TiVN钢的热形变行为及其再结晶轧制.doc

Ti-V-N钢的热形变行为及其再结晶轧制 孙全社,张永嘉 （宝山钢铁股份有限公司技术中心，上海201900） 摘 要：测定了不同钒氮含量的Ti-V-N钢的静态相变点和动态CCT曲线。在实验室分别采用再结晶轧制（RCR）和控制轧制（CR）工艺进行轧制，测试热轧板的力学性能和冲击韧性。结果表明，有效钒和有效氮含量的增加对钢的Ac1和Ac3相变点的影响不大，而Ar1和Ar3则下降。当冷却速率大于约4　℃／s时，钢中出现贝氏体组织；当冷却速率超过约9　℃／s时，所有钢的组织由贝氏体＋铁素体组成。随着变形温度的降低和变形速率的提高，奥氏体发生动态再结晶的临界变形量提高。采用RCR＋ACC工艺轧制的钢，其强度高于CR的钢，但延伸率和冲击韧性较低。钢中有效氮含量越高，两种不同工艺进行轧制对钢的强度和韧性的影响越大。采用RCR＋ACC工艺时，钢中每增加10 ppm的有效氮含量，屈服强度平均提高16.8MPa，而采用CR工艺时屈服强度约提高8.2MPa。 关键词：钒氮钢；热形变；再结晶轧制；控制轧制；连续转变曲线 1 前言 钒氮钢是利用氮化钒在钢中溶解度大、且碳化钒和氮化钒的溶解度相差较大的特点，经高温再结晶轧制（RCR）和加速冷却后使氮化钒充分析出，以达到析出强化的目的［1］。研究表明，钒钢中增氮可显著提高钢的强度，并具有明显的细化晶粒效果［2］。对钒氮钢进行微钛处理可以防止奥氏体静态再结晶的晶粒粗化，轧后加速冷却可以提高钢板的强度［3］。笔者对微钛处理的钒氮钢进行静态相变点和连续转变曲线的测定，并对分别采用再结晶轧制和控制轧制（CR）工艺加工的钢板的拉伸性能和冲击韧性进行比较。 2　材料及试验过程 实验室采用50kg真空感应炉冶炼，钢水经模注成钢锭，每炉钢水浇注成1根钢锭。化学成分见表1，表中有效氮（Neff）含量为可以与钒化合的氮，按式（1）计算。 　　Neff＝N－Ti／342　　　　　　　　　　（1） 式中，N和Ti分别为钢中的氮和钛含量。钢锭锻造成厚为70mm、宽为150mm的钢坯。热模拟用试样的直径为8mm，长度为10mm。热模拟的试验方案如图1所示，其中路线1模拟高温再结晶轧制，路线2模拟控制轧制。 钢坯经1220℃加热，热轧至厚度为16mm???轧制工艺分为再结晶轧制和控制轧制两种：再结晶轧制的加热温度1220℃，终轧温度为1000℃。空冷至860℃后淋水冷却，冷却速率为5～7℃／s，终冷温度约550℃；控制轧制的加热温度为1220℃，终轧温度为820℃，轧后空冷。分别沿钢板横向取拉伸试样和冲击试样。拉伸试样为圆柱形，试样的直径为10mm，测定σs、σb和δ5。V型缺口夏氏冲击样的尺寸为10 mm×10mm×55mm，测定不同温度下的冲击功。 3　试验结果和讨论 图2为钢中有效钒和有效氮含量对相变点的影  Timp Temp T0,t0 －5℃/s T2,ε2,ψ2 T1,ε1,ψ1 ,ε3,ψ3 －5℃/s T3, Route 1 Route 2 10℃/s T0, t0 1220℃ , 8min T1 ,ε1,ψ1 1100℃, 0.30, 5/s T2 ,ε2,ψ2 1000℃, 0.30, 10/s T3,ε3,ψ3 850℃, 0.30, 10/s 图1 双道次压缩热模拟试验方案 响。从图中可见，有效钒和有效氮含量的变化对钢中的Ac1和Ac3相变点的影响不大，而随着有效钒和氮含量的增加，Ar1和Ar3温度则下降。 结合图3的CCT曲线，从图4中可以看出，当冷却速率低于4　℃／s时，所有钢的室温组织均由铁素体＋珠光体组成；当冷却速率大于4　℃／s，钢中开始出现贝氏体组织；而当冷却速度超过9　℃／s时，所有钢的组织中没有珠光体，由贝氏体＋铁素体组成。图4为不同冷却速率时钢的金相组织。 图5为5号钢在不同变形温度和变形速率下的变形抗力曲线。随着变形温度的提高，变形抗力显著下降。随着应变速率的提高，变形抗力提高。当应变速率为0.5／s时，1050℃时的变形抗力为100MPa；当应变速率为10／s时，1050℃时的变形抗力为140　MPa。 图6为动态再结晶临界变形量随变形温度的变化。随着变形温度的提高，奥氏体发生动态再结晶的临界变形量降低。随着变形速率的提高，临界变形量提高。当变形速率为05／s时，变形温度介于750～1　150　℃，5号钢均发生动态再结晶。在1　000　℃变形时，其临界变形量为0174。当变形速率为10／s时，当变形温度高于950　℃时，产生明显的动态再结晶软化效果；当变形温度低于950　℃时，由于变形速率大，加工硬化产生的速度快，而动态再结晶的软化效果不足以抵消加工硬化，因而随着应变量的增加，应力持续上升。因此，当采用应变速率大于10／s时，只有在终轧温