本發(fā)明屬于鋼鐵材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦釩微合金鋼。

背景技術(shù)：

微合金鋼是 20 世紀(jì) 70 年代以來發(fā)展起來的一大類高強(qiáng)度低合金鋼。由于其充分利用了鈮，鈦，釩等合金的強(qiáng)化作用。因此微合金鋼被廣泛的應(yīng)用于大型橋梁建筑，制造各類車輛的沖壓構(gòu)件、安全構(gòu)件、抗疲勞零件及焊接件，它也是鍋爐、高壓容器、輸油和輸氣管線，以及工業(yè)和民用建筑的理想材料。

傳統(tǒng)的合金鋼存在著各種不足，主要表現(xiàn)在：1傳統(tǒng)合金鋼的硬度高，但是塑性較差，不便于進(jìn)一步的機(jī)械加工。2傳統(tǒng)合金鋼的耐磨性較差，無法在滿足硬度等條件下，保證合金鋼的使用壽命。3由于受到生產(chǎn)工藝限制，傳統(tǒng)合金鋼的密度較大，導(dǎo)致由該類合金鋼生產(chǎn)出的產(chǎn)品重量較大，難以滿足工業(yè)制造的需求。

中國專利201010258583.2，發(fā)明名稱為微合金鋼及其生產(chǎn)方法，本發(fā)明公開了一種微合金鋼配方，其含有如下的質(zhì)量百分比化學(xué)成分：：0.30％～0.46％ C，0.30％～ 0.50％ Si，0.40％～ 0.90％Mn，0.07％～ 0.20％ V，0.31％～ 1.00％ Cr，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其不足是該類合金鋼的硬度高，但是塑性較差，不便于進(jìn)一步的機(jī)械加工。

中國專利201310295529.6，發(fā)明名稱為鈮微合金的制備方法，本發(fā)明公開了一種鈮微合金的制備方法：，方法步驟如下：1) 脫硫、脫硅處理：將含Nb ＜ 0.03％、Si0.8-1.2％的廢鋼或生鐵熔化，采用含鎂量95％、粒度0.8 ～ 1.4mm的鎂粒噴吹進(jìn)行脫硫，每分鐘噴吹6 ～ 12kg 鎂粒，脫硫后將爐渣除去，脫硫處理后的鐵水中加入脫硅劑，加入量為鐵水重量的4-6％，當(dāng)溫度為1350 ～ 1450℃，時(shí)間10 ～ 20min，鐵水中Si 的含量降低到0.06 ～ 0.10％時(shí)，同時(shí)控制爐渣堿度為1.3 ～ 1.8，將脫硅產(chǎn)生的渣去除。其不足該鈮微合金的使用塑性差且壽命較短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是給出一種具有高強(qiáng)度，高壽命，高塑性的鈦釩微合金。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

釩，鈮，鈦等稀有元素對(duì)合金的影響各有不同。應(yīng)用釩，鈮，鈦的微合金化，使得過冷的奧氏體發(fā)生相間沉淀和鐵素體中析出的彌散的碳化物和碳氮化物，產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化。在各種微合金碳化物，氮化物在奧氏體的沉淀?xiàng)l件各不相同。氮化物最穩(wěn)定，一般在奧氏體中最容易沉淀，對(duì)奧氏體高溫形變，再結(jié)晶和晶粒長大起到抑制作用。碳化物和碳氮化物穩(wěn)定性稍差，一般在奧氏體轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生相間沉淀和從過飽和和鐵素體中析出，從而產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化。微合金鋼中每加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%鈮和鈦，使屈服強(qiáng)度增高30-50MPa;每增加0.10%釩，使得屈服強(qiáng)度增高150-200MPa。

當(dāng)鋼中含有一定量碳和氮時(shí)，鋼中微量鈦主要以TiN的形式出現(xiàn)，細(xì)化奧氏體晶粒，鋼中微量鈮可以在高溫形變時(shí)析出NbN 和鈮的晶界偏聚細(xì)化奧氏體晶粒，又可以在隨后發(fā)生相間沉淀和從過飽和和鐵素體析出Nb（C,N）產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化。釩主要是在相變時(shí)發(fā)生相間沉淀和從過飽和的鐵素體中析出的，產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化作用。依據(jù)Hall-Petch關(guān)系，給出了綜合屈服強(qiáng)度表達(dá)式。

微合金鋼中每加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%鈮和鈦，使屈服強(qiáng)度增高30-50MPa;每增加0.10%釩，使得屈服強(qiáng)度增高150-200Mpa。

式中，第一項(xiàng)為基體對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，約200MPa；第二項(xiàng)表示幾種元素的固溶強(qiáng)化第三項(xiàng)表示幾種元素的沉淀強(qiáng)化；第四項(xiàng)是晶粒尺寸對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，式中的系數(shù)為已知，實(shí)際測出后，沉淀強(qiáng)化的總貢獻(xiàn)即可得出。

微合金一般要求有較低的韌-脆轉(zhuǎn)化溫度FATT₅₀（℃），這樣可以保證微合金鋼的沖擊韌性和強(qiáng)度達(dá)到要求。微合金中隨著含碳量的增加，微合金中的珠光體相應(yīng)增加。珠光體由于有大量脆性的片層狀滲碳體，因而有增高FATT₅₀（℃）的作用，一般能增加100（℃）以上。鋼中每增加1%體積的珠光體，將使得FATT₅₀（℃）升高2.2（℃），故所示的微合金鋼保證碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要小于0.25%。 微合金中元素錳，鎳和鉻固溶于鐵素體中可以降低FATT₅₀（℃），而磷，硅固溶后均升高FATT₅₀（℃）。錳含量在1%-1.5%范圍可促進(jìn)鐵素體中在形變時(shí)發(fā)生交滑移，使滑移系在低溫下仍然起作用，且錳還使三次滲碳體難于在鐵素體晶界析出，減少了晶界在形變時(shí)形成的裂紋源。故錳可改善鋼的沖擊韌性，稍降低FATT₅₀（℃）。鎳和錳一樣促進(jìn)鐵素體在形變時(shí)發(fā)生交滑移，降低其存在溫度，使得FATT₅₀降低，并提高沖擊韌性。磷，錫，硅等則相反，限制鐵素體在形變時(shí)發(fā)生交滑移，使得滑移系失去作用的溫度升高，從而降低沖擊韌性，升高FATT₅₀。碳和氮在鐵素體中溶解量雖小，但危害最大。固溶的間隙碳 ，氮原子強(qiáng)烈升高鋼的FATT₅₀，并產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效。少量鋁可固定氮和脫氧，并細(xì)化晶粒，使得鋼的FATT₅₀（℃）下降。同時(shí)非金屬夾雜物會(huì)大大降低微合金鋼的沖擊韌性及平臺(tái)能。塑性MnS夾雜物在軋制時(shí)沿軋制方向延伸成條狀，割裂基體，惡化微合金鋼的橫向性能。鋼中加入稀土元素，可與硫，氧等雜質(zhì)元素形成球狀不變形的稀土硫氧化物(RE)₂O₂S，條狀的MnS消失，使得橫向與縱向的沖擊韌性都不受到影響。因此所述微合金中要加入適當(dāng)?shù)南⊥猎貋砜朔s質(zhì)所帶來的不利影響。

所述一種鈦釩微合金的各種元素質(zhì)量百分比為：

碳C ：0.10-0.25％；硅Si: 0.25％～1.2％；錳Mn：0.5％～1.5％；鈮Nb: 0.02％～ 0.06％；鈦Ti：0.015％～0.025％：鋁Al ：1.2％～2.0％；氮N ：0.002％～ 0.008％；釩V:0.04%-0.15%；鉻Cr:0.01-0.05%；其余為鐵Fe和少量的其它雜質(zhì)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

碳C ：0.1％；硅Si: 0.80％％；錳Mn：1.2％；鈮Nb: 0.03％；鈦Ti：0.012％：鋁Al ：1.2％；氮N ：0.002％；釩V:0.15%；鉻Cr:0.02%；其余為鐵Fe和少量的其它雜質(zhì)。

實(shí)施例2：

碳C ：0.25％；硅Si: 1.2％；錳Mn：0.6％；鈮Nb: 0.02％；鈦Ti：0.025％：鋁Al ：1.2％；氮N ：0.003％；釩V:0.15%；鉻Cr:0.05%；其余為鐵Fe和少量的其它雜質(zhì)。

實(shí)施例3：

碳C ： 0.20％；硅Si: 1.0％；錳Mn：0.8％；鈮Nb: 0.06％；鈦Ti： 0.025％：鋁Al ：1.5％；氮N ：0.008％；釩V: 0.15%；鉻Cr:0.02%；其余為鐵Fe和少量的其它雜質(zhì)。

由以上實(shí)例制造出的釩鈦微合金具有硬度高，塑性好，便于機(jī)械加工，在不降低微合金強(qiáng)度的前提下，能夠有效的提高釩鈦微合金的使用壽命，由此表明所述的釩鈦微合金有著較好的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。