试制Nb微合化控冷HRB400钢筋的技术思路是将Nb微合金化技术和控制轧制、控制冷却技术进行综合应用,通过成分优化和工艺优化,开发出具有成本优势的、生产上简便易行的全套生产工艺。Nb在钢筋中的重要的作用主要表现在3个方面:细晶强化、沉淀强化和相变强化,以晶粒细化为
强化主导因素。Nb的有效作用因素包括:
1)在铸坯凝固的过程中,先期析出的NbC、Nb(CN)微小弥散质点,将有利于形成细小的等轴晶组织,而这种细小的等轴晶组织有利于形成细小的原始奥氏体晶粒,而且微小弥散质点将在加热过程中抑制奥氏体晶粒的长大。
2)高温析出抑制奥氏体形变再结晶晶粒长大,并进而细化铁素体晶粒,对钢产生强化作用。
3)低温奥氏体形变时的诱导析出诱导相变。只有在低温奥氏体形变时才有,作用有限。
4)终轧后在铁素体晶内析出。析出量少,作用有限。
5)抑制铁素体形成,具有中温转变的倾向。
在生产大规格钢筋时和在控制冷却能力弱或无快速冷却能力的条件下生产小规格的钢筋时,可在Nb微合金化的基础上加入微量的Ti。Ti对Nb微合金化HRB400钢筋的有效作用因素包括:
1)进一步细化铸造组织和抑制高温加热时奥氏体晶粒的长大。
2)高温析出抑制奥氏体形变再结晶晶粒长大。
3)Nb、Ti复合加入,可降低高温塑性低谷区的开始温度和提高低谷区的塑性。可使在900℃以上的温度区间矫平铸坯,避免产生铸坯表面横裂。
Nb微合金化HRB400钢筋轧制时由于降低了Nb质量分数并对N质量分数加以限制,所以轧制时钢坯加热温度不必太高,按1050~1220℃范围控制即可。在950℃以上完成轧制即基本在奥氏体再结晶区完成轧制是为了实现再结晶细化,且现行的轧钢设备和工艺容易实现。轧制温度在部分再结晶区容易产生混晶,对性能产生不利影响。而轧制温度在未再结晶区则现行的轧钢设备和工艺难以实现。降低Nb质量分数引起的强度损失主要靠加速相变前奥氏体的冷却来弥补,加速冷却有利于防止奥氏体晶粒长大,也有利于抑制Nb的C、N化物在中温区的析出和长大,并增加析出形核率,增加其阻止再结晶晶粒长大的作用,相变前奥氏体晶粒细化导致了最终产品的组织细化。加速冷却还有利于C、N化物在低温区析出。增加的细晶强化和析出强化提高了钢筋的强度。但钢筋的上冷床温度必须控制在800℃以上或Ac3温度以上,是为了防止钢筋表层出现回火组织和钢筋断面上出现过多的贝氏体等低温相变产物。当然,钢筋的上冷床温度也不宜过高,以免降低快速冷却的强化效果。
