D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.09.033 第29卷第9期 北京科技大学学报 Vol.29 No.9 2007年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep·2007 均热时间对含Ti、Nb微合金元素高强钢 固溶规律的影响 薛润东赵志毅王明侠谢建新 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要采用相分析和X射线衍射技术，研究了含T、Nb等微合金元素的高强钢中碳氮化物的溶解行为·结果表明，加热到 1250℃，未均热时，主要是面心立方结构的Ti(CN)、(TiNb)(CN)、TiC析出相：均热时间为45min,部分Ti和Nb继续溶解，析 出相转为Ti(CN)、TiC为主，平均颗粒尺寸由300nm增大为323nm,此时Ti、Nb固溶已经达到平衡，固溶率分别为64.2%和 85.8%.当保温80mi血时，析出相含量基本没有变化，但颗粒尺寸有所增加. 关键词高强钢：碳氨化物：均热时间：析出相：X射线衍射分析 分类号TG335.5+6 微合金元素在钢中与C、N形成的碳氮化物，其 热炉中继续升温至1250℃时取出一个试样，立即投 高温溶解和低温析出强化贯穿于整个轧制过程；尤 入冰盐水中淬火，其他试样继续保温，当保温时间 其在奥氏体化过程中，微合金碳氨化物的固溶析出 为45min和80min时，分别取出投入冰盐水中淬 规律直接影响到奥氏体晶粒大小、晶粒均匀化程度 火·利用电解萃取方法将试样C1C2、C3中的细小 以及变形过程中的奥氏体再结晶规律，进而引起轧 析出物进行萃取，将收集到的析出物用化学分析方 后钢材综合性能的变化，因此，在选择加热工艺时， 法确定析出相数量及析出相中各元素含量.采用菲 一定要考虑两个因素山：(1)较细小的奥氏体晶粒 利浦APD一10型X射线衍射仪测定各试样中的析 尺寸；(2)较高的固溶Nb、Ti量.强度要求较高时， 出相，分析确定析出相种类。实验的电解制度：电解 可适当地延长保温时间，使大部分的微合金元素呈 液为5.0%KC1十0.5%~1%柠檬酸水溶液；电流密 固溶态，这样可加强变形过程中的析出强化作 度0.025~0.03Acm-2;电解温度5~10℃.取相 用]，板坯加热制度控制是否合理直接影响到钢 同质量的粉末按GB/T13221一1991标准用3014型 的初始奥氏体晶粒尺寸和微合金元素的固溶程度， X光衍射Kratky十Fe滤光小角度测角仪测定不大 且过去对于Nb一V、Nb一Ti等少数二元微合金体系 于620nmMC型未固溶颗粒的粒度分布，测定条 开展的研究工作很少[).因此，制定合理的加热 件：射线为CoKa;负荷为30kV,30mA;狭缝为 制度对研究含Ti、Nb微合金元素高强钢的固溶规 0.01,0.10,0.02nmm 律是十分有必要的， 本文针对轧前均热阶段，均热时间对Ti、Nb等 2实验结果及分析 微合金元素形成的碳氮化物的未溶量、化学组成以 2.1相分析 及粒度分布进行研究，采用定量和定性相结合方法， 表1为实验钢析出相定性分析结果，表2为 研究Ti、Nb在均热过程中的固溶析出规律. C1,C2及C3试样中MC析出相中各元素含量，表3 C1,C2及C3试样中MnS和AlN析出相含量及析 1 实验方法 出相中各元素含量，表4为C1、C2及C3试样中MC 实验材料取自某钢厂热连轧带钢的中间坯.将 型碳氨化物组成结构式，表5为C1、C2及C3试样 坯料加工成三个15mm×80mm圆柱形试样c1、 中析出相主要种类，均由化学相分析方法测得 C2、C3,保温时间分别为0,45,80min.用箱式加热 根据原添加的微合金元素的量，结合表2，计算 炉进行加热，当温度升至约1100℃时将试样放入加 得各元素的固溶率如表6所示. 收稿日期：2006-05-20修回日期：2006-10-16 作者简介：薛润东(1965一)，女，高级工程师，博士均热时间对含 Ti、Nb 微合金元素高强钢 固溶规律的影响 薛润东 赵志毅 王明侠 谢建新 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 摘 要 采用相分析和 X 射线衍射技术‚研究了含 Ti、Nb 等微合金元素的高强钢中碳氮化物的溶解行为．结果表明‚加热到 1250℃‚未均热时‚主要是面心立方结构的 Ti（CN）、（TiNb）（CN）、TiC 析出相；均热时间为45min‚部分 Ti 和 Nb 继续溶解‚析 出相转为 Ti（CN）、TiC 为主‚平均颗粒尺寸由300nm 增大为323nm‚此时 Ti、Nb 固溶已经达到平衡‚固溶率分别为64∙2％和 85∙8％．当保温80min 时‚析出相含量基本没有变化‚但颗粒尺寸有所增加． 关键词 高强钢；碳氮化物；均热时间；析出相；X 射线衍射分析 分类号 TG335∙5＋6 收稿日期：2006-05-20 修回日期：2006-10-16 作者简介：薛润东（1965—）‚女‚高级工程师‚博士 微合金元素在钢中与 C、N 形成的碳氮化物‚其 高温溶解和低温析出强化贯穿于整个轧制过程；尤 其在奥氏体化过程中‚微合金碳氮化物的固溶析出 规律直接影响到奥氏体晶粒大小、晶粒均匀化程度 以及变形过程中的奥氏体再结晶规律‚进而引起轧 后钢材综合性能的变化．因此‚在选择加热工艺时‚ 一定要考虑两个因素［1］：（1）较细小的奥氏体晶粒 尺寸；（2）较高的固溶 Nb、Ti 量．强度要求较高时‚ 可适当地延长保温时间‚使大部分的微合金元素呈 固溶态‚这样可加强变形过程中的析出强化作 用［2—3］．板坯加热制度控制是否合理直接影响到钢 的初始奥氏体晶粒尺寸和微合金元素的固溶程度‚ 且过去对于 Nb—V、Nb—Ti 等少数二元微合金体系 开展的研究工作很少［4—7］．因此‚制定合理的加热 制度对研究含 Ti、Nb 微合金元素高强钢的固溶规 律是十分有必要的． 本文针对轧前均热阶段‚均热时间对 Ti、Nb 等 微合金元素形成的碳氮化物的未溶量、化学组成以 及粒度分布进行研究‚采用定量和定性相结合方法‚ 研究 Ti、Nb 在均热过程中的固溶析出规律． 1 实验方法 实验材料取自某钢厂热连轧带钢的中间坯．将 坯料加工成三个●15mm×80mm 圆柱形试样 C1、 C2、C3‚保温时间分别为0‚45‚80min．用箱式加热 炉进行加热‚当温度升至约1100℃时将试样放入加 热炉中继续升温至1250℃时取出一个试样‚立即投 入冰盐水中淬火．其他试样继续保温‚当保温时间 为45min 和80min 时‚分别取出投入冰盐水中淬 火．利用电解萃取方法将试样 C1、C2、C3中的细小 析出物进行萃取．将收集到的析出物用化学分析方 法确定析出相数量及析出相中各元素含量．采用菲 利浦 APD—10型 X 射线衍射仪测定各试样中的析 出相‚分析确定析出相种类．实验的电解制度：电解 液为5∙0％KCl＋0∙5％～1％柠檬酸水溶液；电流密 度0∙025～0∙03A·cm —2 ；电解温度5～10℃．取相 同质量的粉末按 GB／T13221—1991标准用3014型 X 光衍射—Kratky＋Fe 滤光小角度测角仪测定不大 于620nm MC 型未固溶颗粒的粒度分布‚测定条 件：射线为 Co Kα；负荷为30kV‚30mA；狭缝为 0∙01‚0∙10‚0∙02nm． 2 实验结果及分析 2∙1 相分析 表1为实验钢析出相定性分析结果‚表2为 C1、C2及 C3试样中 MC 析出相中各元素含量‚表3 C1、C2及 C3试样中 MnS 和 AlN 析出相含量及析 出相中各元素含量‚表4为 C1、C2及 C3试样中 MC 型碳氮化物组成结构式‚表5为 C1、C2及 C3试样 中析出相主要种类‚均由化学相分析方法测得． 根据原添加的微合金元素的量‚结合表2‚计算 得各元素的固溶率如表6所示． 第29卷 第9期 2007年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．9 Sep．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．09．033