Nb在低碳鋼中的作用已研究的相當廣泛和深入,加入適量Nb可細化晶粒,提高晶粒粗化溫度,即可提高其在高溫區(qū)的奧氏體晶粒穩(wěn)定性。普通低合金鋼加入微量Nb,可提高屈服強度和沖擊韌性,降低韌脆轉變溫度,改善其可焊性。在高碳鋼中加入微量Nb也能起到良好的效果。近年來,我國微合金化技術和含鈮鋼生產取得了快速發(fā)展,Cr-Nb軌的開發(fā)也取得了良好的效果。然而,在高碳鋼中加入Nb的行為如何,到目前為止,研究較少。在提高強度、韌性方面,不同的文獻還存在矛盾之處。鑒于此,本文在對普通高碳鋼中加入微合金元素Nb的基礎上,通過對比探討了Nb元素對高碳鋼的作用機理。
試驗材料在保證C、Si、Mn含量不變的情況下改變Nb含量。具體成分為(質量分數,%,下同):0.67C,0.62Si,1.01Mn。Nb含量分別為:0,0.04%,0.10%。試驗材料的冶煉在5kg真空感應爐上進行,澆注成5kg的鋼錠。脫模后空冷至室溫,然后將熔煉的鋼錠鍛造成Φ16mm試樣。鍛造工藝如下,鋼錠加熱到1100~1150℃,保溫1h,開鍛溫度1050~1100℃,終鍛溫度大于850℃,空冷,鍛成準16mm線材。鍛后正火,加熱至850℃,保溫30min,出爐空冷。
Nb有利于高碳鋼中鐵素體析出,隨著Nb含量的增加其影響越明顯;Nb的加入可使珠光體的片層變的短小、不規(guī)則。Nb的加入使得鋼的強度降低,韌性變好,微量的Nb就能起到明顯的作用,繼續(xù)加入效果增長不明顯。高碳鋼中加入Nb,可使其CCT曲線向右下方移動,但是Nb含量的增加對珠光體轉變區(qū)的影響不大;在相同冷速條件下,含鈮鋼珠光體片層細化。