低成本生产热轧螺纹钢工艺的组织及性能影响规律研究

论文摘要

本文系统研究了氮含量对HRB335及HRB400热轧螺纹钢力学性能的影响,并利用透射电子显微分析、X射线衍射分析等测试工具研究了力学性能与珠光体含量、氮／钒比、析出相形态等微观组织的相关性,探索了如何在HRB335及HRB400热轧螺纹钢的生产中,降低合金元素的加入量,减少钢厂生产成本,并得到下述主要研究结论：氮元素可以扩大奥氏体相区,在HRB335钢筋生产中,适当增加氮元素含量,可以增加室温组织中珠光体含量,在减少锰元素加入量的同时也能生产出符合国标规定的HRB335热轧螺纹钢。通过实验室冶炼中添加氮化硅使实验钢中的氮含量增加,当钒钢中N/V（百分含量）比接近1时,析出物尺寸约为10nm。钢中增氮提高了微合金元素的析出强化和细晶强化作用,加上氮元素本身的固溶强化作用,从而减少Mn及微合金元素的加入量。工业试制结果表明,通过添加氮化硅增氮,可采用较低Mn、V含量不经穿水生产低成本、组织和力学性能合格的HRB400热轧螺纹钢筋。通过对几组不同的合金元素添加氮化硅增氮,根据实验结果并结合当前合金元素的价格,提出钒铁+氮化硅是最好的低成本生产组合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 螺纹钢的分类
• 1.1.1 螺纹钢规格和型号
• 1.1.2 微合金化钢筋
• 1.1.3 余热处理钢筋
• 1.1.4 超细晶热轧钢筋
• 1.2 螺纹钢生产现状和价格影响因素
• 1.3 螺纹钢生产方式
• 1.3.1 生产方式
• 1.3.2 螺纹钢成本计算
• 1.4 HRB400级螺纹钢国内外应用现状及前景
• 1.4.1 国内外应用现状
• 1.4.2 发展前景
• 1.5 课题背景及意义
• 1.6 本论文的研究方向
• 1.7 主要研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 螺纹钢的强化方式
• 2.1.1 固溶强化
• 2.1.2 位错强化
• 2.1.3 沉淀强化
• 2.1.4 细晶强化
• 2.1.5 相变强化
• 2.2 螺纹钢的微合金化
• 2.3 微合金化强化方式
• 2.3.1 微合金细晶强化
• 2.3.2 微合金元素的析出强化
• 2.3.3 微合金相变强化
• 2.4 氮元素在钢中的作用
• 2.4.1 氮对过冷度的影响
• 2.4.2 氮在霍尔佩奇公式中的作用
• 2.4.3 氮对微合金元素的作用
• 2.5 本章小结
• 第三章 氮化硅增氮生产HRB335螺纹钢的组织及性能影响研究
• 3.1 实验材料及方案
• 3.2 实验数据
• 3.2.1 微观组织观察
• 3.2.2 电子显微镜断口扫描显微组织照片
• 3温度及A₁线影响'>3.2.3 软件模拟氮含量对A₃温度及A₁线影响
• 3.2.4 实验钢珠光体含量及力学性能统计
• 3.3 实验结果分析
• 3.4 低成本生产讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 氮化硅增氮生产V微合金HRB400螺纹钢的组织及性能影响研究
• 4.1 钒钢中增氮的强化理论
• 4.2 实验材料及方案
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 增氮对显微组织的影响
• 4.3.2 扫描电镜下夹杂物和析出物的形貌和种类
• 4.3.3 金相显微镜下夹杂物观察
• 4.4 室温组织析出物
• 4.5 低成本生产探讨
• 4.6 本章小结
• 第五章 氮化硅增氮对铝、硼、钛及钒钛铝复合微合金的组织及性能影响研究
• 5.1 氮化硅增氮效果分析
• 5.2 实验钢力学性能测量及相变点测试
• 5.2.1 室温显微组织照片
• 5.3 微合金元素的强化分析
• 5.3.1 铝元素强化分析
• 5.3.2 钛元素强化分析
• 5.3.3 硼元素强化分析
• 5.3.4 铝、钒、钛复合微合金化强化
• 5.4 低成本生产探讨
• 5.5 本章小结
• 第六章 论文结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间所发表的论文