3 含高強(qiáng)度捧線材—建筑用Nb／V熱軋帶肋螺紋鋼筋
屈服強(qiáng)度大于400MPa的高強(qiáng)度棒材和鋼筋多采用含V，Nb的微合金化鋼，但是，當(dāng)鋼中碳和氮含量較高時(shí)，以釩微合金化更有效，而且，含釩鋼生產(chǎn)工藝最穩(wěn)定。在無(wú)特殊性能要求，釩鐵價(jià)格低迷時(shí)的情況下，生產(chǎn)含釩鋼還是最佳的選擇。但是，在釩鐵價(jià)格高價(jià)運(yùn)行的情況下，采用微合金化技術(shù)路線應(yīng)是最經(jīng)濟(jì)的方案。
1981年以前，在步進(jìn)式加熱爐出現(xiàn)前，由于難以保證坯料上下面加熱均勻，鈮在上下面的溶解和析出程度產(chǎn)生差異，導(dǎo)致軋后棒材的側(cè)彎問題一直困擾著鈮在熱軋鋼筋鋼中的應(yīng)用。研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明：要發(fā)揮鈮的最大效果，必須在降碳的同時(shí)選擇合理的加熱溫度，保證全部或至少大部分鈮在軋鋼前固溶到奧氏體中，在軋鋼過(guò)程中一部分鈮以NbC析出，阻止再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，得到的細(xì)化晶的室溫組織，具有好的韌性和可彎曲性。保留的固溶鈮在隨后的冷卻過(guò)程中均勻析出，進(jìn)一步強(qiáng)化室溫組織。在合理的工藝條件下，0.01%～0.02%Nb作用相當(dāng)于0.02%～0.03%V。對(duì)提高可焊接熱軋鋼筋(-0.02%C)鋼的屈服強(qiáng)度，鈮的作用比釩作用更有效。
一般來(lái)說(shuō)，在控制晶粒尺寸方面，鈮比釩作用更為效。但是，在較高C和高N鋼中，由于后者的有效性，而有直接的沖突。為了獲得鈮的最佳作用，應(yīng)當(dāng)采用足夠高的均熱溫度，以在軋鋼之前確保絕大部分的鈮溶解進(jìn)奧氏體中。在軋鋼過(guò)程中，鈮以NbC質(zhì)點(diǎn)析出阻止再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，從而得到具有良好的延性和可彎曲性的室溫組織。到80年代后，步進(jìn)式加熱爐的的推出，使鋼坯的均熱溫度更加均勻，這有利于鈮的應(yīng)用,從而消除了過(guò)去在較高碳的含鈮的棒材生產(chǎn)中令人頭痛的棒材歪扭問題。但是，在低碳 (0.20%C)可焊接的鋼筋中，鈮比釩對(duì)提高鋼筋的屈服強(qiáng)度更為有效。因此，為獲得一定的強(qiáng)度水平，可以用更少量的鈮替代釩。
五 含鈮表面硬化鋼
新開發(fā)鋼典型化學(xué)成分為 0.2%C、0.10%S、0.50%Mn、1.0/2.0%Cr、0.0015%B、0.05% Nb。和SCr420鋼相比，為了降低鋼熱軋態(tài)的硬度，降低了C、Si和Mn含量水平，控制硼的加入量和鉻的含量水平來(lái)調(diào)整鋼的淬透性，通過(guò)加入鈮來(lái)防止?jié)B碳時(shí)的晶粒粗化。由于NbC的釘扎作用，可使奧氏體粗化溫度大大提高。也就是說(shuō)，含鈮鋼可以用比不含鈮的鋼高很多的滲碳溫度進(jìn)行滲碳處理，在要求同樣滲碳深度時(shí)，減少處理時(shí)間而使成本大大降低，同時(shí)還減少了滲碳件的變形。
六 含鈮彈簧鋼
隨著設(shè)計(jì)應(yīng)力增加，高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)處理彈簧鋼要求具有合乎需要的吭張強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、抗下垂性和腐蝕疲勞強(qiáng)度以及延遲斷裂阻力。在1990初，為減輕客車的重量，采用高合金彈簧鋼以提高強(qiáng)度 (1300MPa)。但是，到了2000年，彈簧鋼研究的發(fā)展方向已經(jīng)又回到減少合金元素的含量上來(lái)。
在日本，為節(jié)約合金成本，把汽車螺旋彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力又從 1300MPa降到1200MPa，開發(fā)了一種設(shè)計(jì)應(yīng)力1200MPa的新鋼種。成分為0.4%C、1.8%Si、0.5%Ni、1.1%Cr、0.15%V、0.025%Nb、0.0015%B。
七 含鈮高強(qiáng)度抗SSC油井管
開采含腐蝕性硫化氫的深油氣井需要高強(qiáng)度的油井管，并要求具有良好的抗硫化物應(yīng)力開裂傾向的性能SSC。理想的抗SSC的顯微組織通常是具有細(xì)小原始奧氏體晶粒和均勻分布碳化物顆粒。在這方面，日本聯(lián)合研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)室做了很好的研究工作。過(guò)去十年間開發(fā)的鈮微合金化高強(qiáng)度油井管鋼中系列中，通常都采用鈮微合金化技術(shù)以利用 Nb(C，N)碳氮化物阻礙晶粒長(zhǎng)大，可以在奧氏體化時(shí)形成細(xì)晶粒組織。這是鈮在獲得最佳抗SSC性能方面最重要的特性。此外，為了獲得超細(xì)晶粒組織還特別開發(fā)了新的熱處理工藝，如軋后加速冷卻和感應(yīng)加熱。在這些新工藝中，鈮起到重要的細(xì)化晶粒作用，此外，還發(fā)現(xiàn)含鈮鋼在高溫下奧氏體化其二次析出強(qiáng)化作用可以有效提高后續(xù)。的回火軟化抗力。
八 含鈮鑄鋼
70年代后期，鈮微合金化的鑄鋼在諸多新的應(yīng)用方面有很大增長(zhǎng)。由于鈮在高溫有阻止奧氏體晶粒粗化和析出強(qiáng)化的作用，為鑄鋼提供了高強(qiáng)度、良好的韌性、抗疲勞性及抗蠕變性能。因此，對(duì)要求條件苛刻的鑄鋼件，常常采用鈮微合金鋼生產(chǎn)。較低碳含量的含鈮鑄鋼也具有良好的韌性和可焊接性，并可以不再預(yù)熱和焊后熱處理。因此，近年來(lái)在鑄造業(yè)中，含鈮鑄鋼的產(chǎn)量在不斷增長(zhǎng)。如煉鋼用的渣包鑄鋼(0.05-0.10%C，Ni—Cr—Mo—0.05%Nb)，加鈮可大大提高其高溫強(qiáng)度和使用壽命。另外，含Mn—Mo—Nb(十V)的(0.4%Mo、0.04%Nb、0.06%V)鑄鋼件，如汽缸、牽斗、連接件、節(jié)點(diǎn)、鐵路車輛的掛鉤和用于支撐核反應(yīng)堆框架的重665kg連接件的鑄鋼均在工程中應(yīng)用著。
——本文摘自《中國(guó)金相分析網(wǎng)》
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