钒在以下板材中应用

1) 热处理（回火调质）板
2) 正火板
3) 重厚板
4) 传统热轧板
5) 再结晶控轧板（RCR）
6) 高强（350到600 兆 屈服强度）4 到 15 毫米厚带钢
7) 高强薄（小于2毫米）带钢
8) 薄板坯技术生产的高强度带钢

1 钒与氮的相互作用

由于钒对氮的很高的亲和力，及氮钒的立方晶体结构，氮钒在铁素体中析出，其运动非常迅速。

在将钒加入钢中时，钒具有双重作用：（a）通过形成氮钒，从铁素体固溶体中除去氮，并使钢非时效；（b）形成无数的氮钒细晶核，增加强化析出的有效性。

钒将氮从“杂质”转化成一种有效合金。通过形成细小氮钒晶粒，氮使钒的强化作用增强了。

在含有钒和铝的钢中，在从热轧温度冷却过程中，由于析出动态速度更快，氮与钒一触即合。

在对含钒、铝钢进行加热（正火）时，部分钒（碳、氮）析出将溶解，氮将形成更稳定的氮铝化物，AlN。

2 钒钢再结晶控轧工艺

再结晶控轧展现了钢在高温情况下，即在再结晶?停止温度以上的变形情况。

奥氏体微结构的形成遵循以下三个步骤：

1）晶粒的扁平化（成饼状）。
2）回复和再结晶；再结晶粒的大小取决于温度，初始晶粒大小，及?也是最重要的?变形量。
3）再结晶晶粒的增长，在轧制道次的间歇进行。

在再结晶控轧工艺过程中，再结晶奥氏体（在第二阶段形成）的粗粒化，通过氮钛细晶粒的扩散，予以防范。

为了确保形成均匀弥散的氮钛晶粒，加钛量要少（少于0.01%），并且后凝固冷却率要快（连铸）。

3 热轧薄板

对于厚度小于2毫米的热轧高强低合金带钢，钒作为微合金，比铌更具有优势。

热轧薄板的精轧温度较低，在815ºc， 这个温度，低于铌钢的结晶停止温度，但是却高于钒钢。

与铌钢在热态工作条件下形成的扁平奥氏体晶粒（尚未再结晶）相比，已全部再结晶的钒钢奥氏体在变形时，轧机轧制负荷要低得多。

轧制负荷低，有助于获得较理想的带钢外型。

4 钒钢的经济优势

与铌钢相比，它具有易于连铸，较少出现横向裂纹的特点。
低成本热轧：低加热温度（1150℃），高精轧温度（900℃）。
可以使氮气的有害成分中性化，并将其作为一经济有效合金。
在电弧炉钢中，固有的高残余氮含量有益于钒钢。
钒钢可与氮钛技术完全兼容。氮含量增加，冷却加速。
在各种微合金钢中，钒钢通过两种机制提高了最为经济的强化效果：细晶粒细化和析出硬化。
热轧钒钢的生产率，特别是通过再结晶控轧技术，比铌钢控轧的生产率要高。

5 关于钒及氮钒钢的忧虑

对氮的担忧：在钒钢中，氮从固溶体中剔除，从而使钢非时效。

析出脆性：所有析出强化反应都容易引起脆性，延性?脆性相变温度每升高约0.3℃，强度增加一兆帕。
    析出脆性可以被铁素体晶粒细化有效阻止；由于晶粒细化的作用，相变温度每降低0.6℃，屈服强度即增加一兆帕。

通过平衡晶粒细化强度和析出硬化组成，可以达到理想的韧性。

焊接性能：热影响区（HAZ）韧性取决于相变产品的本质，而不依赖于氮含量。粗奥氏体区，通过氮钛晶粒有效细化。

热输入达到每毫米4千焦耳时，可获得较好韧性。

1) 钒与回火调质钢

目标： 低碳当量（CE）热处理板（厚度20-30毫米），屈服强度为700兆帕，27焦耳相变温度（TT）在摄氏-40度以下，焊接性能良好。

基本成分,%	C	Si	Mn	Cr	Mo
	0.15	0.35	1.35	1.0	0.2
其它成分	Al 最少	N,	S	P
	0.015	0.01	0.015	0.015	0.05-015

钒的作用：硬化力增强（在溶态时）；奥氏体晶粒大小控制；通过二次硬化（析出），强化回火。

热处理：从摄氏910度水冷，在摄氏650度回火。

晶粒大小控制：通过二次硬化（析出），强化回火。

回归方程：

YS（MPa）= 547 + 1786（%V）+343（%Mo） +52（%Cr）

27TT（℃）= -112 + 470（%V）?16（%Mo）?1（%Cr）

2) 正火板
   
目标：板厚度16到30毫米，屈服强度380到490兆帕，27J相变温度在-40℃以下。

基本成分（%）

钒的作用：正火时铁素体晶粒细化；在从正火温度冷却时，加强析出（氮钒）。

氮与铝的相互作用：在925℃正火时，含铝钢中将形成氮铝，将钒与氮气分离。最好的结果是，可溶性铝最多为0.01%，硅为0.45～0.60%，以确保钒的高回收率。

热处理：正火： 900～925C

性能：屈服强度=390～440MPa；UTS=540～590MPa

EI=20%；在-40℃时的冲击性能：27到40 J

3) 重厚板

目标：低碳当量，重厚板，厚度40到75毫米，屈服强度350兆帕，在轧态和正火条件下都具有良好韧性。

基本成分（%）

性能（75毫米板）

钒的作用：通过氮钒晶粒铁素体内核，细晶粒化，通过铁素体析出强化。

焊接： 优秀； 对于焊接和应力消除的情况，在热影响区具有高韧性，热输入为每毫米2到5千焦耳。

4）传统热轧钒钢板

目标：展示钒钢的屈服强度对各种精轧温度皆不敏感。 对于空冷板屈服强度主要取决于钒和氮。
   

温度：均热温度：1175℃；精轧温度： 870到1095℃，空冷。

机械性能：对于高钒氮钢，平均屈服强度是410兆帕，对于低钒氮钢，平均屈服强度是350兆帕。在正负10兆帕范围内，屈服强度对精轧温度不敏感。在精轧温度从1095℃降到870℃时，20 焦耳相变温度降低约20℃ 。

5）再结晶控轧（RCR）板

目标：比较RCR与CR热轧的生产率，轧机负荷和钢板性能，确定优劣。

基本成分（%）

RCR与CR轧制工艺的比较（空冷）

结论：与CR相比，对于热轧钒钢，应用RCR可以得到更高的生产率和更低的轧制负荷。两种方法所得到的性能相似。

6）高强度带钢

目标：高强低合金带钢，厚度4到15毫米，屈服强度在350到550兆帕范围内，具有良好的成型能力，焊接性能和韧性。

基本成分（%）

钢种	C	Mn	Si	Al	V	Nb	N
350YS	0.08	0.75	0.05	0.03	0.03		0.006
		0.12	1.10	0.15	0.07		0.012
550YS	0.12	1.20	0.30	0.03	0.10		0.015
	0.17	1.55	0.55		0.14		0.022
600YS*	0.09	1.55	0.25	0.025	0.14	0.035	0.015

为了确保良好的成型性能，达到精确弯曲半径的弯曲性能，硫含量减少到0.005%以下。通过稀土元素更换夹杂外形控制。

7）由连铸薄板坯生产的高强度带钢

目标：展示生产高强低合金带钢的可行性，厚度4到15毫米，屈服强度在350到550兆帕范围内，低碳含量：0.04到0.06%。

基本成分（%）和拉伸性能

显微组织分析

简化回归方程：
YS（MPa）= 255 + 19Mn* +900V + 8100N
Mn* = Mn平衡 = Mn + Ni + Cu + Cr + Mo
此方程显示了氮在钒钢中的作用。

结论：

理想强度主要是细晶粒化和析出硬化的结果，占了大约70%的屈服强度。这一点解释了加氮钒钢的极优的经济性。