出物,分析了B㊁Ti㊁Nb等微合金元素在低碳贝氏体钢板中的作用机理,并讨论了Q690D的主要强化机制㊂1　试验材料和方法 试验采用南钢中厚板卷厂生产的30mm厚的Q690D热轧钢板㊂其工艺路线为:铁水预处理→150t顶底复吹转炉→LF炉精炼→VD真空脱气处理→板坯连铸→步进式加热炉→高压水除鳞→3500mm炉卷轧机→层流冷却→矫直→剪切→喷印标识(→回火→矫直)→检验→入库→发货㊂采用加入硼线㊁铌铁㊁钛铁和钼铁合金对钢进行微合金化处理并通过TMCP工艺生产700MPa级的低碳贝氏体钢㊂钢中控制氮㊁磷㊁硫和氧的含量分别为:w[N]≤45×10-6㊁w[P]≤20×10-6㊁w[S]≤130×10-6和w[O]≤20×10-6,试验钢主要化学成分(南钢中厚板卷厂检测)列于表1㊂钢样在轧制过程中采用TMCP工艺中两个阶段控轧的方法,第二阶段开轧温度小于890℃,目标终轧温度控制在820℃±20℃,终轧速度1.15m/s,水比为4.2㊂表1　试验钢的主要化学成分Table1　Chemical compositions of the tested steels%坯样C Mn Si Cu Nb Mo V Ti B 1#0.0525 1.62330.24710.04630.05490.2070.00340.01770.00174 2#0.0444 1.62370.25690.04400.05370.2000.00390.01890.00203 3#0.0497 1.63000.24590.04310.05590.2100.00360.01780.00184 4#0.0548 1.61000.25080.05430.05540.2050.00360.01880.00200 5#0.0519 1.59170.24750.04640.0550.2190.00360.01860.001702　试验结果2.1　力学性能和显微组织试验用钢的机械性能测试结果如表2所示㊂由表2可知,5炉Q690D试验钢轧坯样的屈服强度为795~825MPa,抗拉强度为810~860MPa,屈强比较高,约在96%左右,延伸率为34.5%~39.5%,试验钢的强度和韧性都十分优良㊂表2　试验钢的机械性能Table2　Mechanical properties of the tested steels坯样屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%屈强比/%1#79581034.598.15 2#81084039.096.43 3#82586037.595.93 4#80083039.596.39 5#82585038.097.06 采用金相显微镜观察Q690D钢的组织,主要由板条状贝氏体㊁粒状贝氏体以及少量的多边形铁素体㊁针状铁素体和M/A岛等几种非平衡组织混合而成㊂如图1所示,通过层流水冷快速冷却,在板坯的表面,组织显微结构主要是板条贝氏体和部分粒状贝氏体以及处在板条贝氏体之间的细小的针状铁素体㊂而在板坯的心部,冷却速度相对板坯的表面较慢,心部的组织主要是粒状贝氏体和准多边形铁素体的复合组织,如图2所示㊂图3显示的是透射电镜下板条状贝氏体和铁素体的高倍形貌以及分布其中的高密度位错和析出相㊂2.2　钢中的第二相析出物试验用钢的萃取复型样品在透射电镜下观察(如图4所示),第二相析出物均匀分布,析出物的形状大多为方形或类方形和圆形,越细小的析出相,其取向关系越不明朗,形貌就越近似于球形㊂析出物的大小基本在20nm,最大的析出物为50nm左右,最小的析出物为10nm左右㊂应用EDX和电子衍射分析(如图5所示),这些第二相析出物为(Nb, Ti)(C,N),析出物中凸起部分的铌含量特别高,而其内核部分的钛含量较高㊂显然,第二相析出物是以TiN为基,NbC附着生长形成的复杂的(Nb,Ti) (C,N)析出相㊂通过对试验用钢薄膜样品TEM观察发现,在贝氏体板条上存在大量高密度位错(如图3(a)㊁(c)所示)㊂第二相析出物就大量地存在于位错线上或位错网上,析出物密集分布且颗粒细小㊂同样在贝㊃87㊃ 钢铁钒钛 2013年第34卷　氏体板条之间及晶界附近也有不少第二相析出物㊂2.3　硼和酸溶硼含量通过北京钢铁研究总院精确的化学分析得出5炉试验钢的全硼与酸溶硼(B s )含量见表3㊂由表3可知,第3炉次坯样,酸溶硼含量为16×10-6,全硼含量(B t )为18×10-6,酸溶硼占全硼量的88.9%;5炉坯样的平均酸溶硼占全硼的比例达到82.6%㊂由此可以说明,硼发生氧化及氮化反应所占的比例很小,主要以酸溶硼形式存在㊂也就说明试验钢中BN 的含量极其微弱,甚至可以忽略不计㊂图1　控轧控冷后Q690D 高强钢表面显微组织:板条状贝氏体(LB)+粒状贝氏体(GB)+M⁃A 岛Fig.1　Surface microstructure of high⁃strength steel Q690D under controlled rolling and controlledcooling process:lath bainite +granular bainite +M⁃A isle structure 图2　控轧控冷后Q690D 高强钢心部显微组织:粒状贝氏体(GB)+准多边形铁素体(QF)Fig.2　Central microstructure of high⁃strength steel Q690D under controlled rolling and controlledcooling process:granular bainite +quasi⁃polygonal ferrite 图3　试验钢精细组织Fig.3　Microstructure of the tested steel㊃97㊃　第2期 李秉军,等:TMCP 生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究 图4　试验钢中的第二相析出物Fig.4　The second phase precipitates of the testedsteel图5　第二相析出物的电子衍射斑以及能谱分析Fig.5　Electron diffraction pattern and energy spectrum analysis of the precipitates表3　Q690D 板材中硼与酸溶硼含量Table 3　Boron and acid soluble boron contentsin Q690D plates样品炉号分析结果/%B sB t酸溶硼占硼总量比例/%1#0.00120.001485.72#0.00130.001776.53#0.00160.001888.94#0.00140.001782.45#0.00120.001485.73　分析和讨论3.1　奥氏体和铁素体相中第二相析出的热力学计算热力学提供了状态平衡和反应过程方向的判据㊂根据热力学的反应基础数据可以得到试验钢在TMCP 工艺下,各种析出反应的平衡溶度积与温度的关系;大体上掌握奥氏体和铁素体相中氮化物㊁碳化物和碳氮化物的开始析出温度及其析出物的析出次序㊂通过查阅有关资料,微合金元素Nb ㊁Ti ㊁B 在奥氏体与铁素体中的溶解度与温度的关系[2]见式(1)~(8)㊂lg {w [Ti ]㊃w [N ]}γ=0.32-8000/T(1)lg {w [B ]㊃w [N ]}γ=4.160-14694/T (2)lg {w [Nb ]㊃w [N ]}γ=3.70-10800/T (3)lg {w [Nb ]㊃w [C ]}γ=2.96-7510/T (4)lg {w [Ti ]㊃w [C ]}γ=2.75-7000/T(5)lg {w [Ti ]㊃w [C ]}α=4.40-9575/T (6)lg {w [Nb ]㊃w [C ]}α=5.40-10960/T(7)lg {w [Nb ]㊃w [N ]}α=4.96-10060/T(8)式(1)~(8)中,w [Nb ]㊁w [Ti ]㊁w [C ]㊁w [N ]分别表示Nb ㊁Ti ㊁C ㊁N 元素固溶在奥氏体或铁素体中的质量分数㊂从式(1)~(8)可见,随着加热温度的提高,合金元素碳㊁氮化物的溶度积和微合金元素的最大溶解度增大,也就是说,固溶到奥氏体㊁铁素体基体㊃08㊃ 钢铁钒钛 2013年第34卷　中的微合金元素就增多㊂将1#微合金钢中Ti㊁Nb㊁N和C的含量带入式(1)~(8)进行计算㊂碳氮化物在奥氏体中析出先后顺序为TiN㊁BN㊁NbN㊁NbC㊁TiC㊂B的平衡固溶度非常小,BN的析出会非常小㊂由于钢中w[Ti]/ w[N]约为5.5,大于理想化学配比3.4,钢中的N含量不足以使Nb㊁Ti全部沉淀析出,因此,必然会有部分Nb㊁Ti和C反应生成NbC和TiC㊂NbC和NbN均为面心立方结构[3],室温下两者的点阵常数相近,可相互形成碳氮复合相㊂NbN㊁NbC㊁TiC 在控轧过程中均符合从铁素体中析出的热力学条件,但Ti㊁Nb的平衡固溶度非常小,从铁素体中析出的TiC㊁NbN和NbC等很少,可忽略不计㊂由此可见,只要奥氏体相变成铁素体,碳㊁氮化物等可基本完成析出㊂碳㊁氮化物的析出也受动力学因素的影响,如果TiC㊁NbN和NbC等在奥氏体中的析出受到抑制,奥氏体相中析出量小,则铁素体相中的析出量增大㊂3.2　强化机制现代微合金高强钢的强化方式不是单一的,其强化效果是多种强化方式叠加的结果[4-5]㊂试验钢采用TMCP技术和微合金化技术,且C㊁N含量较低,试验钢固溶强化效果微弱,主要的强化方式为贝氏体相变强化㊁细晶强化和第二相沉淀强化㊂3.2.1　硼引起的贝氏体相变强化表3中钢铁研究总院精确的化学成分分析结果表明试验用钢全硼含量(B t)是20×10-6左右,而酸溶硼含量(B s)在15×10-6左右㊂文献[6-8]的研究表明在低碳微合金钢中添加20×10-6的硼,钢的淬硬性和韧性是最佳㊂在钢中起淬透性作用的是固溶硼㊂固溶在奥氏体基体中的硼原子,由于尺寸效应,趋向于偏聚到奥氏体晶界处,这种偏聚阻止了奥氏体形变后,再结晶新晶界的运动,从而减慢了再结晶的速度,同时,也阻碍了新相铁素体在晶界处形核,促进了铁素体生成区明显右移,促进贝氏体形成㊂铌是强碳氮化物形成元素,综合加入铌和硼,在热变形后,铌的碳氮化物会通过形变诱导在位错线上析出,减少了固溶在基体中的碳,阻止偏聚在晶界处的固溶硼与碳相结合,抑制Fe(C,B)6在晶界的生成,保证钢中的硼基本上以固溶硼的形式存在㊂这样,在析出相分析过程中几乎观察不到Fe(C,B)6,优化了试验用贝氏体钢的强韧性能㊂3.2.2　TMCP工艺引起的细晶强化试验用钢采用TMCP技术处理,进行两阶段控轧,在890℃以下进入未再结晶区进行轧制,通过在非再结晶区多道次轧制及中间停留,加入钢基体中的微合金元素Nb㊁Ti㊁B等发生偏聚并充分析出使再结晶难以进行㊂终轧后,变形奥氏体内便会生成大量变形位错和各种大小的微合金元素析出物㊂高密度的位错组态促进中温转变组织形核,而诸如TiN㊁NbC以及(Nb,Ti)(C,N)等第二相析出物的充分析出对位错的钉扎抑制了新相长大,而析出相还可以作为新相潜在的形核位置[9-11]㊂这样,TMCP 技术与Nb㊁Ti㊁B等微合金元素加入既促进了贝氏体和多边形铁素体的形核,又限制了它们的长大,充分细化了组织晶粒,达到了细晶强化的作用㊂如图3所示,贝氏体板条束宽约为0.3~0.8μm㊂3.2.3　第二相析出强化材料通过基体中分布有细小弥散的第二相颗粒而产生强化的方法称为第二相强化㊂根据第二相颗粒与滑移位错的交互作用,可以分为两种强化机制:位错绕过第二相颗粒并留下环绕颗粒的位错环的Orowan机制和位错切过第二相的切过机制[12-13]㊂钢铁材料的屈服强度与第二相尺寸的关系如图6所示㊂由图6可见,第二相尺寸存在一个临界转换尺寸㊂当第二相与铁基体界面能在0.5~1.1J/ m2范围时,碳氮化铌与铁素体的界面能较高,临界转换尺寸较小,约为1.6nm㊂试验用钢中析出物尺寸在20nm左右,远大于临界尺寸,其第二相沉淀强化机制应属于Orowan机制㊂由图4可知,析出相弥散分布于基体内,且析出量较大,则试验钢中第二相析出强化对其强度的贡献也是颇为可观的㊂图6　钢铁材料的屈服强度与第二相尺寸关系Fig.6　Relationship between yield strength and size of the second phase of iron and steel materials㊃18㊃　第2期 李秉军,等:TMCP生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究 4　结论 采用Nb㊁Ti㊁B等微合金化技术,通过TMCP工艺开发了厚度为16~30mm的Q690D低碳贝氏钢板,研究结果表明:1)钢板具有良好的强韧性,组织主要由板条状贝氏体㊁粒状贝氏体以及少量的多边形铁素体㊁针状铁素体和M-A岛等几种非平衡组织混合而成㊂2)试验钢中的第二相析出物主要是TiN㊁NbC 和以TiN为核心,NbC为包裹的复杂的(Nb,Ti)(C, N)析出相㊂钢中的B主要以酸溶硼的形式存在㊂3)试验钢的主要强化方式为贝氏体相变强化㊁第二相析出间接引起的细晶强化和Orowan机制控制的第二相沉淀强化㊂参考文献[1]　Yong Qilong.Secondary phases in steels[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2006.(雍岐龙.钢铁材料中的第二相[M].北京:冶金工业出版社,2006.)[2]　Qi Junjie,Huang Yunhua,Zhang Yue.Microalloyed steel[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2006.(齐俊杰,黄运华,张跃.微合金钢[M].北京:冶金工业出版社,2006.)[3]　He Xinlai,Shang Chengjia,Yang Shanwu,et al.High⁃performance low⁃carborn bainitic steel⁃composition,process,structure,per⁃formance and application[M].Beijing:Metallurgical 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