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1 绪论 1

1.1 钒的发现及资源分布 1

1.2 钒及其化合物的特性 2

1.2.1 金属钒 2

1.2.2 氧化物 3

1.2.3 碳化物和氮化物 5

1.2.4 钒酸盐 6

1.2.5 钒的毒性 8

1.3 钒的生产和应用 9

1.4 含钒钢的发展 10

1.5 钒钢的技术经济性和环境优势 12

参考文献 13

2 物理冶金基础 16

2.1 热力学基础 16

2.1.1 固溶度 17

2.1.2 热力学计算模型 23

2.2 析出动力学 28

2.2.1 析出相变的动力学理论 28

2.2.2 碳氮化钒析出动力学计算和实验结果 29

2.2.3 碳氮化钒的Ostwald熟化 34

2.3 微合金化对奥氏体的调控作用 36

2.3.1 奥氏体晶粒尺寸的控制 36

2.3.2 钒对形变奥氏体再结晶的影响 42

2.3.3 钒对奥氏体-铁素体相变的影响 44

参考文献 46

3 钒在钢中的析出 51

3.1 析出相类型 51

3.2 奥氏体中的析出 52

3.2.1 夹杂物上的析出 52

3.2.2 奥氏体晶界上的析出 54

3.2.3 奥氏体晶内的析出 54

3.3 铁素体中的析出 57

3.3.1 纤维状析出 57

3.3.2 相间析出 58

3.3.3 随机析出 64

3.4 贝氏体中的析出 69

3.5 回火过程中的析出 72

3.6 析出强化作用 73

参考文献 76

4 氮在含钒钢中的作用 81

4.1 氮的强化作用 81

4.1.1 间隙式固溶强化 81

4.1.2 析出强化 82

4.2 氮对细化晶粒的作用 84

4.2.1 氮促进晶内铁素体的形核 84

4.2.2 提高相变细化比率 85

4.3 氮对析出的影响 86

4.3.1 氮促进钒的析出 86

4.3.2 氮对奥氏体中析出的影响 87

4.3.3 氮对铁素体中析出的影响 90

4.4 钒的节约 92

4.4.1 建筑用钢筋 92

4.4.2 H型钢 93

4.4.3 非调质钢 93

4.5 钒-氮微合金化的实际应用 94

4.5.1 钒-氮微合金化在组织细化中的应用 94

4.5.2 钒-氮微合金化在析出强化中的应用 97

参考文献 98

5 钒钢的工艺特性及其与组织性能的关系 101

5.1 钒钢的工艺特点 101

5.2 连铸工艺 103

5.3 热机械控制工艺（TMCP） 106

5.3.1 再结晶控制轧制工艺 106

5.3.2 控制轧制工艺 110

5.3.3 第三代TMCP工艺 111

5.3.4 TMCP轧制过程中的组织演变 113

5.3.5 TMCP材料的工艺与性能的关系 115

5.3.6 TMCP工艺的实际应用 117

5.4 钒钢的热处理 124

5.4.1 调质热处理 125

5.4.2 正火热处理 127

参考文献 129

6 含钒钢的焊接性 132

6.1 钒对焊接热裂纹和冷裂纹的影响 132

6.1.1 热裂纹 132

6.1.2 冷裂纹 133

6.2 钒在焊接热影响区中的硬化特性 134

6.3 钒在焊接热影响区中的作用 136

6.3.1 钒的碳氮化物在焊接热影响区中的溶解度 136

6.3.2 钒对焊接粗晶区原始奥氏体晶粒尺寸的影响 137

6.3.3 钒对焊接粗晶区相变的影响 138

6.3.4 钒对焊接热影响区组织的影响 138

6.3.5 钒对焊接热影响区韧性的影响 141

6.4 合金元素对含钒钢焊接热影响区组织及韧性的影响 143

6.4.1 氮元素的影响 143

6.4.2 铝元素的影响 146

6.4.3 铌元素的影响 147

6.4.4 钛元素的影响 147

6.5 焊接热输入对含钒钢焊接热影响区组织及韧性的影响 148

6.5.1 热输入对焊接热影响区组织的影响 148

6.5.2 热输入对焊接热影响区韧性的影响 151

参考文献 152

7 钒微合金化结构钢 154

7.1 线材和棒材 154

7.1.1 热轧钢筋 154

7.1.2 高碳硬线钢 161

7.1.3 高强度热处理PC棒 170

7.2 微合金非调质钢 170

7.2.1 合金化和工艺特点 171

7.2.2 钒和氮的作用 171

7.2.3 硫含量的影响 179

7.2.4 各国非调质钢的研发和生产 181

7.3 型钢 187

7.3.1 型钢的种类 187

7.3.2 型钢的组织性能均匀性 191

7.3.3 钒微合金化技术在型钢中的应用 196

7.4 热轧钢板和带钢 208

7.4.1 钒在热轧板带钢中的作用 208

7.4.2 含钒热轧板带钢品种 221

7.5 薄板坯连铸连轧高强度带钢 237

7.5.1 薄板坯连铸连轧工艺的冶金学特征 238

7.5.2 薄板坯连铸连轧工艺的微合金化要求及钒微合金化 240

7.5.3 薄板坯连铸连轧钒微合金化技术的研究与开发 242

7.5.4 薄板坯连铸连轧含钒高强度钢的生产实践及应用 258

7.6 冷轧钢板 264

7.6.1 高强度低合金钢 266

7.6.2 超低碳IF钢 268

7.6.3 双相钢 274

7.6.4 相变诱发塑性钢 278

7.6.5 孪晶诱发塑性钢 282

7.7 无缝钢管 286

7.7.1 无缝钢管的工艺特征 286

7.7.2 热轧态和正火态无缝管 287

7.7.3 调质态无缝管 292

7.7.4 含钒无缝管的品种 292

参考文献 295

8 含钒合金钢 308

8.1 合金结构钢 308

8.1.1 分类及特点 308

8.1.2 钒在合金结构钢中的作用 309

8.1.3 弹簧钢 311

8.1.4 高强度紧固件用钢 315

8.2 工具钢 320

8.2.1 合金工具钢 320

8.2.2 高速工具钢 329

8.2.3 粉末冶金工模具钢 342

8.3 耐热钢 344

8.3.1 钒在耐热钢中的作用 345

8.3.2 常用含钒耐热钢牌号 347

8.3.3 典型含钒耐热钢的应用 350

8.4 不锈钢 363

8.4.1 钒在不锈钢中的作用 363

8.4.2 钒在不锈钢中的应用 366

参考文献 367

9 含钒铸铁和铸钢 370

9.1 铁-碳-钒系三元相图 370

9.2 含钒铸铁 371

9.2.1 钒在铸铁中的存在形式及作用 372

9.2.2 含钒铸铁的组织与性能 373

9.2.3 含钒铸铁的应用 377

9.2.4 含钒铸铁的新进展 378

9.3 含钒铸钢 380

9.3.1 钒在铸钢中的存在形式 380

9.3.2 钒对铸钢组织和性能的影响 381

9.3.3 含钒铸钢的应用 383

9.3.4 含钒微合金化铸钢 384

9.3.5 一些含钒铸钢品种及牌号 386

参考文献 394

关键术语索引 395

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