低合金高強(qiáng)度耐磨板用途廣泛，涵蓋建筑結(jié)構(gòu)、汽車和管線行業(yè)。典型耐磨板碳含量小于3%。合金加入量通常不到0.1%，從而被稱作微合金化。微合金化元素通過碳化物、氮化物和碳氮化物的析出，改善耐磨板的力學(xué)性能。析出物尺寸、分布、析出分?jǐn)?shù)及析出物類型都是決定耐磨板的使用性能的重要因素。析出物延遲和/或阻止奧氏體再結(jié)晶并在最終基體中產(chǎn)生析出強(qiáng)化，在熱軋過程中，微合金化元素在低的終軋溫度下延遲奧氏體再結(jié)晶，從而獲得細(xì)晶轉(zhuǎn)變組織。
鈮通常是熱軋耐磨板中的重要添加元素，加入量在0.01%~0.1%范圍內(nèi)。過去，進(jìn)行了許多研究，以理解鈮的析出對熱軋變形過程中奧氏體再結(jié)晶的影響，并確定在再加熱過程中鈮的溶解動(dòng)力學(xué)。這方面的系統(tǒng)深入研究，更好地幫助理解微合金化析出對高強(qiáng)度微合金耐磨板的力學(xué)性能的作用，了解不同鈮含量及形變熱處理的影響。在形變熱處理時(shí)，鈮是細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化元素。然而，關(guān)于凝固過程及熱軋前的處理過程中鈮的析出方面的研究去卻不多。
研究的目的是掌握耐磨板薄板坯加工過程中熱軋前鈮的析出，重點(diǎn)理解不同鈮加入量和凝固情況下鈮的析出行為。對低、中、高鈮鋼及不同的取樣位置（即鑄機(jī)和出隧道加熱爐后）的試樣進(jìn)行研究分析，以幫助理解和優(yōu)化耐磨板中最佳鈮加入量和加工條件。提高鈮加入量，通過提高析出物形核和長大的驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)在熱軋前鈮提前析出，這將可能導(dǎo)致加入的合金未被充分利用，因此必須要更好地理解成分和工藝參數(shù)是如何影響熱軋前鈮的析出。本實(shí)驗(yàn)特別采用了由CSP工藝獲得的薄板坯，不過，研究結(jié)果應(yīng)該對更寬范圍的熱裝耐磨板坯都有指導(dǎo)意義。
1.試驗(yàn)過程
微合金析出研究由美國紐柯鋼鐵公司Arkansaa廠提供。研究全過程中采用電化學(xué)萃取技術(shù)，定量分析溶解及析出的合金量。初步準(zhǔn)備試驗(yàn)測試采用高強(qiáng)度V-Nb鋼，以確定在試樣準(zhǔn)備時(shí)淬火是否充分。在淬火試驗(yàn)后，試制了低、中、高鈮含量的鋼。設(shè)計(jì)鈮含量不同的試驗(yàn)用鋼，目的是研究在不同合金含量、板坯溫度差及熱軋前不同位置微合金析出行為。在進(jìn)行鈮的析出研究前，進(jìn)行了中等鈮含量試驗(yàn)鋼的重復(fù)性試驗(yàn)，以確保電化學(xué)萃取過程提供準(zhǔn)確、可再現(xiàn)的結(jié)果。
1)析出物電化學(xué)萃取
固溶及析出的微合金元素的定量測定是本研究的關(guān)鍵。由于耐磨板中合金元素濃度低，很難用常規(guī)技術(shù)測定固溶的微合金量，但利用電化學(xué)萃取技術(shù)，可定量測定加入的微合金元素在鋼基體中的溶解分?jǐn)?shù)與以析出物形式存在的分?jǐn)?shù)，更好地理解鈮的析出行為。