微合金化鋼
| 微合金化鋼 |
微合金化鋼是指化學成分規範上明確列入需加入一種或幾種碳氮化物形成元素，如GB/T1591—94中Q295—Q460的鋼，規定：Nb 0.015～0.06%；V 0.02～0.15%（0.20）%；Ti 0.02～0.20%。有時為了彌補生產廠在裝備和工藝技術方面的不完善，在冶煉時添加<0.015%Nb或<0.05%V，<0.02%Ti的非合金鋼和低合金鋼，稱為微處理鋼，依加入碳氮化物形成元素種類，習慣上叫作微Nb處理、微Ti處理等等，交貨時不要求作該成分的檢驗。
目錄
簡介
微合金化技術是20世紀70年代在國際冶金界出現的新型冶金學科。微合金化鋼是採用現代冶金生產流程生產的高技術鋼鐵產品。它是在普通的C-Mn鋼或低合金鋼中添加微量（質量分數通常小於0．1%）的強碳氮化物形成元素（如鈮、釩、鈦等）進行合金化，通過高純潔度的冶煉工藝（脫氣、脫硫及夾雜物形態控制）煉鋼，在加工過程中施以控制軋制/控制冷卻等新工藝，通過控制細化鋼的晶粒和碳氮化物沉澱強化的物理冶金過程，在熱軋狀態下獲得高強度、高韌性、高可焊接性、良好的成形性能等最佳力學性能配合的工程結構材料——微合金化鋼。合金化與「冶煉」反應及結晶過程中元素參與形成或影響夾雜或生成有害的共晶相等產物和作用機理是不同的。從存在形態、結構與組織、性能三方面來描述，合金化的物理本質是：通過元素的固溶及其固態反應。影響微結構乃至結構、組織和組分，從而使金屬獲得要求的性能。「微合金化」是指這些元素在鋼中的含量較低．通常低於0.1%（質量分數）。與鋼中不需要的殘餘元素不同，微合金化元素是為改善鋼材的性能有目的地加到鋼中的。合金化元素與微合金化元素不僅在含量上有區別，而且其冶金效應也各有特點：合金化元素主要影響鋼的基體，而微合金化元素除了溶質原子的拖曳作用外，幾乎總是通過第二相的析出而影響鋼的顯微組織結構。
評價
晶粒細化之所以既能提高鋼的強度，又能提高鋼的韌性，其原因是：材料的晶粒越細，晶界面積就越大，而晶界兩邊的晶粒的取向完全不同且完全無規則，並且晶界是原子排列相當紊亂的地區。因此，當塑性形變和微裂紋由一個晶粒穿過晶界進入另一個晶粒時，由於晶界阻力大，穿過晶界就比較困難；另外，穿過晶界後滑移方向和裂紋擴展又需改變。與晶內的形變及裂紋擴展相比，這種既要穿過晶界而又要改變方向的形變及裂紋擴展將要消耗很大的能量，故晶界的存在將使材料的強度和韌性都得到提高，並且材料的晶粒越細，材料的強度和韌性就越高通過加入一種或多種微量元素， 使合金獲得所需組織和性能的方法。 合金化效果取決於添加微量元素的最 佳含量。在軟鋼和高強度低合金鋼中 可添加微量Nb、V、Ti等。在鑄造鎳 基高溫合金中可添加B、Zr、Hf、Y、 Ce等。變形高溫合金中可添加B、C、 B+Zr、La+Ce、Mg等。形成鏈狀分 布的碳化物、硼化物等可以通過阻止 晶粒長大、阻止晶界滑移、阻止空穴集 聚長大、強化晶界、減緩缺口敏感等途 徑，改善或提高合金的性能。稀土元素 可通過淨化晶界，去除低熔點雜質或 提高雜質熔點等途徑，改善或提高其 持久、蠕變、疲勞強度和耐腐蝕、抗氧 化等性能。[1]