含Nb微合金鋼靜態(tài)應變時效行為

微合金元素Nb是高強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化作用的研究已受到廣泛關注，而Nb對鋼材的應變時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，鋼材的應變時效行為使鋼材的強度、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。鋼材的應變時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是強碳氮化物形成元素，因而Nb對應變時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微合金鋼應變時效過程中硬度、低溫沖擊功、韌脆轉變溫度的變化以及Nb對鋼材應變時效敏感性的影響，并探討了應變時效行為的微觀機理。

含Nb微合金鋼在25kg真空感應爐內(nèi)冶煉，真空澆鑄，鋼錠熱鍛成厚100mm的板坯。其成分(質(zhì)量分數(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。鍛造后的兩種實驗鋼均在加熱爐中加熱到1200℃，均勻化1.5h后，經(jīng)過再結晶溫度區(qū)和非再結晶溫度區(qū)各60%的兩階段控軋，軋成16mm厚的鋼板，軋后進行空冷，終冷溫度540℃。在兩種鋼板上分別取12mm×12mm×200mm的拉伸樣，標距為120mm，在力學拉伸試驗機上進行10%的應變，然后在加熱爐中250℃保溫1h，再空冷至室溫。

應變時效處理后，C-Mn型鋼和含Nb微合金鋼的硬度提高，沖擊韌度下降，韌脆轉變溫度升高，含Nb微合金鋼的應變時效敏感性要弱于C-Mn型鋼。應變時效處理后，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微合金鋼應變時效性能的影響。