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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