微合金化元素钛、钒、铌的特性 近年来，钢中添加微合金化元素的重要性备受关注，并通常被视为现代钢种的一大特点。因此可以预见，随着新钢种的开发，微合金化元素的使用会越来越多。 “微合金化”即是指这些元素在钢中的含量很低，通常低于 0.1%（重量百分比）。和钢中不需要的残余元素不同，微合金化元素是有目的的加入钢中以改善钢材的性能。合金化元素和微合金化元素不仅在合金含量上有明显的区别，而且其不同的冶金效应也各有特点：合金化元素主要是影响钢的基体；而微合金化元素除了溶质原子的拖曳作用外，几乎总是通过第二相的析出而影响钢的显微组织结构。 钢的可焊性、成型性和断裂韧性要求较少的非金属夹杂（氧化物和硫化物），并希望残余夹杂以球形状态存在。因此低氧和低硫是现代钢的必要条件。另外，铝脱氧的钢水脱氧的标准工艺。在钢凝固后，未结合成氧化铝的残留铝将形成氮化铝。这一古典的微合金元素析出物细化晶粒的效应已被使用了 50 多年。其它微合金添加元素如钙或稀土元素，由于对硫化物形态的控制的作用也广为人知。 除了上述这些影响非金属夹杂物的元素外，自 1960 年代以来，钢中单独或复合加入一些碳化物和氮化物形成元素也对钢的发展产生了重要影响。 元素的潜势 根据各元素在周期表中的位置，可以大致确定其对钢的性能产生何种可能的影响。图4.176 显示出 4-6 周期的Ⅳa-Ⅵa 族的化学元 素。这些元素因为其熔点很高通常被称为“难熔金属”。它们不仅具有高的熔点，而且具有形成氮化物和碳化物趋势。这种趋势从图中右上角向左下角方向逐渐增强；而且形成氮化物的倾向要强于形成碳化物的倾向。 除形成氮化物和碳化物的倾向外，第Ⅳa 族元素还具有更高的形成氧化物和硫化物的倾向。另一方面，Ⅵa 族元素与非金属化合物的亲合力比Ⅳa 族和Va 族元素低，此外他们的碳化物具有正斜方体或六角体的晶体结构。 这种结构与Ⅳa 族和Va 族元素的面心立方结构碳化物相比较，不太可取，面心立方和钢的立方体基体有一定的共格性，这可能对钢的性能有益。 有效影响钢的显微组织结构的析出质点是在热加工和热处理过程中形成的， 由此要求微合金化元素要首先固溶在基体中。 某一化学元素在钢基体中的固溶能力取决于该元素原子尺寸与铁原子尺寸之差。表4.48 给出了各种难熔元素的原子半径。由于与铁原子半径相差很大。强烈碳化物和氮化物形成元素如锆，铪等基本不溶于钢中，因此对改变钢的显微组织结构没有实用...
