含Nb微合金鋼靜態(tài)應(yīng)變時(shí)效行為

微合金元素Nb是高強(qiáng)度低合金鋼中主要的微合金元素。Nb在變形奧氏體和鐵素體中的析出行為以及對基體強(qiáng)化作用的研究已受到廣泛關(guān)注，而Nb對鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為的影響研究較少。在微合金鋼的后續(xù)冷加工塑性變形及焊接過程中，鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為使鋼材的強(qiáng)度、塑性和韌性發(fā)生改變，必然影響到材料使用過程中的性能穩(wěn)定。鋼材的應(yīng)變時(shí)效行為是鋼中游離態(tài)的C、N原子與位錯的相互作用造成的，而微合金元素Nb是強(qiáng)碳氮化物形成元素，因而Nb對應(yīng)變時(shí)效行為的影響成為一個重要研究內(nèi)容。通過對比C-Mn型鋼，研究了含Nb微合金鋼應(yīng)變時(shí)效過程中硬度、低溫沖擊功、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的變化以及Nb對鋼材應(yīng)變時(shí)效敏感性的影響，并探討了應(yīng)變時(shí)效行為的微觀機(jī)理。

含Nb微合金鋼在25kg真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉，真空澆鑄，鋼錠熱鍛成厚100mm的板坯。其成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.10C，0.30Si，1.40Mn，0.008P，0.003S，0.030Al，0.030Nb;平行對比研究的C-Mn鋼的成分為：0.11C，0.28Si，1.36Mn，0.010P，0.002S，0.033Al。鍛造后的兩種實(shí)驗(yàn)鋼均在加熱爐中加熱到1200℃，均勻化1.5h后，經(jīng)過再結(jié)晶溫度區(qū)和非再結(jié)晶溫度區(qū)各60%的兩階段控軋，軋成16mm厚的鋼板，軋后進(jìn)行空冷，終冷溫度540℃。在兩種鋼板上分別取12mm×12mm×200mm的拉伸樣，標(biāo)距為120mm，在力學(xué)拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行10%的應(yīng)變，然后在加熱爐中250℃保溫1h，再空冷至室溫。

應(yīng)變時(shí)效處理后，C-Mn型鋼和含Nb微合金鋼的硬度提高，沖擊韌度下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高，含Nb微合金鋼的應(yīng)變時(shí)效敏感性要弱于C-Mn型鋼。應(yīng)變時(shí)效處理后，含Nb微合金鋼的顯微組織沒有發(fā)生明顯變化，組織穩(wěn)定。Nb和Al元素與鋼中氮元素形成穩(wěn)定的氮化物，使得氮原子以完全化合態(tài)存在，減少了游離態(tài)氮原子對含Nb微合金鋼應(yīng)變時(shí)效性能的影響。