蕪湖人本合金有限責任公司

為了弄清釩在珠光體組織轉變中的作用和沉淀析出的規律,通過電化學萃取分析結合透射電子顯微鏡觀察研究了釩含量對PD3鋼中碳化釩析出行為的影響。研究結果表明:PD3鋼的鐵素體和滲碳體中固溶釩的飽和溶解度分別為0.09%和0.23%左右;當鋼中釩含量低于0.21%時,釩主要以固溶形式存在,只有量的碳化釩質點無序析出;當鋼中釩含量增加,超過飽和溶解度后,多余的釩則主要以碳化釩的形式析出;當鋼中釩含量高于0.21%,達到0.33%時,碳化釩將以無序狀態和/相間沉淀0兩種方式大量析出。

低碳鋼中加入微量釩,可以在鐵素體中析出碳化釩微粒,而奧氏體中溶解的碳化釩在轉變時形成界面沉淀產生強化作用,對此,不少研究者進行過定量研究。由于碳化釩在奧氏體中有較高的溶解度,它們在一般的?；幚碇蠹闯恋砦龀?所以低碳鋼中加入微量釩可起到較強的沉淀強化作用。

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視頻作者：蕪湖人本合金有限責任公司

鐵素體中碳化釩的析出規律

鐵素體中的碳化釩是在相變時以相間沉淀的方式析出的。相間沉淀是一個典型的共析轉變過程。對這一過程的分析,既要考慮熱力學驅動力的能量因素,也要考慮動力學過程的時間因素。對PD3鋼而言,碳化釩的相間沉淀析出與通常的低碳低釩鋼相比有三點不同:

,低碳低釩鋼碳化釩的相間沉淀是在奧氏體向先析鐵素體轉變過程中發生的,析出溫度較高;而PD3鋼碳化釩的相間沉淀是在珠光體轉變過程中發生的,析出溫度較低。

第二,低碳低釩鋼碳化釩的相間沉淀取決于鐵素體和奧氏體的界面及其移動;而PD3鋼不僅要受鐵素體和奧氏體界面的影響,而且要受珠光體轉變過程中滲碳體形成的影響,析出方式更為復雜。

第三,低碳低釩鋼相間沉淀發生時,碳和釩原子只能通過反應形成碳化釩或形成固溶體;而PD3鋼中碳和釩原子既有可能進入滲碳體形成合金滲碳體,也有可能形成碳化釩,多個過程互相競爭,所以,相間沉淀只能在珠光體片間距較寬的鐵素體區域內發生。

釩在鋼中的主要作用是：

(1) 碳氮化釩的析出溫度較低，固溶在奧氏體中，晶界遷移的拖拽力低。這將有利于奧氏體再結晶，容易實施再結晶控軋，沿鋼材截面組織均勻。在很寬的溫度范圍內，能得到均勻再結晶晶粒，終軋溫度對力學性能影響不大。相比較其它微合金鋼和合金鋼而言，含釩鋼的軋制抗力較小，與碳錳鋼相當。

(2) 在鐵素體或馬氏體中析出，產生析出強化作用，一般在鐵素體中的析出強化增量在50MPa～100MPa。通過提高鋼中氮含量可以促進釩的析出，獲得更大的析出強化效果。這在高強度熱軋帶肋鋼筋的生產中是一項好技術，達到節約釩的使用量，提高析出強化量的作用。

(3) 馬氏體鋼中添加釩可以增大鋼的抗回火軟化性能，使鋼在回火過程中保持馬氏體板條形態，或者在回火過程中析出碳化釩，產生二次硬化效應。