微合金化元素在钢中的作用主要是细化晶粒

1 Nb的作用
　　在超低碳贝氏体钢（ULCB）的整个发展过程中，微量Nb起着独特的作用。这类钢中C含量已经降到0.05%，又不加入较多合金元素，因此强化主要靠位错强化，析出强化特别是组织强化。近年来的研究表明，微量Nb在超低碳贝氏体钢（ULCB）中的作用，主要体现在以下两个方面。
　　1）微量Nb抑制变形再结晶行为，加剧变形奥氏体中的应变积累，大幅度提高相变前组织中的位错密度。超低碳贝氏体钢（ULCB）的优良综合性能主要来自钢的组织细化以及贝氏体中的高位错密度，再实现这一目标，首先需要在控轧过程中，在非再结晶区轧制时引入大量高密度畸变区，这些高密度畸变区在随后的冷却过程中成为相变核心，大幅度促进相变组织细化。同时，要在发生切变形型贝氏体相变过程中，能把相当一部分变形位错保留在贝氏体基体中，从而大幅度提高贝氏体基体强度。为了达到这一点，要求钢种有相当高的热轧再结晶终止温度以及抑制冷却时扩散型铁素体转变的能力，合金成分设计充分考虑了Nb及Nb—B这方面的作用。
　　2）微量Nb与B、Cu的复合作用加快了诱导析出，稳定变形位错结构。微量Nb加入贝氏体钢中的第二个作用是，这类钢高温非再结晶轧制阶段会应变诱导形成极细的Nb（C、N）析出物。这些析出物主要析出在变形晶界及变形位错网上，它们阻碍了位错的恢复以及消失的过程，稳定了位错结构，为随后冷却过程相变形核提供更多机会，同时组织新相的长大，最终细化组织。实验研究表明当Nb和B、Cu综合加入时，它们的综合作用会进一步促进析出过程加速，并且进一步降低冷却时的相变温度，使最终组织进一步细化。 
　　2 Cu的作用
　　对含Cu的超低碳硼钢研究发现，Cu能显著地降低B钢的γ→α转变温度，当采用炉冷时的转变温度降低160℃，即使用最快的冷速，仍可使转变温度降低40℃，实验发现，Cu在单独作用时，对γ→α转变只有中等程度的影响，转变温度降低的数值正比于Cu 的含量，大约1%的Cu使转变温度降低11℃，但是在Cu—B系的低碳B钢中Cu和B的复合作用是很显然的，实际上，它们的复合作用比（Mo+B）的复合作用还强的多。Cu作为合金元素加入到钢中除了对相变点发生影响外，主要是依靠铜钢的时效硬化作用来得到好的综合性能。例如钢中添加了大量的Cu时，依靠Cu的时效硬化，在对韧塑性没有明显损害的条件下，得到高强度。各国的铜钢的Cu含量不同，例如我国常常采用范围在0.08—0.80%，而美国加入的Cu量很高，可达2.0%左右。
　　3 B的作用
B加入钢中的主要作用是提高淬透性，B对淬透性的有利作用是由于推迟了铁素体的形核过程，但并不影响奥氏体或铁素体基体的热力学性能。超低碳贝氏体钢(ULCB)主要利用B在贝氏体晶界上阻碍铁素体的形核，从而推迟奥氏体向铁素体的转变，提供一个很宽的范围来形成贝氏体（甚至在空冷条件下）。同时，固溶B也促进了控轧控冷后的细小贝氏体组织形成，这种细小的贝氏体内含有较多的稳定位错，形成时又继承了奥氏体内产生的形变位错，加工利用Nb、Ti、V等的析出强化，屈服强度可达500—900MPa韧性也明显高于普通低合金高强度钢。B加入钢中对奥氏体再结晶有阻碍作用，同时B加入Nb钢中，由于B间隙固溶，而Nb为置换固溶，B加入相当于增加了间隙原子的碳、氮等的有效浓度。因而促进了沉淀析出。B加入铌钛微合金钢中大大缩短了沉淀的孕育期。这是由于B的加入使钢中增大了溶质浓度积，并且由于非平衡偏聚的发生，这种增加在晶界和位错附近更为显著。因而增加了沉淀析出动力。

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