Ti-N对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

（蒋军，赵平．高硼钢中Ｂ回收宰的影响因素分析［Ｊ】．铸造，２０凹（１）：７５—７６．） ［Ｊ］．Ｊ佣Ⅱｌａｌ
由图ｌ可见，’ｎ／Ｎ对钢板的力学性能影响显著。 万方数据
例达到８０％；合格批次中ⅣＮ在２．５以上的比例在
７０％以上，只有３０％的合格批次ⅣＮ在２．５以下。
・２４－
钢铁钒钛
２０１１年第３２卷 由以上的统计分析可见，如果控制Ｎ含量能力
由图２可见，由于ⅣＮ增加提高了钢板的淬透
性ｍ】，使粒状贝氏体组织均匀细小，从而使其综合 性能得以改善。
格率明显提高，增加骶含量，提高’ｎ／Ｎ是提高硼收得率进而提高性能合格率的比较经济有效的方法。
关键词：高强度钢；组织；力学性能；硎；有效硼
中图分类号：聊６２，１＿｛Ｇ１４２．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４—７６３８（２０１１）０４—００２２一０４
ｈｌｎｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｔｉ／Ｎ Ｒａｔｉｏ
ｏｎ
Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ＭｅｃｈａＩｌｉｃａｌ
通过对２０７批次Ｑ５５０钢板进行性能与成分、
分类数量ⅣＮ Ｒ一２，胁吖加ｈ
Ａ／％屈ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ比
９
工艺关系的统计分析，发现有多达３６％（７４批次）
６０
５０
篡糙
加 ∞ 踟 ∞ ∞ ∞
０
ｍ＂田
铘觚铊
；墨铘∞
博侉加
６酌
ｓ！眇∞
狮必玎
４０
鬟
≥３０
交
２０
１０
Ｏ
１．５～２．Ｏ ２．１～２．５ ２．５～３．Ｏ ３．Ｏ～４．０ ４．０～９．５
摘要：研究了ⅣＮ对一种工程机械用高强度低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响。研究结果表明，％，Ｎ值可明 显影响钢中酸溶硼的收得率和力学性能。’ＩＶＮ在３．３以下时，酸溶硼的收得率小于５０％；ⅣＮ大于３．６时酸溶硼 收得率在７５％以上；ⅣＮ超过４时，酸溶硼的收得率趋于９０％，并不再有明显提高。随ⅣＮ的增加钢板的性能合
万方数据
第４期
张涛等：Ｔ∥Ｎ对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
。２３・
为降低氮对低碳贝氏体钢的不利影响，可适当 增加钢中钛等强氮化物形成元素的含量，减少氮对 酸溶硼收得率的影响，提高淬透性。 笔者结合鞍钢生产的一种５５０ ＭＰａ级别含硼工
成分设计。工业生产采用９０ ｔ转炉冶炼、连铸坯厚 度２３０ ｍｍ。实际冶炼化学成分范围见表ｌ。 合格的连铸坯在鞍钢中厚板厂４３００生产线进 行轧制，加热温度ｌ ２００一ｌ ２５０℃，道次变形量 １０％一２０％，采用再结晶区和未再结晶区两阶段控 制轧制，终轧温度８５０～９５０℃，轧后水冷，层流冷却 速度８—２０℃／ｓ；终冷温度４００一６００℃；成品厚度 规格为１６—３０ ｍｍ。 热轧后将钢板进行回火热处理。试样在辊底式 热处理炉中进行回火，加热温度５００一６５０℃，保温
ｂ锄ｎ［ｃ１∥３血Ｍｅ嘶ｃａｌ Ｅｎ薛驰喊雌ｓｃｉ曲∞Ｆｈｍｍ啷正ｐ呲，，２００４：１５４—１５８．
（赵振华，陈伟庆，李永东，等．冶炼含硼低碳钢时钢中成分对硼收得率的影响［ｃ］∥第三届冶金工程科学论坛论文集．
２００４：１５４—１５８．）
［５］正ａＩｌｇＪｕ．丑ｍ
［６］蹦脚。Ｄｇ，ＲｅｎＷ，呐Ｄａｙｅ．ｍ翻０ｆ血ｙ…０ｆＥｔａｎｉｍ∞ｔｈｅ∞油岫ｄｈⅧｂｏｎ蛔Ｂｔｅｄ
ｔｅｓｔｅｄ ｓｔｅｅｌ
％
实验室性能检验试样取自热轧态或回火后的钢 板，拉伸试验试样采用横向ＤｌＯ ｍｍ标准圆试样， 冲击试样为纵向，加工成１０ 的标准Ｖ型缺口试样。在光学显微镜下进行微观
ｍｍ
ｘ
的含硼钢出现性能不合，虽然其它化学成分、生产工
１０咖×５５咖
艺相近，合格批次和不合格批次的性能及ⅣＮ相差 明显，分项性能平均值及Ｔ∥Ｎ分布见表２，ⅣＮ数
ｏｆ曲ｅｅｌ．Ｂｏ瑚ｙｉｅｌｄ
ｏｆ∞ｍＤｒｅ ｄｌ她
ｏｖｅｒ
ｔＩｌ蛐７５％ｏｂｔａｉｎｅｄ
ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ强ｄｏ
３．６，蛐ｄ ｏｕｓｌｙ 肌ｄ
ｎｅａｒｌｙ ９０％ｏｂｔａｊＩｌｅｄ ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ ｒ习面ｏ ｒｅａｃｈｅｓ ４．Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａ∞ｏｆ ｔｌｌｅ’Ｉ’∥Ｎ硪ｔｉｏ．ＡｄｄｉＩｌｇ
２．５—３
程机械用钢的工业生产，对ⅣＮ对其组织、力学
性能的影响进行了分析研究。
１试验材料与方法
试验用钢板采用鞍钢４３００生产线生产的工程 机械用钢Ｑ５５０ＣＦ，根据鞍钢中厚板厂轧制和热处 理设备工艺状况，进行了低碳Ｍｎ—Ｎｂ—ｃｕ—Ｂ合金化
ｍｉｎ／ｍｍ，空冷。
Ｔａｂｋ ｌ
表ｌ试验钢主要化学成分 Ｍａｉｎ ｃｈ伽ｌｌｉｃａＩ∞ｍｐｏｓｉｔｉｏ吣ｏｆｔｈｅ
ｏｆ ２０
ｍｍ）
２．２ⅣＮ对酸溶硼收得率的影响
硼在钢中以固溶体、氧化物、彝化物、碳化物以及 金属间化合物的形式存在，硼的固溶体、氧化物等能 溶于酸，其他硼化物难溶于酸，因此对于低碳贝氏体 钢真正起提高淬透性作用的有效硼是酸溶硼”。６】。
显提高。实际生产中将ⅣＮ控制在３．６—４．Ｏ就足
以保证酸溶硼收得率稳定在８０％以上。
２．３冲击功平均值与ⅣＮ的关系
部分文献认为钛加入过多会形成多角形状的 Ｔｉ（ｃ，Ｎ）沉淀，可能会作为裂纹源，对冲击韧性等 形成负的影响‘“，但从图４可见在本试验条件下， 当Ｔｉ含量在０．０１５％一Ｏ．０３０％范围内时，适当增加
ⅣＮ对龃目Ｅ的显著影响深层次的原因应该是有
效硼含匐｝９变化。为此对１３罐Ｑ５５０钢坯中酸溶硼收
得率与ⅣＮ对应关系进行了统｛｝分析，情况见图３。
ⅣＮ，并不会对钢板的低温韧性造成明显影响，低温
冲击功基本在１５０—３５０ Ｊ范围内。
５００ ４５０ ４Ｉ）０
８ 邑
３５０ 皇３００
￡２５０
、２００ １５０ １００ ５０ １ ５ ２ ５ ３ ５ ４．５ ５ ５ ６ ５ ７ ５ ８ ５ ９ ５ ０
ＴｉＡ 图３ Ｆｉｇ．３
ｒｙ＆嗣删ｋｉ嵋ｃｏ曲孵ｎ∞Ｃｈｉ札２∞５：５７—６０．
ｐｒ岬Ｂ‰０ｆｂｏｍ删［ｃ］∥Ａｎ州ｓｅ∞池
［４】弛酗岫，ｃｂｅｎｗｅｉｑｉｎｇ，“岫栅，ｄｏ．Ｅ妇晰０ｆ８蝴咖ｐ∞赫∞Ｂ ｙｉｅｌｄ ｄ咖地缸ｉｌｌｇ ０ｆ１０ＷｃａＩｂ呻删啪－
ｔａｉｌＩｉ玎ｇ
（杨卫中，罗伯钢。周德光，等．硼钢的淬透性及生产工艺分析［ｃ］∥２０晒年全国炉外精炼学术会议．２∞５：５７一印．）
有限，适当增加Ｔｉ含量，提高ⅣＮ应该是提高性能
合格率的非常经济有效的方法。
ａ）不合格钢板（ｎｏｌ３％Ｔｉ，０００６％Ｎ）
（ｂ）合格钢扳（０．０２８％ｎ。００嘶％Ｎ）
图２不同Ｔｉ含量钢板的热轧态金相组织（厚度加姗）
Ｆ唔．２
Ｍｉｃｒｏｓｈｕｃｎｌｍ ｏｆ∞ｒｏｕｅｄ Ｂｔ∞ｌ
ｐｌａｔｅ
ｗｉｔｌｌ
ｄｉ如陀ｎｔ Ｔｉ（ｔｌｌｉｃｋｎ∞ｓ
至善三三要量曼曼要量兰暮要娶莩莩罢安
１硼
ｏｎ
ＴｖＮ对酸溶硼收得率的影响
ａｃｉｄ－∞ｌｕｂｌｅ Ｆｉｇ．４
ＥＤｆｅｃｔ ０ｆ Ｔ∥Ｎ ｒａ石ｏ ｂｏｍｏ ｙｉｅｌｄ
图４
Ｑ５５０冲击功平均值与ⅣＮ的关系
０ｆＱ５５０
ｓｃｅｅｌ ｐｈｔｅ
ＲｅＬ蚯ｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｔｗｅｅｎⅣＮ
ｒ“ｏ曲ｄ
ａｖｅｒａｇｅ
由图３可见，ⅣＮ对酸溶硼收得率的影响明显， ⅣＮ在３．３以下时，酸溶硼的收得率在５０％以下，当 ⅣＮ在３．６以上时酸溶硼收得率能达到７５％以上，
ｍｅｃｈ觚ｉｃａｌ
Ｔｉ
ｔｏ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｌｌｅ ｓｔｅｅｌ铷ｆ：ｅ ｏｂ、，ｉ．
ｉ印ｒｏｖｅｄ ｗ址ｔｌｌｅ
ｔｏ
ｅｎｏｕｇｌｌ
ｂ００ｓｔ’ＩＶＮ ｍｔｉｏ ｉｓ觚ｅ＆ｃｔｉｖｅ
ｅｃｏｎｏｎｌｉｃ ｗａｙ
ｉｎｃｒｅａ∞ｅ珏．ｅｃｄＶｅ
ｂｏｒｏｎ），ｉｅｌｄ
ａ１１ｄ ｆｕ“ｈｅｒ ｉｍｐｒ｜ｏｖｅ ｍｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｍｐｅｎｉ鹪．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ曲陀ｎｇｔｌｌ
ｓｔｅｅｌ；ｍｉｃＩＤ栅ｃ卜ｒｅ；ｍｅｃｈ枷ｃａｌ
ｐＩＤｐｅｒ哆；ｄｒｅｃｔｉｖｅ ｂｏｒｏｎ；Ｔ∥Ｎ
Ｏ
引言
由于硼的加入量很小（一般在Ｏ．０００
５％一
Ｏ．００３％），且在钢液中与氧、氮有较强的亲和力，很 容易与其发生化合反应，从而失去提高淬透性的作 用。因此冶炼时加硼之前应尽量降低钢水中氧和氮 的含量ｕ以１；鞍钢—炼钢厂采用转炉连铸工艺时氮 含量一般控制在（４０～８０）×１０一，再低会增加冶炼 难度和生产过程成本。
咖ｌｇｈｎｅ够ｏｆ Ｑ５５０
ｓｔｅｅｌ ｐｈｔｅ
由图５可见，热轧；６折出的ＴｉＮｂｃＮ尺寸大部分在 ３０一５０ ｍ，个别最大析出物能达到１３０ Ｉｌｍ左右，未见
ⅣＮ超过４时，酸溶硼的收得率接近９０％，不再有明可对低温韧性形成稀彬向的大的ｎ复合析出物。
万方数据
第４期
张涛等：ｗＮ对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响
值变化与性能合格率的关系见图１。
表２
ＴｈＭｅ ２
组织观察，在Ｔｅｃｎａｉ Ｇ２２０透射电子显微镜下进行 析出物观察。
Ｑ５靳性能分项平均值与ＴＬ／Ｎ关系
Ｉｎｎｕｅｎｅｅ ｏｆ Ｔ扩Ｎ礴缸ｏ Ｏｎ
ｍ代删ｃａＩ
＾ｍ．一∞ｔ／Ｊ
２试验结果及讨论
２．１
ｐｍｐｅ删崦ｏｆ ＱＳ５０醴ｅｄ ｐＩａｔｅ
Ｔｉ及ⅣＮ对钢板组织、性能的影响
ｓｌｌｏｗｓⅣＮ
ｍ曲ｈｖｅ ｏｂｖｉｏｕｓ疆．ｅｃｔ伽ｄｌｅ ｖｉｅｌｄ
∞ｉｄ．ｓｏｌｕｂｌｅ ｂｏｒ∞ｉＩｌ ｓｔｅｅｌ明ｄ ｍｅｃｈａｒＩｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｎｉｅｓ ｏｆ ｔｌｌａｔ ｋｉｌｌｄ
５０％ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｊｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｌｌｅ’Ｉ’∥Ｎ ｒａｔｉｏ ｉｓ ｂｅｌｏ、＾ｒ ３．３．ｍｏｍ
・２５・
图５热轧态Ｑ５５０析出物形貌（０．０２８％甄，０．∞６％Ｎ） ｎｇ．５
Ｐｒｅｃｉｐｉｔ缸哪ｉｍａｇｅ ０ｆ
Ｑ５５０ ８ｔｅｅｌ讪｜ｔｅ（Ｏ．０２８％Ｔｉ，０．００６％Ｎ）
３结论 １）适当增加Ｔｉ含量，提高ⅣＮ是提高含硼低
碳贝氏体钢性能合格率的经济而有效的方法。
４时嚣雪訾监㈤髦需意鬻麓喜莴
时，适当增加ⅣＮ值，不会降低钢板的低温韧性。
４）Ｔｉ含量在小于Ｏ．０２８％的范围内不会形成 对低温韧性有不利影响的Ｔｉ的复合析出物。
２）提高ⅣＮ可增加酸溶硼收得率，ⅣＮ达到
参考文献
［１］ ［２］ ｃ试Ｋ吼．ｈⅡ∞８
ａｎｄ咖．ｆｅ珊恤血“幽［Ｍ】．酬ｉ玛：Ｍｅｃｈ田ｄｃ岫ｈ“Ｐ妇，１９８０．
（崔岜．钢铁材料及有色金属材料［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９∞．）
Ｔｉ／Ｎ
１．５～２．０
２．１～２．５ ２．５～３．Ｏ ３．Ｏ～４．０ ４．０～９．５
Ｔｉ外 （ｂ）Ｔｉ，Ｎ与性能合格率的关系
（ａ）ｎ／Ｎ的分布 图１ Ｆｉｇ．１ ＩＩＩｎｕｅｎｃｅ
ｏｆⅣＮ ｍｔｉｏ衄ｑｕｌＬｌｉｆｉｅｄ
Ｔｉ／Ｎ与Ｑ５５０性能合格率的关系
ｍｔｉｏ ｏｆ
Ｑ５５０
ｓｔｅｅｌ ｐＩａｔｅ
斯燃中不合格钢板７４批，ⅣＮ在２．５以下的比
第３２卷第４期 ２０１１年ｌＯ月
钢铁钒钛
ＩＲＯＮ Ｓ．ＩＥＥＬ ＶＡＮＡＤＩＵＭ ＴｒｎＬＮＩＵＭ
Ｖ０１．３２．Ｎｏ．４
Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０ｌ １
Ｔｉ／Ｎ对低碳贝氏体钢组织和 力学性能的影响
张
涛１，侯华兴１，陈军平２，王小强２，刘
明１
（１．鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山１１４００１；２．鞍钢股份有限公司中厚板厂，辽宁鞍山１１４０２１）
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｂａｉｌｌｉｔｉｃ Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ
ｚｈ粕ｇ ７Ｉ＇∞１，Ｈｏｕ
Ｈｕ商ｎ９１，ｃｈｅｎ ＪｕｎｐｉＩ害，ｗ趴ｇ ｘｉａｏｑｉ觚９２，ｕｕ
Ｍｉｎ９１
（１．１ｋＩＩＩｌｏｌｏｇｙ伽ｔｅｒ，Ａｎｓｔｅｅｌ ｃ０．Ｌ【ｄ．，ＡＩＩｓｈ蚰１１４００１，Ｕ∞ｎｉｌｌｇ，Ｃｈｉ瑚；２．Ｍｅｄｉ岫舳ｄ
Ｉｊｕ
ｚｏ嵋山哪，Ｒ曲ＨＩｌｉｐｉ唱，ｓｏ嵋Ｙｉ嗍Ｍ舢ｃ。删咖ｔｅ ｐｈａ日ｅｔＩａ珊ｈｍ蚵咖。叭１蛳［Ｍ］．Ｂ嘶吨：Ｍ．灿Ⅱｕｌ盯ｈＩｄＩ蝴ｉ・
日ｌｎｍ．１９９７．
（刘宗昌，任慧平，宋义全．金属固态相变教程［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１嘶．）
［３］
Ｙ日Ｉｌｇｗ铀ｏｎｇ，ｈｏ聊哪，丑眦Ｄ唧ｌＩＩｇ，睇ｄ．ＱＩ姗ｈｉｎｇ蛔∞ａｌｌｄ
ｃｏ．ＬＩｄ．，Ａ琳ｈ肌１１４０２ｌ，“ａ砌Ｉｌｇ，Ｃｌｌｉ触）
Ｈ憾、ｒｙ Ｐｌｇ比ＰＩ叭ｔ
０ｆ胁ｔｅｅｌ
Ａｂｓ昀ｃｔ：％ｅ
ｅ雎ｃｔ ｏｆ
Ｔ∥Ｎ
ｍｔｉｏ∞ｍｉｃｒｏｓ岫ｃｔｕｒｅ
ａｌｌｄ
ｍｅｃｈ锄ｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｎｉｅｓ ｏｆ
ｈｉ曲ｓ吮ｎｇ山ｌｏ、ｖ．ｃａｒ．
ｏｆ
ｂｏｎ ｂａｉｎｉｔｉｃ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．１１１ｌｅ ｒｅｓＵｄｔ
微量的硼即可有效增加低碳贝氏体钢的淬透 性，节省其他贵重合金，用量少且价格便宜。随着对 硼在钢中作用机理认识的深入，硼微合金化巳广泛 应用于高强度工程机械用钢等低碳贝氏体钢板的生 产中。
收稿日期：２０１１—０５—２４
作者简介：张涛（１９６８一），男，辽宁锦州人，高级工程师，主要从事高强度中厚板开发。