钒对中碳非调质钢组织性能的影响

组织性能模型量化是未来钢铁材料研究的重点，成熟的模型量化技术除可减少大量的检测费用支出外，还可使材料成分、工艺设计与性能匹配程度大大提高，从而降低设计成本。与调质钢相比，非调质钢对锻造工艺的敏感性较大，但是在实际生产中对冷速的控制较难，导致对材料性能的均匀性控制很难，所以目前提高非调质钢性能均匀、强韧性匹配的最有效手段就是控制钢材的成分，提高材料目标性能匹配的置信区间。
昆明理工大学的学者利用金相显微镜、透射电镜及物理化学相分析等方法研究4种不同钒含量的中碳非调质钢锻后空冷下的微观组织参数与材料力学性能的定量关系。结果表明：随着V含量的增加，铁素体体积分数增多且晶粒尺寸减小，珠光体片层间距变细，直径小于10nm的析出相粒子占比增加。当V质量分数增至0.2％时材料的韧性急剧降低。材料硬度随V质量分数的增加而增大且铁素体与珠光体的显微硬度比值增大，但材料的屈服强度并不完全取决于铁素体；在Hall-Patch公式、固溶元素强化系数和Ashby-Orowan模型等理论的基础上结合相关文献的实验数据，建立了一个普遍适用于V微合金化中碳非调质钢屈服强度的预测方程。