卷取温度对钛微合金高强钢GCL700强韧性的影响机制

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00231

特殊钢 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 66-75.DOI: 10.20057/j.1003-8620.2024-00231

卷取温度对钛微合金高强钢GCL700强韧性的影响机制

王翊¹，车智超¹，陈玉凤¹，杨树峰^1，2，张俊粉³，薛启河³，李京社¹

（1 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083；2 北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室，北京 100083；3 河钢集团有限公司承德分公司，承德 067000）

收稿日期:2024-09-23 出版日期:2025-05-30 发布日期:2025-06-01
作者简介:王翊（1979—），女，博士
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（52174311, 51974020）

Effect Mechanism of Curling Temperature on the Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel GCL700

Wang　Yi¹， Che　Zhichao¹， Chen　Yufeng¹， Yang　Shufeng1^，2， Zhang　Junfen³， Xue　Qihe³， Li　Jingshe¹

（1 School of Metallurgical and Ecological Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083，China； 2 State Key Laboratory of Advanced Metallurgy， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China； 3 Chengde Branch， HBIS Group Co.， Ltd.， Chengde 067000， China）

Received:2024-09-23 Published:2025-05-30 Online:2025-06-01

摘要/Abstract

摘要： 采用电子背散射衍射、透射电镜、扫描电镜和力学实验研究了卷曲温度对Ti微合金高强钢力学性能的影响。结果表明，随着卷曲温度的增加，钢材的晶粒尺寸和小角度晶界占比增加，大角度晶界和位错密度下降。卷曲温度从595 ℃升高到625 ℃，钢材的抗拉强度降低了4%，伸长率增加了32%，低温冲击韧性下降了53%。大角度晶界的迁移和消除以及晶粒尺寸增加，细晶强化作用减弱，从而降低了钢材的强度和低温韧性。钢中小角度晶界占比的增加和位错密度的下降则有效防止了裂纹的扩展和脆性断裂的发生，进而提高了钢材的塑性。在卷曲温度为610 ℃时，钢材的拉伸性能和低温冲击韧性没有明显下降的同时，且钢材具有较高的伸长率。继续增加卷曲温度，钢材的强度和低温冲击韧性显著下降。

关键词: 卷曲温度, 钛微合金钢, 高强钢GCL700, 拉伸性能, 冲击韧性, 微观组织

Abstract: The effect of curling temperature on the mechanical properties of Ti microalloyed high-strength steels was investigated using electron backscatter diffraction， transmission electron microscopy， scanning electron microscopy and mechanical experiments.The results show that with the increase of curling temperature， the grain size and the proportion of small-angle grain boundaries of steel increase， while the large-angle grain boundaries and dislocation density decrease. When the curling temperature increases from 595 ℃ to 625 ℃， the tensile strength of the steel decreases by 4%， the elongation increases by 32%， and the low temperature impact toughness decreases by 53%. The migration and elimination of large-angle grain boundaries and the increase of grain size ， the reinforcement of fine grain strengthening is weakened thus reducing the strength and low temperature toughness of steel. The increase of the proportion of small-angle grain boundaries in steel and the decrease of dislocation density effectively prevents the propagation of cracks and the occurrence of brittle fracture， thus improving the plasticity of steel.When the curling temperature is 610 °C， the tensile strength and low-temperature impact toughness of the steel do not decrease significantly， and the steel has a high elongation. With the ongoing increase in the coiling temperature， there is a substantial reduction in the strength and low-temperature impact resilience of the steel.

Key words: Curling Temperature, Ti Microalloyed Steel, High Strength Steel GCL700, Tensile Properties, Impact Toughness, Microstructure

中图分类号:

TG161

王翊, 车智超, 陈玉凤, 杨树峰, 张俊粉, 薛启河, 李京社. 卷取温度对钛微合金高强钢GCL700强韧性的影响机制[J]. 特殊钢, 2025, 46(3): 66-75.

Wang　Yi, Che　Zhichao, Chen　Yufeng, Yang　Shufeng, Zhang　Junfen, Xue　Qihe, Li　Jingshe. Effect Mechanism of Curling Temperature on the Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel GCL700[J]. Special Steel, 2025, 46(3): 66-75.

参考文献

［1］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.
［2］蔡珍，韩斌，谭文，等. 钛微合金化技术发展现状［J］. 中国冶金， 2015， 25（2）： 1-5.
［3］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.
［4］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.
［5］霍向东，夏继年，李烈军，等. 钛微合金化高强钢的研究与发展［J］. 钢铁钒钛， 2017， 38（4）： 105-112.
［6］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.
［7］李奇，张旭，李晓晴，等. Nb、Ti对耐热钢中δ铁素体固溶行为的影响［J］. 钢铁， 2023， 58（10）： 131-139.
［8］关建辉，曲锦波，丁美良. 卷取温度对Ti-Nb微合金钢微观组织和力学性能的影响［J］. 钢铁钒钛， 2023， 44（2）： 160-166.
［9］惠亚军，王文军，田志红，等. 750 MPa级Nb-Ti-Mo复合微合金化方管用钢显微组织和力学性能［J］. 中国冶金， 2024， 34（5）： 74-81.
［10］王小江，孙新军，李昭东，等. 卷取温度对高Nb微合金钢组织、力学性能及第二相析出的影响［J］. 材料工程， 2016， 44（2）： 35-42.
［11］何博，胡学文，蒋波，等. 卷取温度对Ti微合金化高强耐候钢组织性能的影响［J］. 江西冶金， 2022， 42（3）： 41-45.
［12］王　舟，李亦庄，何斌斌，等. 钢铁材料中第二相颗粒强韧化的研究进展［J］. 中国材料进展， 2019， 38（3）： 223-230.
［13］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.
［14］李钊，吴润. 钢中强化析出相的理论基础及其应用研究进展［J］. 材料导报， 2020， 34（S2）： 1412-1417.
［15］张慧云. 700 MPa微合金高强钢的直接淬火工艺研究［D］. 沈阳：东北大学， 2012.
［16］ 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.
［17］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.
［18］胡　煜，赖朝彬，郑晓楠，等. 钛微合金钢研究现状及进展［J］. 江西冶金， 2023， 43（4）： 298-305.
［19］吴　林，刘文胜，张　可，等. Ti微合金淬火钢等温回火过程中组织及硬度变化［J］. 材料热处理学报， 2023， 44（11）： 184-191.
［20］孟　静，常　帅，陈嘉宇，等. 热轧含Ti微合金钢拉伸性能及冲击韧性的改善［J］. 中国冶金， 2023， 33（2）： 106-113.
［21］ Pereloma E， Wang J， Beladi H， et al. Solute segregation， clustering and interphase precipitation in Ti-Mo-Nb microalloyed steel studied by correlated electron backscattering diffraction and atom probe tomography［J］. Mater. Charact， 2024， 216： 114273-114273.
［22］ Misra R D K， Nathani H， Hartmann J E， et al. Microstructural evolution in a new 770 MPa hot rolled Nb–Ti microalloyed steel［J］. Materials Science and Engineering： A， 2005， 394（1-2）： 339-352.
［23］霍向东，毛新平，董　锋. 卷取温度对Ti微合金化高强钢力学性能的影响机理［J］. 北京科技大学学报， 2013（11）： 1472-1477.
［24］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.
［25］卢学蕾，文　亮，彭正波，等. 卷取温度对Ti微合金钢力学性能的影响［J］. 安徽冶金科技职业学院学报， 2020， 30（3）： 21-23.
［26］ Li Z L， Chen D， Kang J， et al. The effect of heat treatment and precipitation on grain growth of TRIP steel［J］. Steel Research International， 2018， 89（5）.
［27］ Huo X D， Xia J N， Li L J， et al. A review of research and development on titanium microalloyed high strength steels［J］. Materials Research Express， 2018， 5（6）： 062002.
［28］ Li Y， Po G， Cui Y N， et al. Prismatic-to-basal plastic slip transition in zirconium［J］. Acta Materialia， 2023， 242： 118451.
［29］ Sun Y H， Ren Y N， Cheng Y F. Dissociative adsorption of hydrogen and methane molecules at high-angle grain boundaries of pipeline steel studied by density functional theory modeling［J］. International Journal of Hydrogen Energy， 2022， 47（97）： 41069-41086.
［30］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（3）： 40-48.
［31］田　帅，张雪凌，刘振宝，等. Nb微合金化对Cr-Co-Ni-Mo系超高强度不锈钢腐蚀疲劳性能的影响［J］. 特殊钢， 2024， 45（1）： 103-110.

[1]	伏浩, 王旻石, 代朋超. 形参数对GH500高温合金热变形行为的影响[J]. 特殊钢, 2025, 46(3): 102-105.
[2]	杨睿, 李阳, 孙萌, 马帅, 毛昀惬, 姜周华. 钛微合金钢冶炼过程中TiN生成与控制的研究进展[J]. 特殊钢, 2025, 46(1): 1-15.
[3]	杨旭, 鲍思前, 康筱龙, 胡家瑞, 刘晨, 田仁敏. 2 100 MPa级桥梁缆索用冷拔钢丝微观组织演变及强化机制[J]. 特殊钢, 2025, 46(1): 92-98.
[4]	刘军凯, 于一鹏, 张敬霖, 张建生, 张建福. 变形量和加热温度对2205双相不锈钢冲击韧性的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(6): 69-72.
[5]	李晴. 固溶温度对GH4163合金显微组织及拉伸性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(5): 97-101.
[6]	袁志钟, 陈露, 张伯承, 刘海明, 牛宗冉, 王致远, 鞠玉琳, 程晓农. LB/M复相热处理工艺对冷作模具钢DC53组织和力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(4): 153-160.
[7]	高培军, 杨密, 张涵, 王文先. 热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(3): 75-79.
[8]	陈玉凤, 张俊粉, 薛启河, 白君, 杨树峰, 李京社. 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(3): 40-18.
[9]	刘雨, 王长军, 王春旭, 刘振宝, 褚韦涵, 梁剑雄. 增材制造高强度钢的研究与应用进展[J]. 特殊钢, 2023, 44(5): 22-32.
[10]	汪开忠, 胡芳忠, 陈世杰, 杨志强, 周大元. 时速400 km高疲劳性能高铁车轴钢研发[J]. 特殊钢, 2023, 44(5): 47-52.
[11]	龚雪婷, 赵吉庆, 杨钢, 杨滨. 淬火冷却方式对20Cr1Mo1VTiB高温螺栓钢低温冲击韧性的影响[J]. 特殊钢, 2023, 44(4): 88-93.
[12]	徐海峰, 李海, 李凤敏, 付胜敏, 明科宇, 郁言. 淬火及回火处理对新型槽帮钢30MnSiCrMo组织性能的影响[J]. 特殊钢, 2023, 44(1): 105-110.
[13]	王兆英, 吴畏, 赵振, 罗文韬, 宋金辉, 喻峰. 紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究[J]. 特殊钢, 2022, 43(6): 89-94.
[14]	杨治争, 严翔, 熊玉影, 官计生. 夹杂物特性对10CrNi3MoV钢冲击韧性的影响[J]. 特殊钢, 2022, 43(5): 33-38.
[15]	张冰冰, 白亚冠, 张鑫, 聂义宏. 固溶和时效处理时间对IN706合金组织与性能的影响[J]. 特殊钢, 2022, 43(4): 75-81.

卷取温度对钛微合金高强钢GCL700强韧性的影响机制

Effect Mechanism of Curling Temperature on the Toughness of Titanium Microalloyed High-strength Steel GCL700

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