氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响

陈玉凤; 张俊粉; 薛启河; 白君; 杨树峰; 李京社

doi:10.20057/j.1003-8620.2023-00215

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响

形变与相变 | 更新时间：2025-05-09

- 氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响
- Effect of Nitrogen Content and Final Rolling Temperature on Low-temperature Impact Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel CGLC700
- 特殊钢 2024年45卷第3期页码：40-48
- 作者机构：
  
  1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083
  2.河钢集团有限公司承德分公司，承德 067000
- 作者简介：
  
  陈玉凤（1998—），女，硕士； E-mail：yufengchen19980101@163.com
  杨树峰（1981—），男，博士，教授； E-mail：yangshufeng@ustb.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52174311)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2023-00215
  中图分类号： TG142.1
- 收稿：2023-10-26，
  
  纸质出版：2024-05-30
- 稿件说明：
移动端阅览
陈玉凤,张俊粉,薛启河等.氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响[J].特殊钢,2024,45(03):40-48.

Chen Yufeng,Zhang Junfen,Xue Qihe,et al.Effect of Nitrogen Content and Final Rolling Temperature on Low-temperature Impact Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel CGLC700[J].Special Steel,2024,45(03):40-48.
陈玉凤,张俊粉,薛启河等.氮含量与终轧温度对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性的影响[J].特殊钢,2024,45(03):40-48. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00215.

Chen Yufeng,Zhang Junfen,Xue Qihe,et al.Effect of Nitrogen Content and Final Rolling Temperature on Low-temperature Impact Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel CGLC700[J].Special Steel,2024,45(03):40-48. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00215.

摘要

针对钛微合金化高强钢CGLC700低温冲击韧性差的问题，通过热力学计算与高温原位观察，采用电子背散射衍射、透射电镜、扫描电镜和光学显微镜对含Ti高强钢的夹杂物、第二相粒子、断口形貌和低温冲击韧性等进行了研究。结果表明，含Ti高强钢低温冲击韧性差的原因与钢中大尺寸脆性夹杂物和Ti（C，N）、TiN析出相有关。将钢中

［N］从0.004 9%降低至≤0.003 5%时，可以有效降低钢中脆性夹杂物的数量和尺寸，从而提高钢材冲击韧性；终轧温度从885~895 ℃降低至875~885 ℃，可以促使纳米级TiC第二相粒子析出和大角度晶界的生成，并降低有效晶粒尺寸，从而明显改善钢材的低温冲击韧性；同时降低氮含量至≤0.003 5%与终轧温度在875~885 ℃时，钛微合金化高强钢中平均晶粒尺寸从3.1 μm降至2.7 μm，小尺寸有效晶粒占比高，大尺寸夹杂物及数密度降低，大角度晶界中占比增长了16.6%，钢材低温冲击功可以从14

.75 J提高到37.35 J。

Abstract

Aiming at the problem of poor low-temperature impact toughness of titanium microalloyed high-strength steel CGLC700， by thermodynamic calculations and high-temperature in-situ observations， as well as the use of electron backscattering diffraction， transmission electron microscopy， scanning electron microscopy， and optical microscopy have been used to investigate inclusions， second-phase particles， fracture morphology， and low-temperature impact toughness of the Ti-bearing high-strength steel. The results show that the reasons for the poor low-temperature impact toughness of Ti-bearing high-strength steel are related to the large-size brittle inclusions and the precipitation phase of Ti（C，N） and TiN in the steel. When the nitrogen content in steel is reduced from 0.004 9% to ≤0.003 5%， the number and size of brittle inclusions in steel can be effectively reduced， and the impact toughness of steel can be improved. Reducing the final rolling temperature from 885-895 ℃ to 875-885 °C can promote the precipitation of nanoscale TiC second phase particles and the formation of large-angle grain boundaries， and reduce the effective grain size， thereby significantly improving the low-temperature impact toughness of steel. Compared with experimental steel 1#， when the nitrogen content was reduced to ≤0.003 5% and the final rolling temperature was 875-885 °C， the average grain size in titanium microalloyed high-strength steel decreased from 3.1 μm to 2.7 μm， the proportion of small-size effective grains was higher， the large-size inclusions and number density decreased， the proportion in the large-angle grain boundary increased by 16.6%， and the low-temperature impact energy of steel could be increased from 14.75 J to 37.35 J.

关键词

Keywords

references

韩志勇，张明达，徐海峰，等 . 高性能汽车钢组织性能特点及未来研发方向［J］. 钢铁， 2016 ， 51 （ 2 ）： 1 - 9 .

王存宇，杨　洁，常　颖，等 . 先进高强度汽车钢的发展趋势与挑战［J］. 钢铁， 2019 ， 54 （ 2 ）： 1 - 6 .

彭政务 . 钛微合金化热轧高强度钢板的强韧化机理研究［D］. 广州：华南理工大学， 2016 .

李大赵，索志光，崔天燮，等 . 采用TMCP技术的低碳低合金高强钢生产的研究现状及进展［J］. 钢铁研究学报， 2016 ， 28 （ 1 ）： 1 - 7 .

杨晓伟，周　云，陈焕德，等 . 钛微合金化HRB400E钢筋组织性能及强化机理［J］. 中国冶金， 2020 ， 30 （ 1 ）： 68 - 72 .

刘　颖 . 含铌微合金钢强韧化机理的研究［D］. 西安：西安建筑科技大学， 2007 .

Echeverría A . The role of grain size in brittle particle induced fracture of steels ［J］. Materials Science and Engineering A ， 2003 ， 346 （ 1-2 ）： 149 - 158 .

惠亚军，吴科敏，潘　辉，等 . 500 MPa级Nb-Ti微合金化方矩形管用钢的强化机制［J］. 中国冶金， 2019 ， 29 （ 6 ）： 26 - 33 .

Kim Y W ， Song S W ， Seo S J ， et al . Development of Ti and Mo micro-alloyed hot-rolled high strength sheet steel by controlling thermomechanical controlled processing schedule ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2013 ， 565 ： 430 - 438 .

Du J ， Strangwood M ， Davis C L . Effect of TiN particles and grain size on the charpy impact transition temperature in steels ［J］. Journal of Materials Science & Technology ， 2012 ， 28 （ 10 ）： 878 - 888 .

刘　祥，杜群力，李　新 . 加热工艺对Nb-Ti微合金钢奥氏体晶粒长大的影响［J］. 钢铁， 2019 ， 54 （ 9 ）： 116 - 120+131 .

汪　杰，吴保桥，张　建，等 . Nb-V、Nb-Ti对重型热轧H型钢强韧性的影响［J］. 中国冶金， 2020 ， 30 （ 11 ）： 47 - 52 .

杨跃标，邓　深，樊　雷，等 . 钛微合金化高强钢的组织性能及强化机制［J］. 钢铁， 2019 ， 54 （ 10 ）： 72 - 79 .

荀　雨，严　伟，史显波，等 . 多边形铁素体/针状铁素体双相管线钢的应变硬化行为［J］. 材料研究学报， 2022 ， 36 （ 8 ）： 561 - 570 .

黄建国，王亚芬 . 900 MPa级低碳贝氏体高强钢的组织性能研究［J］. 钢铁研究， 2017 ， 45 （ 6 ）： 79 - 82 .

杨跃标，李宗强，邓　深，等 . 热轧钛微合金化高强钢低温冲击韧性的控制［J］. 钢铁， 2021 ， 56 （ 3 ）： 41 - 50 .

王　可，赵永庆，贾蔚菊，等 . 热处理对Ti90钛合金显微组织及性能的影响［J］. 稀有金属材料与工程， 2021 ， 50 （ 2 ）： 552 - 561 .

余宏伟，黄大军，董中波，等 . 轧制工艺对高强度桥梁钢厚板低温韧性的影响［J］. 热加工工艺， 2022 ， 51 （ 17 ）： 30 - 34 .

尚德礼，吕春风，于广文，等 . 铝含量对含钛钢中氧化物及凝固组织的影响［C］. 第七届（2009）中国钢铁年会大会论文集（中） . 北京， 2009 ： 1030 - 1033 .

李永亮 . 700 MPa级高强度汽车大梁钢成分设计与组织控制研究［D］. 北京：北京科技大学， 2017 .

祝洋洋，宁礼奎，段超辉，等 . Ti-Nb微合金化对超纯30%Cr超级铁素体不锈钢组织和力学性能的影响［J］. 稀有金属材料与工程， 2022 ， 51 （ 5 ）： 1845 - 1856 .

段　贺，单以银，杨　柯，等 . X80低温用高强度管线钢的工艺与组织性能试验［J］. 钢铁， 2020 ， 55 （ 2 ）： 103 - 111+138 .

周建川，李红俊，李　静，等 . 夹杂物对高强钢冲击性能影响及优化分析［J］. 四川冶金， 2022 ， 44 （ 2 ）： 52 - 55 .

杨志荣，闫德胜，杨怀君 . 夹杂物对15MnB钢冲击性能的影响［J］. 金属热处理， 2020 ， 45 （ 11 ）： 32 - 37 .

宋　扬 . 钛微合金化及热处理对低碳高强钢组织和性能的影响［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2020 .

刘观猷，陈　亮，葛　亮，等 . 屈服强度500 MPa级高强度高韧性耐候钢的研制［J］. 现代交通与冶金材料， 2021 ， 1 （ 6 ）： 70 - 75 .

陈　容 . 终轧温度对钛微合金化Q345B钢组织与力学性能的影响［J］. 机械工程材料， 2015 ， 39 （ 11 ）： 48 - 51 .

吴　腾，万湛勋，杨玉佳，等 . 终轧温度对超高强热轧双相钢组织性能的影响［J］. 钢铁研究学报， 2021 ， 33 （ 6 ）： 515 - 520 .

曹立潮，余宏伟，王世森，等 . 终轧温度对低合金铌钛贝氏体钢组织和性能的影响［J］. 钢铁， 2014 ， 49 （ 6 ）： 65 - 68+90 .

Chen Q L ， Mao X P ， Sun X J . Ti （CN） precipitation in ultra-high strength Ti micro-alloyed steels with 700 MPa yield strength on TSCR process ［J］. Advanced Materials Research ， 2013 ， 842 ： 61 - 69 .

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

改善模具钢洁净度与抛光性能的冶炼工艺实践

不同余钢量对钢水洁净度的影响

120 t顶底复吹转炉冶炼钢水控制氮含量的技术

超超临界锅炉管P92耐热钢用大圆坯开发

含氟精炼渣冶金性能研究及其无氟化设计