氧化物冶金

1、釩元素最早作為一個(gè)重要的鋼的合金元素源自于釩鋼回火后所得到的性能。由于透射電子顯微鏡的分辨率達(dá)到了~1nm以及選區(qū)電子衍射技術(shù)的進(jìn)步提升了對(duì)釩鋼顯微組織進(jìn)行研究的興趣。第二項(xiàng)及時(shí)的技術(shù)進(jìn)步是控制軋制特別是板、帶產(chǎn)品控軋技術(shù)的開發(fā)。本概述的內(nèi)容包括以下幾方面的歷史背景即淬火回火釩鋼等溫時(shí)效時(shí)、常規(guī)控軋時(shí)和薄板坯直接裝爐時(shí)的析出以及提高釩微合金鋼強(qiáng)韌性的進(jìn)展。介紹釩鋼顯微組織的特征特別是析出物化學(xué)成分的分析方法及技術(shù)的進(jìn)步由于20世紀(jì)70年

2、代X光能譜分析的運(yùn)用電子能損失譜的運(yùn)用使得釩微合金鋼中碳和氮的定量分析得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今關(guān)于釩鋼還存在許多矛盾的課題。這些課題包括：釩碳化物均勻析出物的形核次序這類形核是否是共格形核釩析出物的化學(xué)成分相間析出的形核機(jī)制奧氏體中釩的碳氮化物形變誘導(dǎo)析出的重要性相間析出和鐵素體中的無序析出對(duì)屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)以及工藝過程參數(shù)對(duì)性能的影響。對(duì)這些課題進(jìn)行討論并將結(jié)合其它合金的長(zhǎng)期研究集中討論熱軋釩微合金鋼氧化物冶金（OxideMetallurgy）是

3、煉鋼、材料領(lǐng)域全新的觀點(diǎn)，是指利用煉鋼過程中生成的尺寸細(xì)小、彌散分布、成分可控的氧化物夾雜作為硫化物、氮化物等異相析出形核點(diǎn)[1]，以改變鋼的組織和晶粒度，使鋼材具有優(yōu)異的韌性、較高的強(qiáng)度尤其是優(yōu)良的焊接性能，是鋼中傳統(tǒng)的夾雜物變害為利[23]。通常認(rèn)為非金屬夾雜物對(duì)鋼材的性能有害，應(yīng)當(dāng)盡量除去，以獲得“純凈”的鋼水；但是鋼水不可避免的會(huì)存在一些夾雜物，過分地追求“純凈”將使得煉鋼成本升高。從“氧化物冶金”的觀點(diǎn)出發(fā)，在煉鋼過程中對(duì)夾雜

4、物的屬性（分布、成分和尺寸等）進(jìn)行有效地控制，利用這些微細(xì)夾雜物來改善焊接HAZ的韌性，將夾雜物這一去不掉的“麻煩”變成實(shí)際的價(jià)值。自1990年新日鐵的研究人員在日本名古屋召開的國(guó)際鋼鐵大會(huì)上首次提出“氧化物冶金”概念以來，氧化物冶金技術(shù)倍受國(guó)際冶金、材料學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注[4]。通過氧化物冶金技術(shù)改善焊接HAZ的組織，達(dá)到提高厚板大線能量焊接性能的目的，有以下兩種重要思路：一種是細(xì)化焊接HAZ的奧氏體晶粒。利用鋼材中彌散分布的微細(xì)夾

5、雜物作為釘扎粒子，在焊接熱循環(huán)的過程中，釘扎奧氏體晶界的移動(dòng)，抑制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而減少脆化組織GBF和FSP的尺寸，達(dá)到改善焊接HAZ韌性的目的；一種是在焊接冷卻過程中，利用夾雜物在奧氏體到鐵素體相變過程中促進(jìn)晶內(nèi)針狀鐵素體(IntragranularAcicularferrite，IAF)的形成，通過針狀鐵素體的分割作用減小晶粒大小，另外針狀鐵素體本身的優(yōu)異韌性也有利于改善焊接HAZ韌性。第一代氧化物冶金技術(shù)第一代氧化物冶金技術(shù)

6、利用TiN粒子的釘扎作用來改善HAZ韌性。有效地發(fā)揮釘扎作用的粒子必須同時(shí)具備以下兩種特性：一是在鋼材中的分散性；二是焊接峰值溫度（1400℃及以上）下的穩(wěn)定性。TiN粒子具有很好的分散性，早在二十世紀(jì)70年代中期，日本新日鐵公司利用TiN釘扎粒子開發(fā)出滿足大線能量焊接性能要求的TiN鋼[5]。在1400℃高溫不溶解并且尺寸小于0.05μm的TiN粒子能夠抑制奧氏體晶粒粗化，隨著TiN釘扎粒子數(shù)量增多，奧氏體晶粒尺寸減小。使用TiN釘扎

7、粒子的氧化物冶金技術(shù)得到進(jìn)一現(xiàn)Mg處理對(duì)船板母材的組織和性能沒有不利的影響，但是有效地改善了鋼板大線能量焊接HAZ韌性。因?yàn)镸g處理工藝向鋼中引入了大量納米級(jí)析出物和微米級(jí)夾雜物，前者在焊接熱循環(huán)過程中強(qiáng)烈釘扎奧氏體晶界，使Mg處理鋼板HAZ原奧氏體晶粒平均尺寸要比常規(guī)工藝鋼板小6倍；后者有效地促進(jìn)晶內(nèi)針狀鐵素體的生長(zhǎng)，從而使大線能量焊接HAZ韌性得到顯著改善。連鑄連軋全稱連續(xù)鑄造連續(xù)軋制（英文：ContinueCastingDirec

8、tRolling，簡(jiǎn)稱CCDR），是把液態(tài)鋼倒入連鑄機(jī)中鑄造出鋼坯（稱為連鑄坯），然后不經(jīng)冷卻，在均熱爐中保溫一定時(shí)間后直接進(jìn)入熱連軋機(jī)組中軋制成型的鋼鐵軋制工藝。連鑄連軋全稱連續(xù)鑄造連續(xù)軋制（英文：ContinueCastingDirectRolling，簡(jiǎn)稱CCDR），是把液態(tài)鋼倒入連鑄機(jī)中鑄造出鋼坯（稱為連鑄坯），然后不經(jīng)冷卻，在均熱爐中保溫一定時(shí)間后直接進(jìn)入熱連軋機(jī)組中軋制成型的鋼鐵軋制工藝。這種工藝巧妙地把鑄造和軋制兩種工藝結(jié)

9、合起來，相比于傳統(tǒng)的先鑄造出鋼坯后經(jīng)加熱爐加熱再進(jìn)行軋制的工藝具有簡(jiǎn)化工藝簡(jiǎn)化工藝、改善勞動(dòng)條件改善勞動(dòng)條件、增加增加金屬收得率金屬收得率、節(jié)約能源節(jié)約能源、提高連鑄坯質(zhì)量提高連鑄坯質(zhì)量、便于便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。連鑄連軋工藝現(xiàn)今只在軋制板材、帶材中得到應(yīng)用。世界上的主流的連鑄連軋生產(chǎn)線有德國(guó)西馬克公司CSP(CompactStripProduction)，意大利達(dá)涅利公司FTSC(FlexibleThinSl