特厚规格钢板组织性能均匀性控制一直是世界性的难题,我室钢种开发团队杜林秀教授、博士生胡军同学等在前期铁素体非均匀形核理论研究方面取得重要研究成果。最近,课题组将上述理论研究成果应用于特厚规格钢板轧制过程组织性能控制,在解决特厚规格钢板厚度方向组织性能均匀性方面取得重要进展。基本思路是通过V-N微合金成分设计和适当温度下的控制轧制,使得高温奥氏体晶内析出一定数量的尺寸在20-30nm的VN析出物,这些析出物可以作为铁素体相变的非均匀形核位置;轧后通过较快速的冷却,使钢板冷却到一定温度,从而使铁素体晶粒得到充分的细化,而且快速冷却之后的缓冷过程中,铁素体晶内还会析出尺寸在10nm以下的V(C,N),沉淀强化作用明显。按照这种思路,课题组进行了多次特厚规格钢板实验室轧制试验,利用150mm厚V-N钢坯料轧制80mm特厚钢板,样品组织性能检测结果如下:
(1) 1/4、1/2的组织均为多边形铁素体、针状铁素体及少量的珠光体,全厚度方向弥散VN析出物均为纳米尺度,因此80mm厚的钢板获得了近均匀的组织分布。
(2) 1/4厚度的屈服强度、抗拉强度、断后延伸率分别为550MPa、655MPa、27%,-20℃及-40℃的冲击功分别为136J及93J。1/2厚度的屈服强度、抗拉强度、断后延伸率分别为515MPa、645MPa、30%,-20℃及-40℃的冲击功分别为87J及71J。
(3) 150-300nm的AlN+VN及20-30nm圆形和椭圆形V(C,N)析出物为针状铁素体的有效形核点,导致80mm厚钢板接近均匀的组织及优异的力学性能。
上述结果表明,利用VN对铁素体非均匀形核的促进作用,通过轧制工艺和冷却工艺的调整,VN微合金化+控制轧制和控制冷却工艺可以在特厚规格钢板提高组织均匀性和强韧性方面发挥重要作用,这将为高强韧性特厚规格钢板的生产提供一种新的途径。

80mm厚钢板不同厚度OM组织及TEM析出物形貌
