【文章內(nèi)容簡介】 VN、 V微合金化 轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的氮含量為 40～ 60ppm， 采用 釩微合金化 (加入釩鐵合金 )時 ， 釩與鋼中的氮 、 碳發(fā)生反應(yīng) ， 生成 V(C,N)， 通過細晶強化和沉淀析出強化提高 HRB400的強度 ， 改善了鋼的強度和韌性 。 同時消耗鋼中的碳 ， 導致固溶碳量和形成珠光體的碳量下降 ， 降低碳的固溶強化和相變強化效果 。 采用 釩－氮微合金化 (加入釩氮合金 )時 ， 鋼中氮量增加 ， 釩的化合物V(C,N)中 VN比例增加 ， VN析出量增大 ， 析出顆粒尺寸更細小 ， 析出強化作用和細晶強化作用更顯著 ， 因此強度和塑韌性都顯著改善 。 加氮后 ， V(C,N)消耗的碳下降 ， 增加了碳的固溶和相變的強化效果 。 在提高強度幅度相當?shù)那闆r下所需要的釩量 ， 以釩氮合金加入時比以釩鐵合金加入時要少得多 ，可以大幅節(jié)約生產(chǎn)成本 。 鋼中增氮顯著提高了屈服強度和抗拉強度 。 釩鋼的屈服強度為440MPa， 抗拉強度為 590MPa；而釩一氮鋼的屈服強度達到 560MPa， 抗拉強度達到 725MPa， 鋼中增加約 100ppm的氮 ， 鋼的屈服強度和抗拉強度分別提高 120MPa和 135MPa。 氮能增加明顯細化鋼的鐵素體晶粒 。 釩鋼的鐵素體平均晶粒尺寸相對較大 ， 為 ， 珠光體含量為 %；而釩一氮鋼晶粒尺寸較小 ， 約為 ， 珠光體含量為 %。 氮提高了釩在鋼中的利用率 ， 增加了釩的沉淀強化效果 ， 從而提高了鋼的強度 。 釩鋼中 V(C,N)的析出量約為 %， 而釩一氮鋼中V(C,N)的析出量超過 %， 比釩鋼高出一倍 。 氮在鋼中不僅增加細小析出物的數(shù)量 ， 而且細化析出相尺寸 。 釩鋼的平均析出粒子尺寸為 107nm， 而釩一氮鋼僅為 。 釩－氮鋼中 1～10 nm的粒子質(zhì)量分數(shù)達 %， 而釩鋼僅為 %。 釩鐵合金化鋼種 ， 鋼中 [V]每增加 %可提高 MPa的抗拉強度 ， 而 VN微合金化鋼中 [V]每增加 %則增加 20MPa的屈服強度和 MPa的抗拉強度 。 20MnSi鋼的熱軋組織晶粒度一般在 7～ 8級左右 ， 組織為鐵素體 +珠光體 +少量的魏氏組織 。 VFe微合金化 HRB400的晶粒度達到 8～ 9級 ， 組織為鐵素體 +珠光體 +極少量的魏氏組織 。 VN微合金化 HRB400的晶粒度達到 8～ 10級 ， 大部分規(guī)格的鋼筋晶粒度在 ～ ， 小于 φ 10 mm的小規(guī)格鋼筋的晶粒度達到 10級 ， 組織為鐵素體 +珠光體 +少量的魏氏組織 。 鈮微合金化 鈮對鋼筋的強化通過 3個階段的作用實現(xiàn) 。 在鋼水凝固期 ， 先期析出的NbC、 Nb(CN)微小彌散質(zhì)點 ， 有利于形成較細小的等軸鑄造組織 ， 并在加熱過程中抑制奧氏體晶粒長大；在奧氏體區(qū)熱形變過程中 ， Nb(CN)通過釘扎機制細化奧氏體晶粒 ， 并進而細化鐵素體晶粒；在相變鐵素體中析出的 Nb(CN)，極為細小 (約 1～ 2nm)， 產(chǎn)生強烈的沉淀強化 。 鈮微合金化生產(chǎn) HRB400鋼筋中鈮的質(zhì)量分數(shù)為 %～ %， 鈮合金的收得率達到 92%， 鋼坯均熱溫度 1180～ 1230℃ 、 開軋溫度 1110～ 1180℃ 、終軋溫度 980～ 1050℃ ， 軋后采用空冷冷卻方式 。 鋼筋顯微組織為鐵素體 +珠光體 +貝氏體；晶粒度級別： φ 20mm鋼筋為 ， φ 25 mm鋼筋為 11級；σ s： 415～ 465MPa、 σ b=570～ 670MPa；塑性 、 焊接性能良好 。 復合微合金化 對于比 HRB400強度等級高的建筑鋼筋 ， 如 HRB500、 BS460等 ， 可以采用復合微合金化的方法提高強度 。 在生產(chǎn)此類鋼時 ， 增加微合金含量 ， 進一步加強析出強化和細晶強化效果 。 高強度等級的鋼筋組織主要是鐵素體 +珠光體 ， 有時在軋后空冷下 ，也形成部分粒狀貝氏體 ， 發(fā)揮粒狀貝氏體組織的強化作用 。 由于粒狀貝氏體具有良好的強韌性 ， 在提高鋼筋強度的同時 ， 少量的粒狀貝氏體對塑韌性沒有明顯的影響 ， 也能保證鋼筋焊接后的力學性能 。 在生產(chǎn)高強度等級建筑鋼筋時 ， 采用 VN及 VNb的微合金化方案比較多 。 建筑鋼筋的生產(chǎn) 對于高強度等級建筑鋼筋 ， 提高強度的關(guān)鍵因素是合理的微合金化及軋制工藝 。 軋制工藝參數(shù)中 ， 均熱溫度對微合金化元素的溶解及奧氏體原始尺寸有影響 ， 軋制溫度影響奧氏體的再結(jié)晶和晶粒長大 、 析出物的尺寸 、 分布 ， 終軋溫度對晶粒細化也有影響 。 但在實際生產(chǎn)中 ， 在連續(xù)軋制過程中 ，鋼溫下降有限 ， 甚至可能是升溫軋制 。 因此應(yīng)平衡考慮軋制溫度 。 軋后冷卻速度對鋼筋組織和性能的影響顯著 ， 隨著冷卻速度升高 ， 強度上升 。 一般情況下 ， 鋼筋熱軋后的冷卻采用空冷或者風冷方式 ， 不宜采用大強度的穿水冷卻等方式進行軋后冷卻 。 第 7章 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼 非調(diào)質(zhì)鋼 （ nonquenched and tempered steel) 指在制造和應(yīng)用過程中 ， 通過采用微合金化 、 控制軋制 (鍛造 )和控制冷卻等強韌化方法 ， 取消調(diào)質(zhì)熱處理 ， 能夠達到或接近調(diào)質(zhì)鋼性能的優(yōu)質(zhì)或特殊質(zhì)量鋼 。 非調(diào)質(zhì)鋼的種類： ? 鐵素體 +珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼 ? （ 鐵素體 +貝氏體 ） 型非調(diào)質(zhì)鋼 ? 貝氏體型非調(diào)質(zhì)鋼 ? （ 貝氏體 +馬氏體 ） 型非調(diào)質(zhì)鋼 ? 馬氏體非調(diào)質(zhì)鋼 非調(diào)質(zhì)鋼主要特點在于：節(jié)能 、 省略熱處理 、 生產(chǎn)周期短 、 硬度分布均勻 、 抗拉強度和疲勞強度與同等級的調(diào)質(zhì)鋼相當 、 沒有調(diào)質(zhì)處理過程中的彎曲形變和淬裂廢品等 非調(diào)質(zhì)鋼的微合金化 合金元素的基本作用 錳 、 鉻 、 鉬等合金元素 ， 它們的作用除與在普通合金鋼中相同的作用之外 ， 還通過降低相變溫度來細化晶粒 ， 并細化相變過程中或相變后析出的微合金碳氮化物； 這些元素都具有固溶強化作用 ， 提高非調(diào)質(zhì)鋼的強度 。 硅能促進鐵素體形成 ， 并有一定的細化晶粒的作用 ， 能改善鐵素體一珠光體的韌性； 錳 、 鉻 、 鉬等能降低相變溫度 、 細化鐵素體晶粒 、 減小珠光體片間距 ，并細化相變過程中或相變后析出的微合金碳氮化合物 ， 使韌性有所增加 。 錳 、 鉬能有效地推遲高溫珠光體轉(zhuǎn)變 ， 促進貝氏體形成；對于碳含量較低 、 錳和硅含量較高的鐵素體一珠光體型非調(diào)質(zhì)鋼 ， 可以通過加入少量鉬獲得針狀鐵素體 (一種鐵素體呈板條狀的類貝氏體 )的方法改善韌性 。 微合金元素釩 、 鈦 、 鈮在非