釩鋼冶金原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　釩是鋼中經(jīng)常添加的重要微合金元素及合金元素?！垛C鋼冶金原理與應(yīng)用》全面系統(tǒng)地闡述了釩在鋼中的物理冶金原理、釩鋼的最新研究成果和應(yīng)用的新進展。
　　《釩鋼冶金原理與應(yīng)用》（作者楊才福、張永權(quán)、王瑞珍）首先介紹了釩的資源分布及其化合物、釩在鋼中的物理冶金原理以及含釩鋼中氮的有益作用；然后詳細闡述了釩鋼的生產(chǎn)工藝特點以及釩在各類鋼鐵產(chǎn)品中的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀，包括含釩鋼的焊接性，釩微合金化的棒線材、型鋼、非調(diào)質(zhì)鋼和熱軋板帶材等結(jié)構(gòu)鋼，含釩的彈簧鋼、工具鋼、耐熱鋼和不銹鋼等合金鋼；最后，簡單介紹了釩在鑄鋼和鑄鐵中的作用以及應(yīng)用情況。
　　《釩鋼冶金原理與應(yīng)用》對冶金企業(yè)、科研院所從事鋼鐵材料研究和開發(fā)的科技人員、工藝開發(fā)人員具有重要參考價值，也可供中、高等院校金屬材料專業(yè)的師生、研究生閱讀和參考。

書籍目錄

1 緒論
1．1 釩的發(fā)現(xiàn)及資源分布
1．2 釩及其化合物的特性
1．2．1 金屬釩
1．2．2 氧化物
1．2．3 碳化物和氮化物
1．2．4 釩酸鹽
1．2．5 釩的毒性
1．3 釩的生產(chǎn)和應(yīng)用
1．4 含釩鋼的發(fā)展
1．5 釩鋼的技術(shù)經(jīng)濟性和環(huán)境優(yōu)勢
參考文獻
2 物理冶金基礎(chǔ)
2．1 熱力學(xué)基礎(chǔ)
2．1．1 固溶度
2．1．2 熱力學(xué)計算模型
2．2 析出動力學(xué)
2．2．1 析出相變的動力學(xué)理論
2．2．2 碳氮化釩析出動力學(xué)計算和實驗結(jié)果
2．2．3 碳氮化釩的Ostwald熟化
2．3 微合金化對奧氏體的調(diào)控作用
2．3．1 奧氏體晶粒尺寸的控制
2．3．2 釩對形變奧氏體再結(jié)晶的影響
2．3．3 釩對奧氏體-鐵素體相變的影響
參考文獻
3 釩在鋼中的析出
3．1 析出相類型
3．2 奧氏體中的析出
3．2．1 夾雜物上的析出
3．2．2 奧氏體晶界上的析出
3．2．3 奧氏體晶內(nèi)的析出
3．3 鐵素體中的析出
3．3．1 纖維狀析出
3．3．2 相間析出
3．3．3 隨機析出
3．4 貝氏體中的析出
3．5 回火過程中的析出
3．6 析出強化作用
參考文獻
4 氮在含釩鋼中的作用
4．1 氮的強化作用
4．1．1 間隙式固溶強化
4．1．2 析出強化
4．2 氮對細化晶粒的作用
4．2．1 氮促進晶內(nèi)鐵素體的形核
4．2．2 提高相變細化比率
4．3 氮對析出的影響
4．3．1 氮促進釩的析出
4．3．2 氮對奧氏體中析出的影響
4．3．3 氮對鐵素體中析出的影響
4．4 釩的節(jié)約
4．4．1 建筑用鋼筋
4．4．2 H型鋼
4．4．3 非調(diào)質(zhì)鋼
4． 5釩-氮微合金化的實際應(yīng)用
4．5．1 釩-氮微合金化在組織細化中的應(yīng)用
4．5．2 釩-氮微合金化在析出強化中的應(yīng)用
參考文獻
5 釩鋼的工藝特性及其與組織性能的關(guān)系
5．1 釩鋼的工藝特點
5．2 連鑄工藝
5．3 熱機械控制工藝（17MCP）
5．3．1 再結(jié)晶控制軋制工藝
5．3．2 控制軋制工藝
5．3．3 第三代TMCP工藝
5．3．4 TMCP軋制過程中的組織演變
5．3．5 TMCP材料的工藝與性能的關(guān)系
5．3．6 TMCP工藝的實際應(yīng)用
5．4 釩鋼的熱處理
5．4．1 調(diào)質(zhì)熱處理
5．4．2 正火熱處理
參考文獻
6 含釩鋼的焊接性
6．1 釩對焊接熱裂紋和冷裂紋的影響
6．1．1 熱裂紋
6．1．2 冷裂紋
6．2 釩在焊接熱影響區(qū)中的硬化特性
6．3 釩在焊接熱影響區(qū)中的作用
6．3．1 釩的碳氮化物在焊接熱影響區(qū)中的溶解度
6．3．2 釩對焊接粗晶區(qū)原始奧氏體晶粒尺寸的影響
6．3，3 釩對焊接粗晶區(qū)相變的影響
6．3．4 釩對焊接熱影響區(qū)組織的影響
6．3．5 釩對焊接熱影響區(qū)韌性的影響
6．4 合金元素對含釩鋼焊接熱影響區(qū)組織及韌性的影響
6．4．1 氮元素的影響
6．4．2 鋁元素的影響
6．4．3 鈮元素的影響
6．4．4 鈦元素的影響
6．5 焊接熱輸入對含釩鋼焊接熱影響區(qū)組織及韌性的影響
6．5．1 熱輸入對焊接熱影響區(qū)組織的影響
6．5．2 熱輸入對焊接熱影響區(qū)韌性的影響
參考文獻
7 釩微合金化結(jié)構(gòu)鋼
7．1 線材和棒材
7．1．1 熱軋鋼筋
7．1．2 高碳硬線鋼
7．1．3 高強度熱處理Pc棒
7．2 微合金非調(diào)質(zhì)鋼
7．2．1 合金化和工藝特點
7．2．2 釩和氮的作用
7．2．3 硫含量的影響
7．2．4 各國非調(diào)質(zhì)鋼的研發(fā)和生產(chǎn)
7．3 型鋼
7．3．1 型鋼的種類
7．3．2 型鋼的組織性能均勻性
7．3．3 釩微合金化技術(shù)在型鋼中的應(yīng)用
7．4 熱軋鋼板和帶鋼
7．4．1 釩在熱軋板帶鋼中的作用
7．4．2 含釩熱軋板帶鋼品種
7．5 薄板坯連鑄連軋高強度帶鋼
7．5．1 薄板坯連鑄連軋工藝的冶金學(xué)特征
7．5．2 薄板坯連鑄連軋工藝的微合金化要求及釩微合金化
7．5．3 薄板坯連鑄連軋釩微合金化技術(shù)的研究與開發(fā)
7．5．4 薄板坯連鑄連軋含釩高強度鋼的生產(chǎn)實踐及應(yīng)用
7．6 冷軋鋼板
7．6．1 高強度低合金鋼
7．6．2 超低碳IF鋼
7．6．3 雙相鋼
7．6．4 相變誘發(fā)塑性鋼
7．6．5 孿晶誘發(fā)塑性鋼
7．7 無縫鋼管
7．7．1 無縫鋼管的工藝特征
7．7．2 熱軋態(tài)和正火態(tài)無縫管
7．7．3 調(diào)質(zhì)態(tài)無縫管
7．7．4 含釩無縫管的品種
參考文獻
8 含釩合金鋼
8．1 合金結(jié)構(gòu)鋼
8．1．1 分類及特點
8．1．2 釩在合金結(jié)構(gòu)鋼中的作用
8．1．3 彈簧鋼
8．1．4 高強度緊固件用鋼
8．2 工具鋼
8．2．1 合金工具鋼
8．2．2 高速工具鋼
8．2．3 粉末冶金工模具鋼
8．3 耐熱鋼
8．3．1 釩在耐熱鋼中的作用
8．3．2 常用含釩耐熱鋼牌號
8．3．3 典型含釩耐熱鋼的應(yīng)用
8．4 不銹鋼
8．4．1 釩在不銹鋼中的作用
8．4．2 釩在不銹鋼中的應(yīng)用
參考文獻
9 含釩鑄鐵和鑄鋼
9．1 鐵-碳-釩系三元相圖
9．2 含釩鑄鐵
9．2．1 釩在鑄鐵中的存在形式及作用
9．2．2 含釩鑄鐵的組織與性能
9．2．3 含釩鑄鐵的應(yīng)用
9．2．4 含釩鑄鐵的新進展
9．3 含釩鑄鋼
9．3．1 釩在鑄鋼中的存在形式
9．3．2 釩對鑄鋼組織和性能的影響
9．3．3 含釩鑄鋼的應(yīng)用
9．3．4 含釩微合金化鑄鋼
9．3．5 一些含釩鑄鋼品種及牌號
參考文獻
關(guān)鍵術(shù)語索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   7.2.1合金化和工藝特點 從世界各國非調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分來看，基本上是中等碳含量，含有一定的硅、錳等固溶強化元素。非調(diào)質(zhì)鋼的另一個顯著成分特點是均含有適量的微合金元素，如釩、鈮、鈦、硼等。微合金元素的存在，使非調(diào)質(zhì)鋼在軋制（或鍛造）狀態(tài)下具有調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能成為可能。 非調(diào)質(zhì)鋼本質(zhì)上是一種機械結(jié)構(gòu)用鋼，要求具有與調(diào)質(zhì)鋼基本相當?shù)牧己镁C合力學(xué)性能。對于調(diào)質(zhì)態(tài)的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其軋制（鍛造）工藝是產(chǎn)品的中間過程，僅對性能產(chǎn)生有限的影響，零件的最終力學(xué)性能主要依賴調(diào)質(zhì)熱處理工藝的控制。而對于非調(diào)質(zhì)鋼來說，軋制（鍛造）及后續(xù)冷卻是近終態(tài)生產(chǎn)工藝，其加熱溫度、變形工藝、終軋（鍛）溫度及變形后的冷卻制度均對產(chǎn)品的最終力學(xué)性能產(chǎn)生直接影響。而微合金化方式只有與適當?shù)能堉疲ㄥ懺欤┕に嚰袄鋮s工藝相結(jié)合，才能充分發(fā)揮兩者（微合金化和控軋控冷）的有效作用，達到優(yōu)化的強韌化效果。 非調(diào)質(zhì)鋼的工藝特點決定其最常用的微合金化元素是釩。非調(diào)質(zhì)鋼中釩元素的強化作用主要取決于富氮的V（C，N）粒子在先共析鐵素體、珠光體鐵素體或貝氏體鐵素體中的彌散析出。非調(diào)質(zhì)鋼中的釩含量一般為0.06％～0.15％。通常情況下，隨著釩含量的增加，非調(diào)質(zhì)鋼的屈服強度和抗拉強度顯著增加，而伸長率及沖擊韌性有所下降。 非調(diào)質(zhì)鋼達到調(diào)質(zhì)鋼的強度性能，在很大程度上依靠釩鋼的析出強化作用，而析出強化或多或少對沖擊韌性有損害作用。近些年，為改善非調(diào)質(zhì)鋼的韌性水平發(fā)展了一系列新的技術(shù)和相應(yīng)的新鋼種，包括采用阻止晶粒過分長大的細化技術(shù)思路、氧化物冶金工藝及相應(yīng)的晶內(nèi)鐵素體技術(shù)思路等。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，目前，在保持強度基本一致的前提下，工業(yè)生產(chǎn)非調(diào)質(zhì)鋼的沖擊韌性已經(jīng)可接近、達到甚至超過調(diào)質(zhì)鋼的水平。 7.2.2釩和氮的作用 微合金化是非調(diào)質(zhì)鋼的核心技術(shù)，釩又是非調(diào)質(zhì)鋼獲得強韌性的主要微合金化元素。為改善非調(diào)質(zhì)鋼中釩元素的析出狀況，提高性能水平，經(jīng)常規(guī)定鋼中氮含量應(yīng)高于一般水平。在非調(diào)質(zhì)鋼中，普碳（非微合金化）鋼、含釩鋼和V—N鋼在奧氏體調(diào)控、顯微組織及析出行為、強韌性、應(yīng)變時效、疲勞性能等方面均體現(xiàn)出較大的差異。 通常情況下，由于溶解度較大，釩的加入基本不影響高溫奧氏體的再結(jié)晶行為和晶粒尺寸，但是隨著奧氏體溫度的降低，釩的析出趨勢逐漸增大（尤其在增氮的條件下），奧氏體的再結(jié)晶受到一定程度的抑制，對變形奧氏體起到一定的調(diào)控作用。而釩對相變的作用也與釩的析出和溶解有一定的關(guān)系。在相變前析出的一定數(shù)量和尺寸的V（C，N）粒子（包括單獨形核析出和以MnS等夾雜物為形核質(zhì)點析出），誘導(dǎo)鐵素體形核，提高鐵素體相變形核率，從而細化鐵素體晶粒尺寸。上述作用的綜合影響，導(dǎo)致釩對非調(diào)質(zhì)鋼的強度和韌性的作用非常復(fù)雜，既與釩、氮的析出強化和V（C，N）的晶粒細化效果有關(guān)系，也和顯微組織的變化情況相對應(yīng)。

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