合金元素Al对微B处理特厚钢板淬透性及力学性能的影响研究

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介绍：

该研究来自钢铁研究总院工程钢研究所潘涛教授团队的研究成果。论文标题“合金元素Al对Micro-B加工超厚钢板淬透性和机械性能的影响”发表于Acta Metallurgical Journal，2014年第4期，第431-438页。

海洋平台采用高附加值特厚钢板，厚度为127-210mm。产品性能要求非常严格，要求钢板的屈服强度达到690MPa以上，要求考核-80℃--40℃的低温冲击韧性，并对钢板的厚度有要求。微观结构和机械性能在方向上保持均匀。

由于厚钢板导热速率的限制，冷却速率最低的特厚钢板心部在淬火过程中不易获得淬火组织。其结果是，钢板心部的冲击韧性显着降低。成为该产品应用和生产中的一大难题。

在本文中，作者主要讨论了Ti、Al、V等合金元素，特别是Al对特厚钢板体系中含B钢淬透性和力学性能的影响。

B元素提高淬透性的效果主要取决于淬火前B在钢中的固溶状态。只要钢中存在0.0003%-0.0005%的固溶B，就可以显着延迟冷却过程中晶界的偏析。如果形成BN颗粒，高温相变的发生将会产生相反的效果。那么增加其他元素对N的竞争关系，理论上会有利于减少BN的形成，从而增加B的固溶体。那么如何控制呢？利用Thermo-calc软件计算各种强N元素的析出量与温度的关系。

各种强N元素的降水量与温度的关系

从图中可以清楚地看出，微Ti处理可以固定钢中的大部分N，使B保持固溶状态。但由于TiN析出温度高，容易聚集长大，形成粗大颗粒，降低钢的质量。低温韧性。因此，Ti一般不作为固态N元素使用。然后用Thermo-calc软件计算不含Ti元素的其他固体N元素的析出行为！

假设V、Al、B、N元素常规含量分别为0.1%、0.02%、0.001%、0.004%，计算结果如下。

钢中V、Al、B元素与N的竞争关系

计算表明，添加正常含量的Al元素并不能阻止B的析出，正常含量则不起作用。因此考虑不同Al含量对N凝固效果的影响。利用Thermo-calc软件计算不同Al含量对AlN的影响和BN析出的影响。

不同Al含量对AlN析出的影响

不同Al含量对BN析出的影响

计算结果表明，随着Al含量的增加，AlN的起始析出温度升高，析出总量也增加，表明Al的固氮能力增强。添加稍过量的Al元素，可大大减少BN析出量，保持固溶B含量，提高钢的淬透性。

Thermo-calc软件具有强大的相图计算功能。通过将问题逐层分解，转化为简单的计算问题，计算结果可以大大节省测试时间，提高验证测试的效率，从而快速指导研发和生产实践。