工程科学学报，第37卷，第10期：1325-1330,2015年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.10:1325-1330,October 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.10.011;http://journals.ustb.edu.cn 正火过程中V-N微合金化钢的第二相行为 苏 航，柴希阳，潘涛区，杨才福，刘翊之 钢铁研究总院工程用钢研究所，北京100081 ☒通信作者，E-mail:pantao(@cisri..com.cn 摘要采用物理化学相分析、高分辨透射电镜等手段研究V-、微合金化钢在正火过程中第二相行为，并进行相应的理论 计算，讨论该行为对材料性能产生的影响.正火加热保温过程中，V-N钢有约32.9%的V(C,N)未溶解，阻止奥氏体晶粒长 大.在正火冷却过程中，未溶解的V(C,N)诱导品内铁素体形核，细化铁素体晶粒，而溶解的V(C,N)重新析出，起到析出强 化作用.V(C,N)析出相行为的变化导致材料力学性能的改变.与热轧态V一N钢相比，正火态V一N钢细晶强化贡献值增加 31MPa,而析出强化贡献值减少45MPa. 关键词钢热处理：正火处理：微合金化：析出：晶粒细化：强化 分类号TG142.4 Precipitation behavior of V-N microalloyed steel at the normalizing process SU Hang,CHAI Xi-yang,PAN Tao,YANG Cai-fu,LIU Yi-zhi Division for Structural Steels,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China Corresponding author,E-mail:pantao@cisri.com.cn ABSTRACT The precipitation behavior of V-N microalloyed steel at the normalizing process was studied by physicochemical phase analysis and high resolution transmission electron microscopy.The effect of this precipitation behavior on the mechanical properties of the steel was discussed by theoretical calculations.At soaking of the normalizing process,32.9%of V(C,N)precipitations keep undissolved into austenite,and they prevent austenite from growing up.At the subsequent cooling process,the undissolved V(C,N) precipitations induce intra-granular ferrite nucleating,which can refine ferrite grains:besides,the dissolved V(C,N)precipitations re-precipitate and play the role of precipitation strengthening.Compared with the hot-rolled steel,the normalized steel gains a 31 MPa increment in grain-refined strengthening but a 45 MPa decrease in precipitation strengthening. KEY WORDS steel heat treatment:normalizing:microalloying;precipitation:grain refinement:strengthening 近年来随着治金工业装备和技术的飞速发展，热 服役环境、提高安全裕量及结构减重具有重要作用. 轧和热机械控制(thermo-mechanical control process, 由于正火交货状态导致材料工艺的强化手段受到 TMCP)微合金钢的研究和生产得到长足发展，取得了 极大的限制，如控制轧制和在线冷却，因此对正火型钢 显著进步.大部分热轧和TMCP型微合金化钢材均能 板强度升级的主要途径是以合金化设计为主，正火工 获得优异的性能水平.但是，在某些特殊的工业领域 艺为辅.大量研究结果B已表明，V-N微合金化技 和应用场合，要求获得稳定组织结构的正火型钢 术是一种提高材料强度非常有效的方法.目前，V-N 板-，如大型压力容器设备用厚板和海洋工程用厚 微合金技术在钢筋、薄板坯连铸连轧(hin slab casting 板.同时，用户也对正火型钢板的强度提出更高的要 and rolling,TSCR)、型钢、无缝钢管等热轧产品中已有 求和目标.强度升级对于正火型钢板应付日益苛刻的 大量研究与应用.这主要是因为在热轧条件下，钢 收稿日期：2014-06-05工程科学学报，第 37 卷，第 10 期: 1325--1330，2015 年 10 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 10: 1325--1330，October 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 10． 011; http: / /journals． ustb． edu． cn 正火过程中 V--N 微合金化钢的第二相行为 苏 航，柴希阳，潘 涛，杨才福，刘翊之 钢铁研究总院工程用钢研究所，北京 100081  通信作者，E-mail: pantao@ cisri． com． cn 摘 要 采用物理化学相分析、高分辨透射电镜等手段研究 V--N 微合金化钢在正火过程中第二相行为，并进行相应的理论 计算，讨论该行为对材料性能产生的影响． 正火加热保温过程中，V--N 钢有约 32. 9% 的 V( C，N) 未溶解，阻止奥氏体晶粒长 大． 在正火冷却过程中，未溶解的 V( C，N) 诱导晶内铁素体形核，细化铁素体晶粒，而溶解的 V( C，N) 重新析出，起到析出强 化作用． V( C，N) 析出相行为的变化导致材料力学性能的改变． 与热轧态 V--N 钢相比，正火态 V--N 钢细晶强化贡献值增加 31 MPa，而析出强化贡献值减少 45 MPa． 关键词 钢热处理; 正火处理; 微合金化; 析出; 晶粒细化; 强化 分类号 TG142. 4 Precipitation behavior of V--N microalloyed steel at the normalizing process SU Hang，CHAI Xi-yang，PAN Tao ，YANG Cai-fu，LIU Yi-zhi Division for Structural Steels，Central Iron and Steel Ｒesearch Institute，Beijing 100081，China  Corresponding author，E-mail: pantao@ cisri． com． cn ABSTＲACT The precipitation behavior of V--N microalloyed steel at the normalizing process was studied by physicochemical phase analysis and high resolution transmission electron microscopy． The effect of this precipitation behavior on the mechanical properties of the steel was discussed by theoretical calculations． At soaking of the normalizing process，32. 9% of V( C，N) precipitations keep undissolved into austenite，and they prevent austenite from growing up． At the subsequent cooling process，the undissolved V( C，N) precipitations induce intra-granular ferrite nucleating，which can refine ferrite grains; besides，the dissolved V( C，N) precipitations re-precipitate and play the role of precipitation strengthening． Compared with the hot-rolled steel，the normalized steel gains a 31 MPa increment in grain-refined strengthening but a 45 MPa decrease in precipitation strengthening． KEY WOＲDS steel heat treatment; normalizing; microalloying; precipitation; grain refinement; strengthening 收稿日期: 2014--06--05 近年来随着冶金工业装备和技术的飞速发展，热 轧和 热 机 械 控 制 ( thermo-mechanical control process， TMCP) 微合金钢的研究和生产得到长足发展，取得了 显著进步． 大部分热轧和 TMCP 型微合金化钢材均能 获得优异的性能水平． 但是，在某些特殊的工业领域 和应用 场 合，要 求 获 得 稳 定 组 织 结 构 的 正 火 型 钢 板［1--2］，如大型压力容器设备用厚板和海洋工程用厚 板． 同时，用户也对正火型钢板的强度提出更高的要 求和目标． 强度升级对于正火型钢板应付日益苛刻的 服役环境、提高安全裕量及结构减重具有重要作用． 由于正火交货状态导致材料工艺的强化手段受到 极大的限制，如控制轧制和在线冷却，因此对正火型钢 板强度升级的主要途径是以合金化设计为主，正火工 艺为辅． 大量研究结果［3--6］已表明，V--N 微合金化技 术是一种提高材料强度非常有效的方法． 目前，V--N 微合金技术在钢筋、薄板坯连铸连轧( thin slab casting and rolling，TSCＲ) 、型钢、无缝钢管等热轧产品中已有 大量研究与应用［7--9］． 这主要是因为在热轧条件下，钢