[发明专利]一种观测含钒、氮高碳钢盘条中钒析出相的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的检测方法，具体地说是一种观测含钒、氮高碳钢盘条中钒析出相的方法，它主要适用于高碳钢盘条，其碳含量的质量百分比范围为0.6％＜C％＜1.0％。

背景技术

预应力线材由于具有高强度、低松弛的特点，用于大跨度桥梁、高速公路、铁路、高层建筑、电视塔、核电站、水利工程等现代化重要工程，目前国内通用的高强度钢绞线级别为1860MPa。近年来，随着建筑业对预应力钢材规格和强度指标要求的提高，2000MPa及以上超高强度钢绞线及镀锌钢丝的需求量在逐渐增加，这就要求预应力线材用盘条具有更高的强度和韧性。

目前生产预应力线材主要采用高碳热轧盘条，增加碳提高钢的强度和硬度，这是提高性能的最经济的途径。但是碳的增加使钢的塑性下降，焊接性能、加工性能变坏，因此要继续提高钢的强度性能，就必须考虑其它强化机制，微合金化是一个常用的做法。

常用的微合金化元素有铌、钛及钒，综合多方面的因素，选择钒作为添加物。首先，与其它微合金相比，钒的碳氮化物(V(C、N))的溶解度高，正常热轧加热温度下都溶解；另外轧制过程中V的加入对轧制工艺的敏感性小，适用于高速线材生产特点。目前，国内外对于钒在中、低碳钢中的应用研究较多，技术也较成熟，但在高碳钢中的应用研究较少。在中低碳钢(C％＜0.6％)中，能清楚的直接观察到钒的碳氮化物析出相，而在高碳钢中就不能直接在电镜下观察到钒的析出相。因此发明一种观测含钒、氮高碳钢盘条中钒析出相的方法，从而掌握钒钢的强化机理，以及对高碳钢盘条的组织和力学性能的影响，以便为生产控制提供依据是非常有益的。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供提供一种观测含钒、氮高碳钢盘条中钒析出相的方法，以便在电镜下能观察到钒的析出相，从而为生产控制提供依据。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括以下步骤：

a、将含钒元素高碳钢盘条或者含钒元素和氮元素的高碳钢盘条试样升温至1100℃～1150℃，然后在该温度保温，进行高温固溶处理；

b、再缓慢冷却到850℃～950℃保温，最后冷却至室温。

c、将冷却后的试样在电子显微镜下进行观测，得到析出相照片及能谱图。

本发明较好的技术方案是将高碳钢盘条加工成￠8mm×12mm的试样，以10℃/秒的速度升温至1100℃～1150℃，在该温度保温300秒进行固溶处理，以5℃/秒的冷速冷到850℃～950℃保温30分钟，最后冷却至室温，将冷却后的试样在电子显微镜下进行观测，得到析出相照片及能谱图。

本发明的有益效果是经过该工艺的预先热处理之后，对于单独加入钒元素的高碳钢，在电镜下可明显看到钒的析出相(如图1)，析出相呈不规则小颗粒分布在整个珠光体区，说明是在珠光体相变之后才发生析出的，大小在30～250nm，分布相对比较均匀，棱角分明。经能谱分析，确认小黑颗粒就是钒的析出相VC。

对于加入钒元素和氮元素的高碳钢，在电镜下也可以明显看到钒的析出相，析出相呈不规则小颗粒均匀分布在铁素体区，说明是在相变之前就开始析出了，而且有的以TiN为形核核心析出(如图2)，大小在10～100nm，分布均匀，棱角分明。经过能谱分析，确认小黑颗粒就是钒的析出相。

渗碳体与钒的析出相则有很明显的区别，渗碳体的颗粒较大，一般都在100nm以上，有的甚至更大，而且棱角不分明，呈近圆形颗粒或板条形分布(如图3所示)。

通过本发明就可以看到钒的析出相，通过研究钒在高碳钢盘条中的析出行为，从而掌握钒钢的强化机理，以及对高碳钢盘条的组织和力学性能的影响，可以为生产控制提供依据。

附图说明

图1是含钒元素高碳钢盘条的电子显微镜照片及能谱图。

图2是含钒元素和氮元素的高碳钢盘条的电子显微镜照片及能谱图。

图3是钒的析出过程图

图4是渗碳体与钒的析出相的比较图

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

试样的化学成分是以武钢生产的WSWRH82B钢的化学成分为基础，在中试工厂添加了一定量的钒铁或钒氮合金，其主要化学成分如下：0.83％C，0.096％V，0.0091％N；将线材加工成￠8mm×12mm的试样，以10℃/S的速度升温至1150℃，在该温度保温300s进行固溶处理，以5℃/S的冷速冷到950℃保温30min，最后，随炉冷却至室温。将冷却后的试样在电子显微镜下进行观测，得到析出相照片及能谱图，如图1。

实施例2

试样的主要化学成分如下：0.76％C，0.096％V，0.016％N等。将线材加工成￠8mm×12mm的试样，以10℃/S的速度升温至1150℃，在该温度保温300s进行固溶处理，以5℃/S的冷速冷到950℃保温30min，最后，随炉冷却至室温。将冷却后的试样在电子显微镜下进行观测，得到析出相照片及能谱图，如图2。