Influence of base composition on the strength of vanadium-microalloyed steel bars

Abstract

In this work, the effect of base composition on the strength of hot-rolled V-microalloyed steel bars was studied. Industrial heats with a wide range of carbon contents from 0.15 to 0.3% and manganese contents from 0.65 to 1.3% in combination with V-microalloying up to 0.1%, were carried out. The grain size of the produced hot rolled steel bars was measured and the different strengthening mechanisms were analysed. Carbon and manganese were found to have pronounced effect on refining the microstructure. Vanadium-micraolloying up to 0.1% has a slight grain refinement. This slight grain refinement effect of vanadium decreases with increasing the carbon content. The strengthening potential of vanadium seems to be due to precipitation strengthening rather than grain refinement effect. Both carbon and manganese in combination with vanadium showed a significant effect on increasing the precipitation strengthening. The vanadiumprecipitation strengthening is correlated with carbon and manganese contents. Two modified equations are derived to predict the yield strength of hot-rolled steel bars, in terms of chemical composition and grain size or only chemical composition. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem Einfluß der Grundzusammensetzung auf die Festigkeit warmgewalzter, V-mikrolegierter Stahlknüppel. Aus Betriebsschmelzen mit Massengehalten zwischen 0.15 und 0.3%C sowie 0.65 und 1.3%Mn und V-Mikrolegierungsgehalten von bis zu 0.1% wurden Stahlknüppel hergestellt. Die Korngröße des warmgewalzten Produktes wurde gemessen und die verschiedenen Verfestigungsmechanismen wurden analysiert. Kohlenstoff und Mangan hatten einen deutlichen Einfluß auf die Kornfeinung im Mikrogefüge. Das Mikrolegieren mit Vanadium wirkte leicht kornfeinend, ein Effekt, der mit steigendem Kohlenstoffgehalt abnimmt. Die festigkeitssteigernde Wirkung von Vanadium läßt sich wohl eher auf die Ausscheidungsverfestigung als auch die Kornfeinung zurückführen. Sowohl Kohlenstoff als auch Mangan fördem in Kombination mit Vanadium die Ausscheidungsverfestigung beträchtlich, Die Verfestigung durch Vanadiumausscheidungen wird mit den Massengehalten an Kohlenstoff bzw. Mangan korreliert. Zwei modifizierte Gleichungen werden hergeleitet, um die Streckgrenze der warmgewalzten Stahlknüppel zu berechnen, die eine unter Berücksichtigung der chemischen Zusammensetzung und der Korngröße, die andere unter alleiniger Verwendung der chemischen Zusammensetzung.