欧洲铌微合金化钢的新进展

欧洲铌微合金化钢的新进展（一）欧洲铌微合金化钢的新进展（二）欧洲铌微合金化钢的新进展（三）欧洲铌微合金化钢的新进展（一） 【保护视力色】 【打印】【进入论坛】【评论】 【字号 大 中 小】2007-01-22 10-45Claus Hulka 经过热机械轧制的低合金高强度钢可以减轻重量，易于加工。因此，其应用不仅具有技术方面的先进性，而且具有经济方面的优势。其冶金学原理是通过铌的微合金化使晶粒细化。 70 年代年以来，合金设计和轧制条件已经大大改善，低合金高强度钢主要用于生产大直径钢管用的板材、带材。由于热轧低合金高强度钢在经济方面具有优势，在其它方面也获得了广泛应用。实际上，含铌钢在各种各样的钢结构与汽车工业有同样重要的应用。本文将讨论的是：合金设计与轧制工艺的最优化以及用于钢管、结构和汽车工业的含铌钢的最新进展。 由于上述趋势，在欧洲，近十年来铌铁的应用翻了一番。 介绍 欧洲的冶金学者是微合金化应用的先驱，开始于30 年代的AlN冶金 。从那时起，多种合金元素应用于结构钢，如图1所示。 图1：结构钢中微合金元素的应用历史 “微合金化”的含义是，这些元素的含量是很低的，通常低于0.1wt%。不同于痕量元素，痕量元素是不需要的，而微合金化元素是为了改善钢的性能而故意添加的。与其它合金元素相比，微合金化元素不仅在加入的数量上不同，而且其冶金学机理也不相同。合金元素主要是影响钢的基体结构，而除了溶质的拖弋作用之外，微合金化几乎不影响钢的显微组织及第二相的沉淀。微合金化的应用是十分广泛的，例如硫化物形状的控制，沉淀强化，晶粒细化，提高淬硬性等。但是其主要作用是脱氧与脱硫作用。 铌开始应用于60 年代，而到70 年代，随着控轧控冷的应用，铌的应用取得重要进展，也就是说，在奥氏体再结晶温度以下区域进行轧制。在强度和韧性的结合方面，使钢的性能明显改善，首先用于生产运输天然气与原油的大直径管线。 十年前，欧洲铌铁在钢铁企业的应用大约每年5000吨，其中80%是用于低合金高强度钢，而大部分用于生产大直径管线。如图2所示，近十年来，铌铁的用量增加了一倍多。其中，低合金高强度钢，仍以80%的消耗量，占据首位。由于全球不景气，自80年代以来，尽管在某些地区钢管的用量有所下降，但含铌钢管的用量并没有下降。由于铌在钢中的应用所带来的好处，使微合金化在低合金高强度钢中的应用越来越广泛，尤其在建筑业与汽车制造业。更有甚者，热镀锌薄钢板的需求增加引发了无间隙原子钢（IF）的生产，它通常含有铌。在欧洲，铌铁的下述三个应用趋势将得到分析。 图2：欧洲铌的应用分布图 （待续） 责编：黄秀声来源：中国钢铁新闻网欧洲铌微合金化钢的新进展（二） 【保护视力色】 【打印】【进入论坛】【评论】 【字号 大 中 小】2007-01-23 09-12Claus Hulka 用于制造大直径管线的钢板、钢带 如图3所示：大直径钢管的发展要求考虑安全性，以避免脆性断裂，抑制韧性裂纹的扩展。大量实验表明，为满足这一要求，钢管的材料需要高强度与高韧性。 图3：大直径钢管用钢的发展趋势 通过生产低碳含量的洁净钢，可以满足这一要求，以晶粒细化作为主要的强化机理。因此，70年代以来，传统X52及X60已经为控制轧制钢X65与X70所取代。他们具有5微米左右的多边形铁素体加10%左右的珠光体，至今仍是最主要的管线钢牌号。典型的合金设计是采用铌与钒。加入铌的作用主要是晶粒细化，在控制轧制条件下稳定奥氏体，而加入钒，是为了进一步提高强度，并在铁素体中起沉淀强化作用。 1 X70钢的最优化设计 钢管用钢的最优化一直在进行，如图4所示，以X70为例说明近十年的进步，今天标准的钢材生产工艺包括生铁脱硫与出炉后的钢包精炼。所以今天钢中的硫含量通常是很低的。而且，由于采用计算机控制炼钢和轧制过程，从而使钢的化学成分与工艺参数更加稳定，使工艺的最优化成为可能。所以近十年来，对某个特殊的定单，其机械性能的不稳定性降低了，而通过降低碳与硫的含量及Nb+V的微合金化设计，使钢的焊接等性能都得到提高。 图4：在极地条件下气体管线用18.7mm钢板的合金设计与性能 对高强度高韧性的X70钢管用钢而言，从合金设计的观点来看，钒的加入，通过碳化钒的沉淀强化作用，使强度提高。但是，由于经济方面的原因，钒的作用已经被下述方法所取代： -通过在+双相区进行最终变形，使铁素体产生位错强化； -通过增加贝氏体的体积百分比，产生位错强化与进一步的晶粒细化。在奥氏体转变之后，进行加速冷却的方法，在节约成本方面获得了成功。 如图5所示，仅仅以铌的微合金化为基础的TM钢引起X70钢的强度提高。但是在双相区进行变形，会使钢的零度以下的冲击值降低。这是由于冲击实验中产生的一种叫做“分离”或“撕裂”的断裂组织引起的。无论如何，这两种情况下的韧性是足够的，至80年代末90年代初，数家欧洲厂商生产出数十万吨北极地区用的具有优越性能的铌微合金化管线钢。而且产量仍在增长。 图5：经过热机械轧制和钙处理的20mm钢板在终轧阶段的机械性能 采取上述两种手段后，传统的Nb+V合金设计加上TM轧后的加速冷却，壁厚为42mm的X70试验钢已经生产出来。 2 耐酸腐蚀钢管 新的管线项目通常要求耐“氢致断裂”（HIC），可能来自深井的传输物质中的酸性成分（H2S，CO2）。这些项目要求相对厚的壁厚，所以一般并不要求其强度水平高于X60/X65。为了保证抵抗HIC，尤其当酸度低于PH5 时，要求钢的显微组织具有前述的两种要求： 非金属夹杂物的含量必须很低。除此之外，氧化物的体积百分比也要求很低，尤其应避免大量的硫化物。因此，这已成为标准的技术要求，即抗氢脆钢的硫含量应低于10ppm，并要求对硫化物的形状加以控制。典型的生产方法是用经过精确计算硅/钙处理。 自从人们将氢致裂纹与显微组织中的硬质相联系起来之后，从而追求均匀的组织。除了要求高钢性的连铸机，以防止铸坯的粘连，还要在合金设计中，避免原始偏析发生。特别是在低碳（低于0.09%）时，要防止包析反应中产生的树枝状结晶的合金成分偏析。（原于凝固时间短和-铁素体的均匀化的时间范围过长），此外，增加相转变的冷却速度，可以降低二次偏析。 如表1列示了北海油田260000吨酸性（PH3）气体管线工程所用钢材的典型产品数据。为了使低碳低锰钢能满足所需强度，采用了Nb+V作为微合金化元素。 表1：36“X28.4mmX65 耐酸性气体腐蚀钢管的化学成分和生产数据 3 X80和X100 当钢管钢的要求强度大于X70钢时，通常也采用加速冷却的方法。典型的加速冷却系统可以提供15到20度/秒的冷却速度。含0.08%C与1.50%Mn的钢加速冷却后，得到多边形铁素体加一定量的贝氏体显微结构。为了在不损害钢的韧性的条件下，提高钢的强度，方法之一是增加贝氏体的体积百分比，这通常能提高钢的硬度，也就是说，通过加入延迟相转变的元素，例如，锰、钼、镍。 进一步，进行了使铌的作用最大化的研究：当钢中的氮与那些比铌的亲和力更大的元素结合，例如钛，则铌以碳化物而不是以氮化物的形式存在，当板材的加热温度相同时，铌可以更多地溶解在钢中。这加速了奥氏体化的过程，并通过溶解的铌在铁素体中析出碳化铌的沉淀强化作用，而提高硬度。 80年代，经过在德国南部和捷克的两个小的管线项目的试点，1992/93年，在德国中部，建造了一条天然气干线，采用的是德国的专门标准StE550，要求最低屈服强度为550N/mm2，这相当于X80，但要求的拉伸强度为690N/mm2，比API标准的620N/mm2要高。这条260公里的管线需要145000 吨管子，要求耐压100Bar，迄今，未出现问题。 这条管线的产品数据如表2所示。其锰含量比X70钢更高，通过热机械轧制和加速冷却，可以获得50%贝氏体显微结构。为了保证获得高的抗拉强度，其含碳量必须相当高。由于氮与钛相结合，钢中的铌的作用更为有效，所以不需要再加入其它合金元素。 表2：X80型钢管的平均化学成分和产品数据 如表2所示，API X80与这一方案相比，基于相同的合金设计和加工概念，需要更厚的壁厚，并且需要适应极地环境要求。两种方案都得到了所需要的性能结合，但与上述StE550相比，具有高的韧性，但其抗拉强度却较低。低的抗拉强度允许含碳量降到0.07%，但需要更多的合金元素，尤其是钼，需要加入0.150.30%，以得到更厚的壁厚所需要的显微结构。 X80管线用钢板已经成为欧洲主要钢板生产厂家的标准产品，北美和日本的合金设计和工艺也很类似。将这些产品用于工作压力大于100bar的管线结构，在技术上已没有争议，尤其是德国的StE550在用于天然气管线方面，取得了很好的效果。 基于上述关于X80的讨论，通过加入更多的钼、镍、铜等元素，可以获得100%的贝氏体结构，达到X100的强度水平。这些用于工作压力大于150bar的钢管，已经过生产和试验。如表3所示，实验产品采用与上述StE550相同的轧制工艺和分段加速冷却所得结果。首次实验表明已达到了需要的抗拉强度和韧性要求，但大规模生产将可能实现进一步的成分与工艺的最优化。 表3：X100钢管的性能（30“X19.1mm） 化学成分：0. 07%C，0.20%Si，1.90%Mn，0.30%Mo，0.20%Cu，0.20%Ni，0.05Nb，0. 015Ti 性能：Re=740Mpa，Rm=795Mpa，A5=18。5%，CVN （200C）=235J，BDWTT（85%Tr Ts=T环境+.T辐射+.T安全因数 Tr=TKJC100+.T 应力+.T应变速率+.T安全因数 晶粒充分细化使钢的铁素体加珠光体正火组织通过控制轧制变为少量珠光体甚至完全没有珠光体的低合金高强度钢。再结晶控制轧制（RCR）与热机械轧制（TM）是有区别的，但实际上，它们都采用轧后的加速冷却。 1 再结晶控制轧制型钢 在现代半连轧工厂中，条形产品在粗轧时采用可逆式轧机和少量的变形道次，在精轧中，采用纵列式机组。而且，由于经济方面的原因，异形毛坯通常采用连续铸造并在600 度热态装入推杆式加热炉。重新加热到大约开始轧制温度（约1250 度），之后轧制成形，都处在相当高的温度，直到大约1050 度左右的较高的终轧温度。 冶金学原理依赖于再结晶控制轧制（利用钛微合金化作用，控制加热时的奥氏体晶粒大小）。除此而外，细的原始晶粒尺寸，经过相当大的道次变形量，得到了细的再结晶晶粒尺寸，生产过程通常采用这种方法。另一方面，通过低的变形温度得到细的再结晶晶粒尺寸的方法，并不经常使用。 图9：在再加热过程中奥氏体晶粒尺寸和粒子尺寸的相互关系 为了防止连铸材料的表面裂纹，合金设计中采用低的含碳量，以避免凝固过程中的包晶反应。这还带来其它很多好处，例如焊接性能和韧性。为了在低碳钢中得到S355所需要的强度，可以用锰钢在再结晶控制轧制后进行加速冷却。 但是在普通的条梁钢工厂中没有这样的设备。所以，加入少量的铌以提高强度。强度的提高是通过细化铁素体晶粒和由于降低相变温度以促进贝氏体形成以及在相变后的铁素体中的沉淀强化。 近几年，含低C-Mn-Nb-Ti的S355钢，已经成为欧洲一些电炉型的小钢厂的标准产品，表6 给出了典型的生产数据。机械性能和显微组织是在最坏的部位进行检测得到的，即辐条到凸缘部位，这一部位变形量小，而且终轧的温度也较高。表6：等级50的RSR结构梁典型产品数据 屈服强度Re=390MPa；抗拉强度Rm=540Mpa； 延伸率A5=32%； 断面收缩率Z=75%； 200C冲击功Av=170J 显微组织：80%铁素体；3%珠光体；17%贝氏体：铁素体晶粒尺寸8-9 其机械性能不如已知的热机械轧制的钢好，但对韧性要求不太高的情况下，也足够了。 由于厚的条形钢材需要更高的强度，因而可以采用热机械轧制加直接淬火与自回火装置。 2 热机械轧制中板 在有关结构钢的标准中，对热机械轧制给出了定义。其特点在于：在一定温度下进行最终变形，从而得到一种不能通过热处理得到或复现的性能。实际上，这种轧制工艺，产生于管线钢用的板材，现在已用于其它钢板，经过一些修改以满足例如特厚板的特殊需要，结构工业用的高强板典型的强度水平是355到460N/mm2。 为满足低碳、低硫、低磷的要求，通常在二次炼钢中采取专门的手段，以获取经济方面的利益。连铸现在已成为最主要的炼钢方法，这是因为它在长度和宽度方面具有好的均匀性，并且在从钢水到最终产品，有更高的出材率。 对于厚板，仅仅低硫还不能保证沿厚度方向的足够的韧性。还需要避免在T形连接处产生片状裂撕。这种厚板可能在核心发现一些疏松，它极大地降低韧性与延展性。图10表明，结实的板芯要求从板坯到板的总的变形量达到3.5左右。为了得到好的性能，可以以较小的总变形量和大的道次变形量（形状因素轧制法）来实现，用这种方法可以生产厚的但芯部结实的板。但这要求大功率的轧机。 图10：S355M钢“高形状因数轧制”延厚度方向面积收缩的效果 下列板的生产数据表明，TM板已经在结构工业中得到应用。 1）商业银行塔： 法兰克福管理中心大厦有63层，可供2400人使用。它具有三角形的外型，边长60米。高度300米，是欧洲最高的摩天大厦。由于设计和成本的原因，采用了钢结构。结果比曾经考虑过的强化水泥的方案减轻了60000吨重量。整个建筑用了19500吨钢材，其中40%是热机械轧制板材，其厚度最大达80mm，包括5200吨的S355M钢和2700吨的S460M钢。 表7和图11给出了为得到各种厚度板材要求的不同的冲击韧性而采用的不同的合金设计和工艺路线。38mm以上板材采用加速冷却，而50mm以上板材则采用低碳、高合金成分的钢材。采用新的400mm板坯连铸设备，甚至可以生产80mm以上厚度的板材而冲击韧性不会降低。 表7：用于商业银行塔的S355M钢的化学成分 图11：用于商业银行塔的5200 吨S355M 钢的生产数据 奥里桑德大桥工程：斯堪的那维亚到欧洲中西部，没有陆路连接。从丹麦的哥本哈根到瑞典的马尔墨之间的距离是较近的，这也是连接北海到波罗的海的通道。其距离为16公里。 这一连接两个国家的工程于1999年完工，并将于2000年投入使用。它包括两个火车轨道和四个汽车道。其中一半的路程是从丹麦通过一个浅水域中的隧道到达一个人工扩大的岛。之后再到瑞典是通过一座7845米长的桥。它由东西两座引桥和中心一座1092米的主桥组成，它下面有57米的航道。这两座引桥有28座桥墩，由强化钢筋水泥土制成。主桥是斜拉悬挂式，钢缆固定在两座203.5米的塔上。引桥和主桥，共用S460M钢82000吨。除了要求强度性能以外，还要求一些专门的性能，例如对某些板，必须保证延伸性能大于25%，-50度夏氏冲击功大于27J。表8和图12总结了这些结果。 表7：用于奥里桑德大桥工程的S460M钢板的典型化学成分 图12：用于奥里桑德大桥工程的S460M钢板的生产数据 正如在商业银行大厦中描述的，与S355相比，通过加入某些固溶强化元素，例Mn,Cu,Ni,Mo等可以得到更高的460N/mm2的屈服强度。低碳、低硫并加入铌也可以得到类似的结果。为了满足这些特殊要求，也可以通过调整轧制工艺得到。例如，当要求高的韧性时，进行“形状因数轧制”，在奥氏体未再结晶区正如在商业银行大厦中描述的，与S355相比，通过加入某些固溶强化元素，例如Mn,Cu,Ni,Mo等可以得到更高的460N/mm2的屈服强度。低碳、低硫并加入铌也可以得到类似的结果。为了满足这些特殊要求，也可以通过调整轧制工艺得到。例如，当要求高的韧性时，进行“形状因数轧制”，在奥氏体未再结晶区进行大的总变形量轧制。 2）德克萨斯石油塔生产平台 这座最高的石油生产平台，于1998年在墨西哥湾投入使用。这座平台高564米，其中535米在水中。该平台预计每天可生产60000桶原油。 该平台使用了5300吨S460M石油管道用板，其厚度为48-89毫米。最主要的要求是要保证心部的夏氏冲击韧性，而不是上述工程所要求的1/4厚度。这可以通过热机械轧制与加速冷却得到。 典型的合金设计是0.06%C，1.55%Mn，0.002%S，0.025%Nb，0.22%Cu，0.40%Ni，0.15Mo。此外，最大的硫含量限制在0.012%。与奥里桑德工程中使用的类似厚度的钢板相比，碳含量进一步降低，并提高了固溶元素和阻止相变元素的含量。图13给出了钢板心部在-40度的韧性值，说明对更厚的钢板，要求更低的碳含量和更高的合金元素含量。 图13：5300 吨S460M石油管道用板的生产数据责编：黄秀声来源：中国钢铁新闻网，大约650度，得到的第二相是珠光体，其抗拉强度相对较低；如果第二相是马氏体，得到典型的双相钢组织，其抗拉强度最高，其韧性也不错；如果到450度，得到了贝氏体、马氏体与铁素体的三相钢，它具有最好的韧性，和中等抗拉强度；如果加入铌，由于细化了晶粒，使强度和韧性都有所提高。这种含铌钢具有抗拉强度乘以涨孔率超过60000N/mm2，这种三相钢在汽车工业得到了广泛应用，例如轿车车轮等其它应用，其抗拉强度可以达到600N/mm2，化学成分为0.08%C，1.40%Mn，0.035%Nb。 加入铌，通过细化晶粒使双相钢或多相钢获得好的综合性能还不是唯一的好处。由于铌具有阻止热轧带钢在终轧阶段奥氏体再结晶的作用，促进了在卷曲前输送辊道上相变时铁素体的形核。所以，可以用更简单的连续冷却方式，而不需要阶段冷却，以得到需要的双相组织。 3 IF钢带 近几年来，连续退火越来越重要。尤其自从它成为连续热浸镀锌和其他金属镀层生产线的组成部分。普通低碳钢，在经过这种工艺后，其冷变形能力大大下降，如图21。所以连续退火深冲钢，常常需要采用无间隙原子（IF）钢，它比普通的罩式炉退火深冲钢具有更好的成型性能。必须指出，这种连续退火工艺比传统的罩式炉退火（AIN）工艺昂贵得多。 图21：超级深冲薄钢板的生产数据 实际上，汽车工业应用高质量的热浸镀退火钢带，所以近二十多年来，无间隙原子钢发展很快。IF钢基于降低间隙原子C，N的含量，通常低于30ppm C和40ppm N。如此低的水平，在大工业生产中，只有采用现代的真空炼钢设备才能实现。 为了得到IF 钢，需要加入钛或铌，通过与残余的间隙原子碳或氮结合，使其稳定。用钛来固定碳，应该考虑氮化钛或硫化钛的预先形成问题。而铌不同，在铌钢中，为使铌稳定，氮化物或硫化物是与锰或铝结合存在。图22总结了不同化合物的析出温度。典型的化学成分是30ppm C,40ppm N,0.010% S，为了使钛、氮完全稳定，应按精确计算,加入0.045%的钛和0.025%的铌，其中钛是较便宜的元素。 图22：IF 钢中观察到的化合物的沉淀 （30ppm,0.02%Al,0.10%Ti,0.03%Nb） 已经发现，与铌相比，IF钢的稳定元素钛也有一些缺点。例如，镀板时会产生粉末，有爆裂现象，与锌的结合较差等。这些发现已经在其它文献中进行总结。由于钛与铌共同作为稳定元素还具有其它一些优点，例如改善深冲性能，改善焊接产生的焊点疲劳等，这种合金设计越来越重要。由于降低钛的含量，可以改善板坯和卷板的表面质量，对于这种双稳定的IF钢，将钛的含量降至0.015%，以固定氮，加入0.020%的铌以固定碳，已成为一些公司的标准合金设计。 汽车工业要求钢板除了具有良好的深冲性能并减轻自重，还要求高的r 和n值及高的强度。这种高强度的IF钢采用铌作为稳定元素，有以下两个原因： 首先，与钛相比，铌作为稳定元素，可以细化晶粒，提高屈服强度。这种细小的晶粒是因为在热轧带钢的终轧阶段，铌能够阻止奥氏体的再结晶。即使在含碳量如此低的奥氏体中，仍可以形成应变诱发的NbC沉淀，对晶界的移动起到拖弋作用。同时，固溶在奥氏体中的铌，能够延迟铁素体转变，也起到了细化晶粒的作用。 在典型的IF 钢中,加入更多的固溶强化元素,如锰和大约0.35%的磷,提高了钢的强度.已经观察到:用磷处理的钢比用铌处理的钛稳定IF 钢强度增加得更多,这是由于钛也可以形成磷化钛(有别于氧化钛、硫化钛、碳化钛)。因而，在钛稳定的IF 钢中，固溶在钢中起强化作用的磷含量可以降低。 图23：通过铌、钛稳定IF 钢，加入磷引起的强化4 微合金化薄钢板 汽车板用钢的屈服强度水平达280N/mm2左右，除了微合金化钢以外，通过烤漆硬化和回磷也可以达到这一水平。而屈服强度超过280N/mm2的钢板，主要要靠微合金化钢或双相钢。 尤其是汽车车身用的钢板，微合金化钢在欧洲已经生产了很多年，据1992年市场研究报告，占车身总重量的20%。如图24所示，低合金高强度薄板ZstE340在1985型汽车中用量最大。由于超轻汽车车身钢（USLAB）的发展，促进了低合金高强度钢在汽车工业的应用，尤其是在新型汽车上，可以预见，在不远的将来，低合金高强度钢的应用，还会有新的发展。在USLAB汽车上，与传统设计相比，降低车体重量25%，若采用其它高强度钢，屈服强度达到350N/mm2以上，可以减轻自重50%。 图24：A124型汽车车身的材料 合金元素在冷轧钢板中的作用，与在热轧钢板中的作用很相似，也是通过晶粒细化和沉淀强化提高强度。但是，由于冷轧以后需要进行再结晶热处理，所以强度明显低于热机械轧制的热轧板，图25。 图25：通过钛或铌的微合金化使热轧或冷轧软钢强度提高 对于钢带，首先考虑微合金化元素是铌，其作用主要是晶粒细化，图26。由于单独使用铌，难以保证使屈服强度大于350N/mm2，通常加入钛，通过钛的固溶强化作用，进一步提高钢的强度。图27总结了通过多种强化机理使屈服强度达到500N/mm2以上的合金设计。 图26：微合金化钢板的强化机制 图27：退火高强度冷轧板的合金设计与强化机制 与软钢相比，所有含有形成碳化物的微合金元素的钢，包括很软的无间隙原子钢，都表现出延迟再结晶的性质，其动力学特点取决于碳化物质点的张大情况。加入的微合金元素越多，其再结晶温度越高，通过连续退火曲线，可以很容易地理解这一点。与软钢不同，对于最小屈服强度大于230 N/mm2的钢的最便宜的加工路线是连续退火。 从经济方面考虑，连续退火波动较小带来另外一个好处，相当于其力学性能的平均值增加了，见图28。所以，对于同样的强度水平，连续退火低合金高强度钢的合金成分设计可以略微低一些。 图28：铌微合金化薄钢板经过两种不同的退火工艺后的性能 在罩式炉退火中，也可以降低机械性能数值的波动，通风越好，波动越小。调整板卷在罩内的位置对强度也有影响，钟罩下面（在最上层）的板卷的强度最高。 在热轧带钢生产中，终轧温度越低，卷曲温度越高，沉淀强化的势能越低，得到了更均匀的性能分布，图29。用户关心的不仅是最高的强度，而且希望得到最小的机械性能分散度，这取决于工艺条件。 图29：低合金高强度薄钢板经过不同的热轧条件并退火后的性能数值的分散 5 双相钢和TRIP钢板 由于生产冷轧钢板要进行再结晶退火，在双相区稍高一点的温度加热，以得到铁素体加20%左右的奥氏体，在其后的快速冷却中转变为马氏体。与微合金化双相钢相比，其兰开福值较低，约1.0 左右，可以用于汽车零件，但主要是用于车身部件拉伸或弯曲变形，而不是深冲。 图30表明，生产过程中的不同阶段，轿车侧向防撞带的机械性能的变化，它是用双相钢生产的。合金设计中包括铌微合金化，在热轧钢带中，主要是起细化晶粒的作用。正如前面已经讨论过的，它可以使冷轧并退火的钢材，具有更好强度和韧性。即使钢板的屈服强度仅550N/mm2，由于双相钢具有高的加工硬化系数，经过变形及烤漆硬化，使屈服强度大大提高，达到800N/mm2。 图30：双相钢汽车侧向防撞带不同生产阶段的屈服强度 随着铌在双相钢的应用，也开对铌在多相钢中的作用进行研究，发现它具有相变诱发塑性（TRIP）效应。这种钢经过两阶段热处理，在冷变形过程中，由于残留奥氏体的转变，具有非常高的均匀的可拉伸性能。 由于加入铌，得到了细小的晶粒，使强度提高，每加入0.01%铌，可使屈服强度提高15N/mm2。但当加入更多的铌时，也会增加残余奥氏体的体积百分数。在第二次热处理中，转变为贝氏体，见图31。这一实验结果已被用于生产中。 图31：三种不同的铌含量水平和等温贝贝氏体转变条件得到的残余奥氏体百分数 结论 近二十年来，铌铁在欧洲的消耗量稳定增长，从80年代主要用于大直径管线，到现在已广泛用于汽车工业与结构工业。这一发展使焊接结构的制造成本大大降低，例如桥梁、停车架、摩天大楼、海洋平台，并支持了建筑方面的创造。由于应用含铌微合金钢，使汽车的油耗降低，安全性能、防腐性能提高。经济上的优势，将会使这种低碳、含铌微合金化的钢种得到更广泛的应用，并会研究生产出更好的新的品种。责编：黄秀声来源：中国钢铁新闻网29